Αυτόνομοι πολυλειτουργικοί αισθητήρες κόπωσης μεταλλικών Ναυτικών Κατασκευών
(AMSA)
Σκοπός του ερευνητικού έργου AMSA είναι η σχεδίαση, ανάπτυξη, πιλοτική εφαρμογή και αξιολόγηση ενός αξιόπιστου, χαμηλού κόστους και ενεργειακά αυτόνομου συστήματος μέτρησης της καταπόνησης και του φορτίου μεταλλικών κατασκευών, το οποίο θα μπορεί να εγκατασταθεί και να λειτουργήσει σε δυσπρόσιτα σημεία πλοίων ή αντίστοιχων συστημάτων μεταφοράς φορτίων (containers, τρένα κλπ). Η συσκευή θα αντλεί ενέργεια από τις κινήσεις του πλοίου και θα μεταδίδει ασύρματα μετρήσεις σχετικές με την καταπόνηση και την τάνυση στο σημείο ελέγχου. Για τον σκοπό αυτό θα αξιολογηθεί μια πρωτοποριακή μέθοδος εκτίμησης της δομικής ακεραιότητας μεταλλικών ελασμάτων μέσω της ανέπαφης ανάλυσης τάσεων και εκτίμησης καταπόνησης σε χάλυβες με μαγνητική διέγερση (STEHEMON)1. Παράλληλα, θα σχεδιαστούν και αναπτυχθούν υποσυστήματα υλικού και λογισμικού για τη δημιουργία ενός πρωτότυπου συστήματος, κατάλληλου για αξιολόγηση σε πραγματικές συνθήκες (TRL 6).
Το σύστημα θα είναι εγκατεστημένο μόνιμα στο σημείο ελέγχου και θα λειτουργεί συνεχώς (perpetual operation). Οι μετρήσεις θα επεξεργάζονται σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, ώστε να εκτιμάται η στιγμιαία καταπόνηση καθώς και η συνολική κόπωση των ελασμάτων, δίνοντας έτσι άμεση προειδοποίηση για πιθανή επικείμενη δομική αστοχία. Παράλληλα, τα στοιχεία θα συγκεντρώνονται σε πλατφόρμα κατανεμημένης επεξεργασίας, όπου με χρήση τεχνικών ΑΙ και machine learning θα εξάγονται πληροφορίες σχετικά με το φορτίο που φέρει το έλασμα, την σωρευτική καταπόνηση του στοιχείου και θα αποστέλλονται αναφορές και ειδοποιήσεις (notifications) σχετικά με αποκλίσεις λειτουργίας ή/και την προληπτική συντήρηση των στοιχείων. Το έργο βασίζεται σε συνδυασμό διεπιστημονικής έρευνας (multidisciplinary research) και ανάπτυξης και συνδυάζει τους τομείς Υλικών, Επικοινωνιών, ΙοΤ και Μηχανικής μάθησης, επικεντρώνοντας στους κάτωθι ερευνητικούς στόχους:
- Ανάλυση και προσαρμογή της μεθόδου STEHEMON στις ανάγκες μετρήσεων και εκτίμησης καταπόνησης των δομικών στοιχείων ενός πλοίου (κύτος ή υπερκατασκευή) και ανάπτυξη διαδικασιών και αλγορίθμων μέτρησης και επεξεργασίας.
- Πρόταση μεθόδων για την χρήση της περιρέουσας ενέργειας στο σημείο εγκατάστασης για την τροφοδοσία του αισθητήρα χωρίς εξωτερικές συνδέσεις (energy harvesting, install-and-forget sensor).
- Συλλογική ανάλυση της μεγάλης δεξαμενής συμπεριφορικών δεδομένων μετρήσεων (behavioral data), τα οποία θα εμπλουτίζονται διαρκώς με την εγκατάσταση του AMSA σε αυξανόμενο αριθμό πλοίων. Τα δεδομένα αυτά θα αποτελούν την βάση αναφοράς (baseline) για την περαιτέρω βελτίωση των αλγορίθμων εκτίμησης καταπόνησης και κινδύνου αστοχίας (adaptive learning).
Δημοσιευμένα άρθρα:
A Study on the Effect of Plastic Strain on Magnetic Phenomenology and Microstructure
Development of an Autonomous Magnetic Permeability Sensor
Permeability Sensors for Magnetic Steel Structural Health Monitoring
Residual Stress Monitoring in Magnetostrictive Cylinders and Tubes
Revisiting the universality law in magnetically detected residual stresses in steels
3D Anisotropic Magnetoresistance sensor for steel health monitoring
