Sistem de achizitie, monitorizare, analiza si recunoastere a vibratiilor pentru protectia infrastructurilor critice (SmartVibes)

Despre proiect

In Romania, dar si in intreaga Uniune Europeana, obiectivele speciale de interes (punctele de trecere ale frontierelor, uzine electrice, fabrici chimice, uzine de apa, centrale nucleare, cladiri guvernamentale etc.) trebuie protejate impotriva intruziunilor neautorizate de orice fel. Un nivel insuficient de protectie, creaza amenintari cu efecte potentiale deosebit de serioase la adresa populatiei si/sau cu potentiale efecte economice deosebite. Asigurarea protectiei este cu atat mai dificila cu cat obiectivele se afla in zone indepartate, cu infrastructura deficitara sau in zone cu ecosisteme protejate. Evenimentele recente la nivel european dar si la nivel international pun în evidenta necesitatea de a spori siguranta si securitatea societatii civile, un element important fiind eliminarea traficului ilegal de bunuri si persoane.

În prezent, exista sisteme tehnice pentru supravegherea si monitorizarea obiectivelor de interes special. Sistemele de supraveghere si monitorizare utilizeaza echipamente foarte complexe, scumpe si de înalta rezolutie (camere video în vizibil sau infrarosu, radare, bariere de trecere în infrarosu sau cu microunde, senzori de miscare în infrarosu sau cu ultrasunete); aceste tehnologii sunt ineficiente în situatiile în care vizibilitatea directa este redusa datorita obstacolelor naturale (paduri, terenuri accidentate, cladiri etc.) si conditiilor meteo nefavorabile.

Ideea prezentului proiect porneste de la necesitatea de protectie a obiectivelor speciale de interes prin detectarea si recunoasterea vibratiilor induse în sol de activitatea umana (persoane, autovehicule) din aria monitorizata si constituie o alternativa la sistemele de supraveghere existente. Pentru detectarea vibratiilor create de activitatea umana sunt utilizati senzori de vibratii îngropati în sol. Prin modul de dispunere a a acestora (îngropare) si modul de functionare pasiv (nu emit unde electromagnetice), acesti senzori sunt nedetectabili; ei pot detecta vibratiile care sunt induse fara a fi afectati de obstacolele de la suprafata protejata, ceea ce nu este posibil, de exemplu, in cazul sistemelor de supraveghere video.

Scopul proiectului este de extindere a capacitatii de achizitie, transmisie, înregistrare si analiza a vibratiilor generate în sol pentru monitorizarea, localizarea si recunoasterea de activitatii umane. Prin aceasta, proiectul îsi propune sa umple o lacuna a sistemelor de supraveghere actuale în ceea ce priveste eficienta monitorizarii prin localizarea evenimentului, recunoasterea acestuia si avertizarea timpurie. Prin proiectul SmartVibes vizam realizarea unui sistem operational (TRL 6), pornind de la un sistem (existent) functional de laborator (TRL 4).

Nivelul de maturitate tehnologica TRL 4 este argumentat prin existenta la nivel de model de laborator a sistemului SmartVibes, bazat pe platforma de achizitie si preprocesare a vibratiilor, dezvoltata în cadrul proiectului european ARGOS (Advanced pRotection of critical buildinGs by Overall anticipating System- http://www.argos-project.eu/) în care au fost prezente 13 entitati europene, inclusiv firma Mira Telecom. Firma Mira Telecom a fost implicata în proiectul ARGOS la realizarea unui sistem de detectie a vibratiilor solului produse de deplasarea persoanelor/masinilor din vecinatatea infrastructurilor critice si are dreptul de proprietate asupra acestui sistem.

Pentru atingerea nivelului de maturitate tehnologica TRL6 se vor avea in vedere urmatoarele:

  • Proiectarea sistemului SmartVibes (proiectarea sistemului operational) prin eliminarea zgomotelor de fond, cresterea sensibilitatii la vibratiile de interes, functioanrea in conditii climatice specifice instalarii sistemului in teren;
  • Realizarea unui prototip la scara reala pentru sistemul SmartVibes in vederea indeplinirii tuturor functiilor unui sistem operational, cum ar fi: setare, configurare, punere in functiune rapide, mod de operare facil.

mira-icons_index

Obiectivele proiectului

Obiectivul proiectului este realizarea prototipului „Sistemului de achizitie, monitorizare, analiza si recunoastere a vibratiilor pentru protectia infrastructurilor critice- SmartVibes”. Schema bloc a sistemului SmartVibes este formata din urmatoarele parti componente: platforme de achizitie si preprocesare vibratii, unitatea de retransmisie (cu rol de colectare a datelor de la platformele de achizitie si transmitere la unitatea de procesare), unitatea de procesare (procesare semnale, baza de date cu pattern-uri, procesul de recunoastere si transmiterea catre user), utilizator final (gestionare date).

Platforma de achizitie si preprocesare este formata din urmatoarele elemente componente: unitate de detectie (3 module de achizitie vibratii, 1 senzor acustic, 1 senzor de umiditate), unitatea de comunicatie (doua slot-uri pentru comunicatia cu unitatea de retransmisie date – care poate fi prin fibra optica, Ethernet sau wireless), modulul de preprocesare date si control (gestioneaza procesul de achizitie, preprocesare, comunicare si control a datelor, corelarea semnalelor de la senzori), memorie auxiliara (stocare evenimente), ceas de timp real (sincronizare achizitii), interfete (pentru interconectarea cu senzorii a modulului de procesare date si control ) si sursa de alimentare (acumulatori, convertoare).

Platforma va achizitiona cu trei geofoane (preluarea vibratiilor induse in sol) si un senzor acustic (pentru preluarea zgomotelor din aer) vibratiile produse de oameni si autovehicule. Senzorul acustic este utilizat pentru cresterea probabilitatii de detectie, iar senzorul de umiditate, pentru determinarea atenuarii vibratiilor in sol (in functie de starea acestuia-uscat, umed etc).

Solutiile inovative in domeniul de proiect sunt urmatoarele:

  • Sistemul SmartVibes utilizeaza un senzor pentru realizarea analizei higrometrice a solului pentru caracterizarea propagarii undelor seismice prin mediul solid; aceste tipuri de determinari nu au fost gasite în literatura de specialitate la sistemele existente;
  • Conceptia si arhitectura sistemului SmartVibes au condus la realizarea unui sistem care valorifica din plin tehnologia sistemelor încorporate (sistem multiprocesor, interfata de comunicatii date si stocarea locala a tuturor datelor în memorii tampon, sursa tampon de energie care sa îi asigure o autonomie functionala mare, operarea în conditii climatice severe), cu scopul clar de a obtine un produs miniatural, cu consum redus de energie, fiabil si usor de instalat.

mira-icons_obiective-1

Parteneri

COORDONATOR – MIRA TELECOM S.A., cu sediul în Bucuresti, Sector 2, Str. Doamna Ghica, nr. 12, bl. 1, sc. 3, et. 7, ap. 87, cod 022834, adresa de corespondenta: Otopeni, jud. Ilfov, str. Nicolae Grigorescu, nr. 13, cod 075100, tel: 021.351.85.56, fax: 021.351.85.35, e-mail: office@miratelecom.ro, reprezentata prin

Director de proiect Dr. Ing. Vasile – Gabriel Iana, tel. 0745.905.049, Fax: 021.351.85.35, email: gabriel.iana@miratelecom.ro

Echipa unitatii coordonatoare prezinta competente în: Proiectarea de sisteme cu microcontrolere, microprocesoare, proiectarea de sisteme analogice de zgomot redus, procesare digitala a semnalelor, integrare de sistem, testare si omologare sisteme electronice; proiectarea de sisteme digitale, implementarea de algoritmi bazati pe inteligenta artificiala, programare software, crearea de arhitecturi sistem, dezvoltarea de specificatii tehnice, testare si validare a sistemelor; realizarea de circuite electronice, programare software, realizarea de subansamble mecanice si carcase.

 

PARTENER – UNIVERSITATEA PITESTI, cu sediul în Pitesti, jud. Arges, str. Târgul din Vale, nr. 1, cod 110040, tel: 0348.453.102, fax: 0348.453.123, e-mail: rectorat@upit.ro, reprezentata prin

Responsabil de proiect Conf. Univ. Dr. Ing. Mihai Oproescu, tel. 0726.107.142, Fax: 0348.453.200, email: mihai.oproescu@upit.ro

Echipa partener are competente în: Proiectarea sistemelor de energie electrica hibride, proiectarea de surse de alimentare în comutatie, implementarea de sisteme bazate pe energie regenerabila cu panouri fotovoltaice; proiectarea tehnologica a circuitelor electronice, elaborare specificatii sisteme electronice, dezvoltarea si implementarea de algoritmi bazati pe inteligenta artificiala pentru recunoasterea de pattern-uri, implementarea de algoritmi de procesare digitala a semnalelor.

mira-icons_parteneri

Modalitatea de implementare a proiectului

Proiectul SmartVibes va genera un sistem pentru a intra într-un mediu relevant de detectie si recunoastere a vibratiilor de natura umana. Pentru realizarea obiectivelor propuse planul de lucru este structurat pe 3 etape care cuprind 11 subactivitati din care 8 sunt tehnice si 3 subactivitati sunt non-tehnice reprezentate de diseminare si exploatare a rezultatelor si managementul proiectului, care se vor derula pe o perioada de 24 de luni.

Pentru îndeplinirea activitatilor vor fi implicate: echipa unitatii coordonatoare formata din Coordonator proiect, 3 cercetatori, ingineri de cercetare, 3 tehnicieni; echipa partenera este formata din Responsabil partener si cercetatori.

Nr.
Activitate/subactivitate
Implicare
1.
Etapa E1. Elaborare specificaţii tehnice pentru proiectarea platformei inteligente – Cercetare industriala
2.
Etapa E2. Realizare / construire, integrare si testare prototip
3.
Etapa E3 – Testarea si validarea prototipului

mira-icons_activitati

Acest proiect este sprijinit de catre UEFISCDI prin Programul 2 Cresterea competitivitatii economiei romanesti prin cercetare, dezvoltare si inovare, Subprogramul 2.1. Competivitate prin cercetare, dezvoltare si inovare – Proiect de transfer la operatorul economic, PN-III-P2-2.1-PTE-2016-0215 – Sistem de achizitie, monitorizare, analiza si recunoastere a vibratiilor pentru protectia infrastructurilor critice (SmartVibes)