Αντικείμενο και Στόχοι του Έργου 

 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, τραίνα 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 εκτιμήσης 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). 

Για την ολοκλήρωση συστήματος αναφοράς, θα αναπτυχθούν τα υποσυστήματα: 

1. Υποσύστημα μαγνητικής διέγερσης και καταγραφής τάσεων με την μέθοδο STEHEMON (AMSA sensor head). 

2. Ασύρματος κόμβος επεξεργασίας και μετάδοσης μετρήσεων. 

3. Τροφοδοτικό συλλογής ενέργειας από το περιβάλλον και λογισμικό προσαρμογής στο εκάστοτε διαθέσιμο ενεργειακό ισοζύγιο. 

Τα υποσυστήματα θα ολοκληρωθούν σε ένα: 

4. Πρότυπο, αέναα τροφοδοτούμενο, ασύρματο κόμβο μέτρησης καταπόνησης (WirelesAutonomous Digitizer for Stress Assesment- WADSA). 

Τα δεδομένα θα επεξεργάζονται περαιτέρω εκτός πλοίου σε: 

5. Πλατφόρμα επεξεργασίας δεδομένων και μηχανικής μάθησης με τεχνικές τεχνητής νοημοσύνης. 

Οι επιδόσεις των υποσυστημάτων θα τεκμηριωθούν εργαστηριακά και θα αξιολογηθούν συνδυαστικά, ώστε να αποδειχθεί η εμπορική βιωσιμότητά τους. Για το σκοπό αυτό θα πραγματοποιηθεί εγκατάσταση και επίδειξη της λειτουργίας των κόμβων WADSA με πραγματικό και απαιτητικό σενάριο συλλογής και μετάδοσης δεδομένων από το μηχανοστάσιο ποντοπόρου πλοίου, με στόχο την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων του έργου σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας. 

Τα αποτελέσματα του έργου έχουν εφαρμογή σε πλήθος συστημάτων μεταφοράς που αποτελούνται ή χρησιμοποιούν χαλύβδινους (μαγνητικούς) φορείς ή ελάσματα ως δομικά τους στοιχεία. Η ολοκλήρωση σε ένα οικονομικό, μεταφέρσιμο και αυτόνομο σύστημα συλλογής και επεξεργασίας (WADSA node), καθώς και η σύνδεση σε πλατφόρμα υποστήριρξης αποφάσεων (MHTIS platform) δημιουργούν προοπτικές άμεσης εμπορικής εκμετάλευσης σε βασικούς τομείς μεταφορών όπως: 

– Θαλάσσιες μεταφορές (κύτος και αμπάρια πλοίων, μηχανοστάσια-άξονες μηχανών, περιοχές κρίσιμες για την ασφάλεια κ.α.) 

– Μεταφορές (δεξαμενές) υγρών και αερίων καυσίμων (εκτίμηση καταπονήσεων και δομικής ακεραιότητας) 

– Χερσαίες μεταφορές (τραίνα, containers)