Value Added Services Integrated System

Transcript

1 Value Added Services Integrated System

2 ΕΝΟΤΗΤΑ ΕΡΓΑΣΙΩΝ 5: ΠΑΡΑΔΟΤΕΟ 5.2 Εκπαιδευτικό Υλικό VASIS

3 ΟΠΤΙΚΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ: ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ & ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ

4 Αρχές Λειτουργίας Fiber Bragg Grating (FBG) (1/2) Fiber Bragg grating (FBG) Φράγμα περίθλασης Bragg Μόνιμη περιοδική διαμόρφωση του δείκτη διάθλασης του πυρήνα της οπτικής ίνας Συνθήκη ανάκλασης Bragg: Το μήκος κύματος που ικανοποιεί τη συνθήκη Bragg ανακλάται από τη δομή FBG ενώ οποιοδήποτε άλλο μήκος κύματος διέρχεται ανεπηρέαστο

5 Αρχές Λειτουργίας Fiber Bragg Grating (FBG) (2/2) Εύκολη κατασκευή Μικρό μέγεθος Συμβατά με την τεχνολογία οπτικών ινών Απομόνωση οπτικών καναλιών έως και >40dB Απώλειες έως και <0.05dB Αντοχή σε θερμοκρασία >100 ο C Κατασκευή σε οποιοδήποτε επιθυμητό μήκος κύματος Ρυθμιζόμενα με θερμοκρασιακό έλεγχο ή πιεζοηλεκτρικές διατάξεις Γραμμική μετατόπιση μήκους κύματος με θερμοκρασία ή τάση

6 Τρόπος Μέτρησης - Interrogator Οπτικός Interrogator W5 της Smart Fibres με συχνότητα δειγματοληψίας τα 100Hz Μέτρηση μηκών κύματος έως και 125 αισθητήρων συνδεδεμένων σε σειρά, μέσω του ενός διαθέσιμου καναλιού του Οι οπτικές απώλειες στο round trip του καναλιού δεν πρέπει να ξεπερνούν τα 25dB ώστε να είναι ορατοί όλοι οι συνδεδεμένοι αισθητήρες Η αποθήκευση και προβολή των δεδομένων / μηκών κύματος από τους αισθητήρες γίνεται μέσω συνδεδεμένου με τον interrogator Η/Υ και με τη χρήση είτε του λογισμικού του κατασκευαστή είτε του λογισμικού που κατασκευάστηκε στα πλαίσια του έργου.

7 Αισθητήρας μέτρησης θερμοκρασίας Τεχνικές προδιαγραφές Απλό unstrained FBG με μήκος κύματος: nm (20 o C) Απώλειες διάταξης: 0.4dB (οφείλονται στα splices και τους connectors) Γραμμική απόκριση Συνάρτηση υπολογισμού θερμοκρασίας από το μετρούμενο μήκος κύματος Τ( ο C) = ,92+172,14286 * λ (nm)

8 Αισθητήρας μέτρησης στάθμης ύδατος (1/2) Δομή διάταξης Μεμβράνη πακτωμένη στο κάτω μέρος σωλήνα, στεγανοποιώντας το εσωτερικό του σωλήνα FBG επί της μεμβράνης Κάμψη του FBG λόγω βάρους νερού επί της μεμβράνης Μεταβολή του μήκους κύματος

9 Αισθητήρας μέτρησης στάθμης ύδατος (2/2) Τεχνικές προδιαγραφές Μήκος κύματος FBG: ~1549.5nm (20 o C) Απώλειες διάταξης: 1.7dB (οφείλονται στην πίεση που δέχεται η ίνα για να στεγανοποιηθεί η διάταξη) Εξάρτηση από τη θερμοκρασία: NAI (γίνεται η απαραίτητη διόρθωση χρησιμοποιώντας την ένδειξη του αισθητήρα θερμοκρασίας) Γραμμική απόκριση για μέτρηση 0-80cm Διακριτική ικανότητα 1mm/pm Πλήρης επαναληψιμότητα μετρήσεων με μηδενική πλαστική παραμόρφωση μεμβράνης Συνάρτηση υπολογισμού στάθμης ύδατος από το μετρούμενο μήκος κύματος D A (cm) = * λ (nm)

10 Αισθητήρας μέτρησης επιτάχυνσης (1/2) Δομή διάταξης Πακτωμένη ράβδος με μάζα στην άκρη FBG επί της ράβδου Κάμψη του FBG λόγω αδράνειας σε επιτάχυνση Μεταβολή του μήκους κύματος Β

11 Αισθητήρας μέτρησης επιτάχυνσης (2/2) Τεχνικές προδιαγραφές Μήκος κύματος FBG άξονα Χ: nm, άξονα Υ: nm, άξονα Ζ: nm (20 o C) Απώλειες διάταξης: 1.2dB (οφείλονται στα splices και τους connectors) Εξάρτηση από τη θερμοκρασία: NAI (γίνεται η απαραίτητη διόρθωση) Διακριτική ικανότητα 6*10-4 g / pm Πλήρης επαναληψιμότητα μετρήσεων Απόσβεση με χρήση eddy-currents (κίνηση χαλκού σε μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από μαγνήτες νεοδυμίου) Συνάρτηση υπολογισμού στάθμης ύδατος από το μετρούμενο μήκος κύματος α x (σε g)= 0.43 * (λ x -λ x0 ) (nm) *10-4 * [(λ x - λ x0 ) (nm)] 2 α y (σε g)= 0.86 * (λ y -λ y0 ) (nm) *10-4 * [(λ y - λ y0 ) (nm)] 2 α z (σε g)= 1.40 * (λ z -λ z0 ) (nm) - 1.3*10-3 * [(λ z - λ z0 ) (nm)] 2

12 Αισθητήρας μέτρησης διέλευσης-ταχύτητας οχημάτων (1/2) Δομή διάταξης Πακτωμένη μεμβράνη σε άκρο (κλειστού από την άλλη άκρη) σωλήνα FBG επί της μεμβράνης Κάμψη του FBG λόγω κάμψης της μεμβράνης, όταν όχημα διέρχεται πάνω από τον σωλήνα και μετατοπίζει την αέρια μάζα που περιέχεται Δύο τέτοιες διατάξεις σε γνωστή απόσταση (1m) χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ταχύτητας διερχόμενου οχήματος.

13 Αισθητήρας μέτρησης διέλευσης-ταχύτητας οχημάτων (2/2) Τεχνικές προδιαγραφές Μήκος κύματος FBG: nm και 1544,12nm Απώλειες διάταξης: 1.7dB (οφείλονται στην πίεση που δέχεται η ίνα κατά το πάκτωμα της μεμβράνης) Εξάρτηση από τη θερμοκρασία: NAI (γίνεται η απαραίτητη διόρθωση) Πλήρης επαναληψιμότητα μετρήσεων Συναρτήσεις υπολογισμού ΔΙΕΛΕΥΣΗ ΜΗΧΑΝΗΣ: Δλ = 5-60pm ΔΙΕΛΕΥΣΗ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ: Δλ = pm ΔΙΕΛΕΥΣΗ ΦΟΡΤΗΓΟΥ: Δλ > 600pm ΤΑΧΥΤΗΤΑ: (km/h) U = 1 / Δt (m/s) = 3.6 / Δt

14 Γωνιακός αισθητήρας δομικής ακεραιότητας (1/2) Δομή διάταξης Γωνία τοποθετημένη σε κολώνα κτιρίου, χρησιμοποιώντας δύο σημεία επαφής ελαφρώς ελαστικά, ώστε να παίρνουν την δομή και γωνία της κολώνας FBG στην εξωτερική γωνία της κατασκευής (αισθητήρα) Κάμψη του FBG λόγω κάμψης του γωνιακού αισθητήρα Μεταβολή του μήκους κύματος

15 Γωνιακός αισθητήρας δομικής ακεραιότητας (2/2) Τεχνικές προδιαγραφές Μήκος κύματος FBG: nm Απώλειες διάταξης: 0.4 (οφείλονται στα splices και τους connectors) Εξάρτηση από τη θερμοκρασία: NAI (γίνεται η απαραίτητη διόρθωση)

16 ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ: ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ

17 Επιλογή υπάρχουσας βάση δεδομένων Κάνοντας διπλό κλικ στο εικονίδιο της εφαρμογής που βρίσκεται στη επιφάνεια εργασίας του χρήστη, εμφανίζεται το αριστερό τμήμα της παραπάνω εικόνας. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να γίνει είναι να συνδεθείτε σε μία βάση δεδομένων. Για να επιλέξετε μία υπάρχουσα ακολουθήστε τα βήματα: Πιέστε το κουμπί «DataBase: "..."». Επιλέξτε τη βάση στην οποία θέλετε να συνδεθείτε. Όλα τα στοιχεία της σύνδεσης με τη βάση αναγράφονται δίπλα από τη λίστα (Data Source, UserID, Password). Πιέστε το κουμπί "Test Connection String". Αν δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα με τη σύνδεση στη βάση, θα εμφανιστεί το μήνυμα «Connection Successful». Πιέστε «ΟΚ» και «Accept».

18 Είσοδος Χρήστη - Login Για να κάνετε login ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: Εισάγετε User Name Εισάγετε Password Πιέστε το κουμπί «Login» ή το πλήκτρο «Enter» και θα εμφανιστεί το βασικό παράθυρο της εφαρμογής.

19 Measurement Locations Κάθε οπτικός αισθητήρας, αντιστοιχεί σε ένα Measurement Location. Κάθε Measurement Location πρέπει να δηλωθεί στο DAS, συμπεριλαμβανομένων και των properties. Για να δημιουργήσετε ένα νέο Measurement Location ακολουθήστε τις παρακάτω οδηγίες: Επιλέξτε Edit και στη συνέχεια Measurement Locations από το μενού Πιέστε "Add" για να εισάγετε νέο Measurement Location. Εισάγετε τυχόν ιδιότητες για το συγκεκριμένο Measurement Location στον πίνακα Properties πχ. DC στάθμη, άνω/κάτω όρια κλπ. Πιέστε Accept.

20 Measurement Locations Για να διαγράψετε ένα Measurement Location ακολουθήστε τα παρακάτω βήματα: Επιλέξτε Edit και στη συνέχεια Measurement Locations από το μενού. Επιλέξτε το Measurement Location που θέλετε να διαγράψετε Πιέστε"Delete" και μετά "Accept"για επιβεβαίωση. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Πριν διαγράψετε ένα Measurement Location, βεβαιωθείτε ότι έχετε διαγράψει όλα τα Status Parameters που εξαρτώνται από αυτό, αλλιώς το σύστημα δεν θα επιτρέψει τη διαγραφή.

21 Status Parameters Status Parameter είναι η φυσική ποσότητα που απεικονίζεται, για παράδειγμα το ύψος στάθμης νερού. Ένα Status Parameter μπορεί να υπολογιστεί απευθείας από ένα Measurement Location, ή από περισσότερα από ένα ή από άλλα Status Parameters (Depended Parameter). Για να δημιουργήσετε ένα νέο Status Parameter του συστήματος ακολουθήστε τις οδηγίες παρακάτω: Επιλέξτε Edit και μετά Status Parameters από το Μενού. Κάνετε κλικ στο κουμπί Add για να προσθέσετε ένα νέο Status Parameter. Εισάγετε Parameter Name, Description, Unit, Up Limit & Down Limit, Sampling Period, Value Type, Parameter Type κλπ. Στο πεδίο Parameter Type υπάρχουν οι ακόλουθες επιλογές:

22 Status Parameters Depended αν είναι εξαρτημένη από άλλα Status Parameters. Στην περίπτωση αυτή, o χρήστης πληκτρολογεί στο πεδίο Expression τη συνάρτηση από την οποία υπολογίζεται. Στη συνέχεια, κάνοντας κλικ στο κουμπί Variables ανοίγει το παράθυρο για την αντιστοίχιση των μεταβλητών με τις παραμέτρους από τις οποίες εξαρτάται η συγκεκριμένη status parameter. Η αντιστοίχιση γίνεται κάνοντας κλικ στο κουμπί Set, επιλέγοντας την αντίστοιχη Status Parameter από τη λίστα και κατόπιν κάνοντας κλικ στο κουμπί Accept.

23 Status Parameters Connected To σε περίπτωση που είναι συνδεδεμένη απ ευθείας με κάποιο Measurement Location το οποίο και μπορεί να επιλεγεί κάνοντας κλικ στο κουμπί Select.

24 Status Parameters Calculated By σε περίπτωση που υπολογίζεται συναρτήσει άλλων Measurement Locations. Στην περίπτωση αυτή, o χρήστης πληκτρολογεί στο πεδίο Expression τη συνάρτηση από την οποία υπολογίζεται. Στη συνέχεια, κάνοντας κλικ στο κουμπί Variables ανοίγει το παράθυρο για την αντιστοίχιση των μεταβλητών με τα Measurement Locations από τα οποία εξαρτάται η συγκεκριμένη status parameter. Η αντιστοίχιση γίνεται κάνοντας κλικ στο κουμπί Set, επιλέγοντας το αντίστοιχο Measurement Location από τη λίστα και κατόπιν κάνοντας κλικ στο κουμπί Accept.

25 Γραφήματα TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν Time Graph. Στην συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί OPTIONS, όπου μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε παράμετρο θέλετε να προσθέσετε στο γράφημα. Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε μία ή περισσότερες παραμέτρους κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Στο πεδίο Time Grid ο χρήστης ορίζει το χρονικό διάστημα ανά το οποίο η εφαρμογή θα υπολογίζει τους μέσους όρους των μετρήσεων που υπάρχουν καταχωρημένες στη βάση δεδομένων. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Accept.

26 Γραφήματα 2 AXIS TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν 2 Axis Time Graph. Στην συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί OPTIONS, όπου μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε παράμετρο θέλετε να προσθέσετε στο γράφημα. Επιλέξτε άξονα και κάνετε κλικ στο Add για να επιλέξετε μία ή περισσότερες παραμέτρους κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Στο πεδίο Time Grid ο χρήστης ορίζει το χρονικό διάστημα ανά το οποίο η εφαρμογή θα υπολογίζει τους μέσους όρους των μετρήσεων που υπάρχουν καταχωρημένες στη βάση δεδομένων. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Οι γραφικές παραστάσεις σε δύο κατακόρυφους άξονες θα εμφανιστούν όπως παρακάτω.

27 Γραφήματα REAL VALUES TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν Real Values Time Graph. Στην συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί OPTIONS, όπου μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε παράμετρο θέλετε να προσθέσετε στο γράφημα. Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε μία ή περισσότερες παραμέτρους κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Οι γραφικές παραστάσεις που θα εμφανιστούν θα αποτελούνται από όλες τις τιμές που ελήφθησαν χωρίς υπολογισμό μέσου όρου

28 Γραφήματα 2 AXIS REAL VALUES TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν 2 Axis Real Values Time Graph. Στην συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί OPTIONS, όπου μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε παράμετρο θέλετε να προσθέσετε στο γράφημα. Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε μία ή περισσότερες παραμέτρους σε κάθε άξονα, κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Οι γραφικές παραστάσεις που θα εμφανιστούν θα αποτελούνται από όλες τις τιμές που ελήφθησαν χωρίς υπολογισμό μέσου όρου

29 Γραφήματα MULTIPLE Y AXES TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν Multiple Y Axes. Στην συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί OPTIONS, όπου μπορείτε να επιλέξετε οποιαδήποτε παράμετρο θέλετε να προσθέσετε στο γράφημα. Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε μία ή περισσότερες παραμέτρους κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Οι γραφικές παραστάσεις θα εμφανιστούν σε διαφορετικό άξονα για κάθε παράμετρο.

30 Γραφήματα STATUS TIME GRAPH Από το μενού Tools, επιλέξτε Graph και κατόπιν Status Time Graph. Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε ένα Status που θέλετε να απεικονίσετε. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί Draw και θα εμφανιστεί ένα γράφημα όπως το παρακάτω.

31 Γραφήματα CREATE STATUSES Από το μενού Edit, επιλέξτε Statuses. Σε αυτή τη φόρμα μπορείτε να δημιουργήσετε τα Statuses που σας χρειάζονται δημιουργώντας κανόνες για κάθε Profile. Συγκεκριμένα: Πιέστε Add για νέο Status και συμπληρώστε όνομα και περιγραφή Πιέστε + για νέο Profile και συμπληρώστε όνομα, περιγραφή και rank 0 έως 9 (criticality του Profile) Πιέστε + για κάθε νέο κανόνα που θέλετε να δημιουργήσετε Πιέστε Accept για να αποθηκεύσετε το Status 1 2 3

32 REVIEWS Γραφήματα Από το μενού Tools, επιλέξτε Reviews Κάνετε κλικ στο Add και επιλέξτε μία ή περισσότερες παραμέτρους κρατώντας πατημένο το πλήκτρο Ctrl. Στη συνέχεια κάνετε κλικ στο κουμπί Accept. Κάνοντας κλικ στο κουμπί "Set Period", ο χρήστης επιλέγει το χρονικό διάστημα το οποίο και θέλει να παρουσιάσει στο γράφημα. Αφού επιλέξετε την επιθυμητή χρονική περίοδο κάνετε κλικ στο κουμπί OK. Για να σχεδιαστεί το γράφημα, κάνετε κλικ στο κουμπί DRAW. Οι μπάρες που θα απεικονιστούν θα είναι συναρτήσει του χρόνου και θα έχουν τρία χρώματα. Πράσινο αν η παράμετρος είναι εντός ορίων, κόκκινο αν είναι πάνω από το όριο και μπλε αν είναι κάτω από αυτό. Αν τα όρια τεθούν σωστά, μπορείτε να απεικονίσετε και μεμονωμένα γεγονότα. Τα όρια μπορείτε να τα θέσετε στη φόρμα Edit Parameters όπως είδαμε σε παραπάνω διαφάνεια.

33 Value Added Services Integrated System