Dziś jest niedziela, 20 październik 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.8503 -0.35% 1EUR 4.2844 -0.01% 1GBP 4.9671 +0.43%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Siemensa buduje fabrykę dla Przemysłu 4.0 w Polsce
więcej
32 edycja targów Energetab 2019 juz za cztery tygodnie
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
23 październik 2019
LUMENexpo Targi Techniki Świetlnej  
więcej
29 październik 2019
73. edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu  
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
17 sierpień 2010.

Czujniki i sensory do pomiarów czynników stanowiących zagrożenia w środowisku - modelowanie i monitoring zagrożeń

("Detectors and sensors for measuring factors hazardous to environment - modeling and monitoring of threats") to projekt finansowany przez Unię Europejską z europejskiego funduszu rozwoju regionalnego i budżetu państwa (umowa o dofinansowanie nr POIG.01.03.01-02-002/08-00 z 15.12.2008).

Politechnika Wrocławska jako beneficjent realizuje go wraz z czterema innymi instytucjami naukowymi: Akademią Górniczo-Hutniczą i trzema wrocławskimi placówkami: Akademią Medyczną, Instytutem Immunologii i Terapii Doświadczalnej PAN oraz Instytutem Niskich Temperatur i Badań Strukturalnych PAN. Prace z Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka zaplanowano na lata 2007-2013.

Przewodniczącym Rady Konsorcjum Projektu i Rady Naukowej Projektu jest prof. dr hab. inż. Tadeusz Więckowski.

Współczesne społeczeństwo musi monitorować sytuację zdrowotną obywateli, stan zmieniającego się środowiska (powietrza, gleby i wody), reagować na zjawiska nadzwyczajne (trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów etc.) i zagrożenia społeczne (np. terroryzm). Ich identyfikacji mają służyć nowoczesne czujniki wraz z systemami transmitującymi i przetwarzające dane. Powstaną one dzięki interdyscyplinarnym badaniom nad nowymi generacjami tych urządzeń wykorzystujących różnorodne zjawiska fizyczne i technologie. Zaangażowani w projekt badacze zakładają, że ich prace przyspieszą rozwój społeczny i gospodarczy kraju. Powinny na przykład prowadzić do wytworzenia i zastosowania innowacyjnych materiałów, przynieść korzyści aplikacyjne w gospodarce i wzmocnić potencjał naukowy instytucji badawczych.

Zaangażowane w projekt zespoły badawcze zostały podzielone na dwie zasadnicze grupy tematyczne: "Czujniki i sensory" oraz "Teleinformatyka".

Pierwsza grupa pracuje nad pięcioma typami czujników: pól elektromagnetycznych, akustycznych, gazowych, biologicznych i odpadów przemysłowych. Podjęte zadania mają doprowadzić do opracowania prototypów dziewięciu nowych czujników oraz niezbędnych metod pomiarowych. Prace drugiej grupy obejmują pięć zagadnień z dziedziny teleinformatyki. Poszczególne zadania obejmują: interfejsy, teletransmisję, sieć i protokoły, bazy danych, statystykę i prognozy oraz analizę on-line. Systemom teletransmisyjnym przekazującym zebrane dane stawia się specjalne wymagania, ponieważ prawidłowość podejmowania automatycznych lub ekspertowych decyzji zależy od sprawności tego sytemu i sposobu wewnętrznej i zewnętrznej komunikacji.
Dlatego w poszczególnych etapach projektu przewidziano rozlokowanie czujników w monitorowanym obszarze i połączenie ich w rozproszoną sieć, przy czym wykorzystane będą różne media transmisyjne. Format danych dla przetworzenie danych wyjściowych czujników na wejściu sterownika zostanie ujednolicony, a to wymaga skalowania poziomów, konstrukcji pakietów itp. Przedmiotem prac jest oczywiście transmisja zmierzonych danych z czujników do głównego koncentratora. System powinien mieć też możliwość bieżącego wyświetlania (lub przedstawiania w innej formie) gromadzonych danych. Ważny jest ponadto bezpośredni dostęp do każdego modułu pomiarowego.

Projekt ma charakter aplikacyjny, nastawiony na bezpośrednie zastosowanie w praktyce. Powinien doprowadzić do stworzenia pilotowego systemu pomiarowego i teletransmisyjnego o praktycznym znaczeniu.

Po roku prac

Przeprowadzone u progu 2010 roku seminarium podsumowało dotychczasowe osiągnięcia badaczy. Koordynator projektu dr Waldemar E. Grzebyk ocenia postępy w pracach jako zadawalające.

- Od początku mieliśmy świadomość wielkiej skali stojących przed nami zadań. Rozległy zakres tematyczny, duża liczba znaczących konsorcjantów, a przy tym brak wypracowanych wzorów realizacji takich projektów sprawiają, że musimy się liczyć z koniecznością rozwiązywania wielu problemów formalnych i organizacyjnych. Cieszę się, że uczestnicy prac wykazali dużo cierpliwości przy rozwiązywaniu nieuniknionych problemów. W sumie to jeden z najsprawniej prowadzonych projektów w skali uczelni - powiedział otwierając seminarium prof. T. Więckowski.

Rektor PWr ocenia, że wyniki o charakterze aplikacyjnym są obiecujące, a tematyka bardzo owocna. Powstające dzięki temu projektowi zastosowania mogą być stosowane przez dziesiątki lat. Za szczególnie ważne uznaje zamknięcie prac rzeczywistym wdrożeniem. Trzeba maksymalizować zastosowania praktyczne.

Dla naukowców zachętą do pracy powinny być nowe, korzystne dla wykonawców projektów zasady wynagradzania wprowadzone ostatnio przez wszystkie uczelnie techniczne.
Najtrudniejsze były niedopowiedzenia w wytycznych i dokumentacji. Mimo to w 2009 r. wydano na wynagrodzenia 5,6 mln zł. Na zakup aparatury i materiałów przeznaczono przeszło 2 mln zł. Udało się przy tym doposażyć laboratoria. W sumie w 2009 r. udokumentowano i rozliczono wydatki na 9,2 mln zł. W projekcie zatrudnionych jest 139 osób, z których 9 to profesorowie zwyczajni, a 13 -nadzwyczajni.

Jedenaście sesji seminarium ukazywało skalę podjętej tematyki.

Czujniki pól elektromagnetycznych

Dr inż. Paweł Bieńkowski przedstawił prace nad szerokopasmowymi selektywnymi czujnikami pól elektromagnetycznych. Kierujący realizacją następnego podzadania dr hab. inż. Ryszard Kacprzyk, prof. nzw. PWr, zreferował temat przetworników stałych i wolnozmiennych pól elektromagnetycznych, zaś dr Adam Kubański dozymetry elektretowe (badające stężenie radonu).

Zapoznano słuchaczy z możliwościami wykrywania i szacowania zagrożeń pochodzących z naturalnych i sztucznych źródeł promieniowania. Aby właściwie zinterpretować uzyskane dane (piki sygnału trudne do wykrycia wśród szumów) zwrócono się o pomoc do zespołu prof. Werona o opracowanie statystycznych metod ich obróbki. Wymiernym wynikiem prac zespołu jest zaproponowana metodyka pomiarów pola elektromagnetycznego w środowisku i pierwsze prototypy czujników szerokopasmowych składowej elektrycznej tego pola. Opracowano koncepcję dozymetru elektretowego i wybrano materiał na elektrety.

Czujniki akustyczne

Zreferowano prace nad matrycami mikrofonowymi do monitorowania hałasu środowiskowego (dr K. Rudno-Rudziński, dr P. Kozłowski, dr B. Rudno-Rudzińska, mgr J. Świerkowski), wysokoefektywnymi przetwornikami elektroakustycznymi do badań warstwy granicznej atmosfery (prof. A. Dobrucki, dr B. Żółtogórski, dr P. Pruchnicki) i czujnikiem ultradźwiękowym (nadawczym i odbiorczym) do pomiaru akustycznych parametrów ośrodków (dr hab. T. Gudra, prof. PWr, dr D. Banasiak, mgr J. Opieliński).

Pierwszy z ww. tematów doprowadził do opracowania czterech programów: do symulacji sygnałów, do akwizycji danych, do lokalizacji źródeł hałasu i do wizualizacji sytuacji pomiarowej. Wymiernym efektem są uzyskane charakterystyki i parametry akustyczne sześciu typów mikrofonów elektretowych. Uwzględniono przy tym wpływ parametrów środowiska (temperatura, wilgotność).

Drugie podzadanie dotyczy bardzo efektywnych przetworników elektroakustycznych przeznaczonych do badania granicznych obszarów ziemskiej atmosfery. Zespół wykonał dwa projekty prototypu takiego przetwornika: z rezonansową obudową pasmowo-przepustową i z tubą katenoidalną (łańcuchową).

Trzeci z wątków, choć może mieć tak praktyczny wymiar, jak monitorowanie warstwy śniegu i lodu na płaskich dachach, stawia przed realizatorami wiele podstawowych problemów badawczych dotyczących aerolokacji ultradźwiękowej i selekcji materiałów piezoelektrycznych na przetworniki.

Systemy czujnikowe i czujniki gazów nieorganicznych

Dr hab. inż. Helena Teterycz, prof. PWr, kieruje pracami, które obejmują koncepcję i wykonanie stanowiska generacji mieszanin kalibracyjnych ww. gazów i do badania próbek gazowych in situ. Wymaga to stworzenia metody pełnego charakteryzowania gazów tworzących mieszankę. Plany obejmują też ocenę parametrów czujników gazów przed montażem na platformie pomiarowej i rekombinację pracujących czujników. Realizatorzy wykonali już pierwsze kalibracje. Przeprowadzono też wstępną identyfikację zanieczyszczeń.

Daleko posunięte są prace prof. M. Rękasa z AGH, którego zespół pracuje nad elektrochemicznymi sensorami chlorku i amoniaku. Zespół prof. Sergiusza Pateli realizując podzadanie 3.3. zajmuje się wykorzystaniem kryształów fotonicznych w czujnikach optycznych. Kryształy te pozwalają wykorzystać zjawisko "powolnego światła". Kolejne podzadanie ma doprowadzić do powstania szczególnie czułych, selektywnych i stabilnych czujników gazu. Zespół prof. Heleny Teterycz projektuje i bada wykonane grubowarstwowe czujniki elektrochemiczne i rezystancyjne z filtrem aktywnym. Trzy wykonane prototypy mikroczujników rezystancyjnych z materiałem gazo czułym.

Czujniki odpadów przemysłowych

Prowadzący prace nad stabilizacją odpadów dr hab. inż. Tadeusz Marcinkowski, prof. nadzw. PWr, reprezentuje zespół specjalistów z UWr i Wydziału Inżynierii Środowiska PWr, który dysponuje akredytowanymi laboratoriami. Do ich zadań należy też kontrola wytrzymałości mechanicznej zestalonych substancji, zachodzącej emisji gazów oraz zjawisk wymywania zanieczyszczeń.

Opracowano i wykonano układ technologiczny zestalania i stabilizacji odpadów galwanicznych. Opracowano też metodykę badawczą do oceny procesu. Przedstawiono wyniki uzyskane z zastosowania cementu. Trwają prace nad względną mobilnością kationów metali w roztworze. Przedmiotem badań jest wpływ czasu stabilizacji na efektywność determinacji kationów metali w zaczynie cementowym. Zajęto się też badaniami reologicznymi zestalonych odpadów galwanizerskich zawierających chrom i nikiel. Istotna jest m.in. odporność zestalonego produktu na kwaśne deszcze, które testuje się przez symulowane badanie wykwasowania.

Czujniki biologiczne

Kolejny szeroki temat składał się z wielu wątków, które omówili przedstawiciele zespołów prof. Leszka Golonki (PWr), prof. Tadeusza Dobosza (AMed.), dra Jacka Rybki, dr hab. T. Gotszalka, prof. PWr, dr hab. T. Traczewskiej i prof. W. Stręka. Mgr Paweł Bembnowicz przedstawił czujnik biologiczny oparty na bioreaktorze PCR w technologii LTCC - jego technologię i zaproponowaną metodę detekcji, a także testy biologiczne prowadzone z myślą o bakteriach E. coli.

Szybka identyfikacja DNA ma tu być zrealizowana za pomocą ceramicznych czujników LTCC (ceramika wypalana niskotemperaturowo). Cienkowarstwowa struktura pozwala na modyfikacje kształtu, a zatem pozwala na zamontowanie elementów optoelektronicznych (światłowody, szkło), wzierników, grzejników, czujników temperatury. We wnęce czujnika umieszczana jest analizowana substancja oraz substancja fluorescencyjna. Zakres prac to 50-90 stopni Celsjusza.

Zespół realizatorów składa się z grupy prof. L. Golonki opracowującej LTCC, grupy prof. J. Dziubana zajmującej się układem detekcji sygnału w czasie rzeczywistym i z grupy prof. T. Dobosza, która dostarcza substancje biologiczne. Po opracowaniu nowej technologii obróbki ceramiki i wykonaniu struktur testowych mikroreaktorów PCR ze zintegrowanym elementem optycznym opracowali pierwszą wersję miniaturowego układu detekcji optycznej PCR DNA. Badania reakcji PCR wykazały intensywną fluorescencję DNA E. coli oznaczonego barwnikiem Hex.

Prof. T. Dobosz z Zakładu Technik Molekularnych, Katedry Medycyny Sądowej AMed. wiele uwagi poświęcił jakości pasywowanej powierzchni czujników, doborem materiałów ceramicznych i starterów do detekcji DNA bakterii E. coli. Potwierdził prawidłowość zastosowanej metody, jak i jej dużą czułość. W najbliższych planach jest sprawdzenie czujników w praktyce.

Dr Jacek Rybka (IIiTD PAN) przedstawił prace nad biologicznym systemem rozpoznawania bakterii Gramm-ujemnych w środowisku wodnym. Prace obejmują hodowlę wybranych szczepów bakteryjnych i preparację składu bakteryjnej ściany komórkowej, której kontynuacją będzie uzyskanie przeciwciał skierowanych przeciwko komórkom bakteryjnym i izolowanym składnikom ściany komórkowej.

Na styku z powiązanymi tematami są zagadnienia czujników masowych i impedancyjnych. Badano szczegółowe problemy, np. odpowiedź rezonansową czujnika po naniesieniu 10-6 g na ramiona "kamertonu", a także wpływ pH, stężenia NaCl itd.

Osobny temat stanowią optyczne czujniki substancji biologicznych funkcjonujących w środowisku wodnym.Przedmiotem prac jest tworzenie koniugatorów białko-barwnik fluorescencyjny.

Dr hab. T. Gotszalk rozwinął koncepcję pomiaru bakteryjnych osadów poprzez zmianę częstotliwości rezonatora kwarcowego. Prowadzi się też prace nad wagami kwarcowymi, w których piezodyski pełnią rolę sensorów. Grupa prof. K. Nitscha zajmuje się spektroskopią impedancyjną. Jej plany dotyczą czujników impedancyjnych pozwalających badać zawiesiny bakterii E. coli DH5a na elektrodach palczastych.

Czujniki mieszane do kontroli mikrobiologicznej stabilności wody były przedmiotem prac zespołu dr hab. T. Traczewskiej. Polimerowe podłoża pokrywają się w bioreaktorze "obrostami mikrobiologicznymi", czyli biofilmem widocznym pod mikroskopem elektronowym. Trwają prace nad określeniem ilości drobnoustrojów, wprowadza się metody instrumentalne.

Systemy czujnikowe i czujniki gazów organicznych

Prace nad systemem czujnikowym do pomiaru substancji organicznych były prowadzone przez zespół dr hab. inż. Andrzeja Szczurka, prof. PWr. Stworzył on stanowisko pomiarowe do badania odpowiedzi czujników na lotne związki organiczne.

Interfejsy

Zespół dr inż. J. Emilianowicza pracuje nad konwersją adaptacyjną sygnałów i ich formatowaniem. Uruchomiono interfejsy wybranych czujników. Oprogramowano cyfrowe interfejsy i przeanalizowano rozwiązania nietypowe.

Teletransmisja, sieć, protokoły

To prace zespołu prof. prof. Bogdana Miedzińskiego. Opracowano schemat koncentratora danych pomiarowych, przygotowano dokumentację PCB i oprogramowanie umożliwiające komunikację z modułem nadrzędnym, a także obsługę podstawowych czujników. Powstało m. in. oprogramowanie symulacyjne, nowe algorytmy buforowania danych i transmisji do systemu.

Metody akwizycji i przechowywania danych pomiarowych

Badania systemu samoregulacji i rekonfiguracji sieci sensorów, którymi kierował prof. dr hab. Mirosław Kutyłowski, obejmowały metody automatycznej diagnostyki stanu sieci sensorów i procedury ich zdalnej rekonfiguracji. Powstały nowe algorytmy odbudowy spójności sieci na wypadek awarii wielu urządzeń. Udało się obniżyć energetyczny koszt działania algorytmów w przypadku grafów planarnych.

Analiza on-line

Zespół prof. Jacka Cichonia zajmował się budową formalnego modelu i opracowaniem metod triangulacji oraz wygładzania danych. Zrealizowano zaplanowane procedury i zbudowano symulator pola.

Analiza stochastyczna danych, symulacje i prognozy

Prof. dr hab. Aleksander Weron kierował pracami nad analizą stochastyczną danych, symulacjami i prognozami. Uzyskano oryginalny algorytm do rozróżniania modeli stochastycznych.

Źródło:  Pismo Informacyjne Politechniki Wrocławskiej "Pryzmat"
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl