Αναλυτική Τεχνική Περιγραφή Συστηµάτων

ΤΕΙ Καβάλας Τµ. Μηχανολογίας Ε.Π. «Ψηφιακή Σύγκλιση», Κωδικός Πρόσκλησης: 21.1 "Ψηφιακές Υπηρεσίες Ανώτατων Εκπαιδευτικών Ιδρυµάτων", Θεµατική Ενότητα Γ Πρόταση Χρηµατοδότησης Πράξης µε Τίτλο: "Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια" Αναλυτική Τεχνική Περιγραφή Συστηµάτων Η πρόταση αφορά στην ανάπτυξη, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία µιας σειράς εικονικών εργαστηρίων εξοµοίωσης & προσοµοίωσης µηχανολογικών συστηµάτων. Τα εικονικά εργαστήρια που θα αναπτυχθούν, θα αφορούν σε συγκεκριµένους και επιλεγµένους τοµείς του Τµ. Μηχανολογίας του ΤΕΙ Καβάλας και θα χρησιµοποιηθούν αποκλειστικά στο πλαίσιο της εκπαιδευτικής διαδικασίας: (α) κατά τη διάρκεια διεξαγωγής εργαστηριακών & πρακτικών ασκήσεων, (β) κατά την εκπόνηση πτυχιακών εργασιών, (γ) στα πλαίσια λειτουργίας του θεσµοθετηµένου Ινστιτούτου ια Βίου Μάθησης του ΤΕΙ Καβάλας και (δ) σε µελλοντικά µεταπτυχιακά προγράµµατα σπουδών. Το πρόγραµµα σπουδών του Τµ. Μηχανολογίας περιλαµβάνει 32 εργαστηριακά µαθήµατα. Κατόπιν σχετικής µελέτης προέκυψε η ανάγκη να αναπτυχθούν εφαρµογές προσοµοίωσης εξοµοίωσης για επιλεγµένα 12 εξ αυτών (βλ. παρακάτω). Αυτά τηρούν και τις προϋποθέσεις, τόσο από εκπαιδευτικής άποψης όσο και αναφορικά µε τις δυνατότητες εφαρµογής νέων τεχνολογιών στην εργαστηριακή διδασκαλία. Παρότι στο αντικείµενο "Εικονικά Εργαστήρια" το Τµήµα δεν διαθέτει προηγούµενη εµπειρία, αφενός διάφορα πακέτα προσοµοίωσης (FlowLAB, LabView, MatLAB, κτλ) χρησιµοποιούνται από τα µέλη ΕΠ για ερευνητικούς σκοπούς, αφετέρου έχουν γίνει κάποιες µεµονωµένες προσπάθειες, π.χ. για το εργαστήριο Εργαλειοµηχανών το Τµήµα διαθέτει εξειδικευµένες συσκευές (hardware-software) προσοµοίωσης του ελεγκτή µιας εργαλειοµηχανής. Σε µια εποχή που η δηµόσια εκπαίδευση και ειδικά τα ΤΕΙ, είναι αντιµέτωπα µε πληθώρα προβληµάτων, είναι κρίσιµο και ίσως µονόδροµος, για ένα Τµήµα Μηχανολογίας να εφαρµόσει µοντέρνα εργαλεία εκπαίδευσης για να µπορεί να ελπίζει σε ένα βιώσιµο µέλλον. Ειδικά στα εργαστηριακά µαθήµατα τα οποία αποτελούν και τη βάση της εκπαίδευσης σε ένα ΤΕΙ. Όσα από τα προτεινόµενα εικονικά εργαστήρια αφορούν σε εξοµοίωση συστηµάτων θα περιλαµβάνουν πραγµατικά µοντέλα (physical models) µε τη µορφή ψηφιακά ελεγχόµενων εργαστηριακών συσκευών ώστε να µπορούν να διεξάγονται πειράµατα µε αποµακρυσµένο έλεγχο (web-based) και χωρίς να είναι απαραίτητη η φυσική παρουσία των φοιτητών στο χώρο του εργαστηρίου. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 1

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΜΧ-01. Προσοµοίωση Συστηµάτων ΑΠΕ... 3 ΜΧ-02. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Φωτοβολταϊκού Συστήµατος... 4 ΜΧ-03. Προσοµοίωση Ανεµογεννήτριας... 6 ΜΧ-04. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Μετρητών Παροχής Ρευστών... 8 ΜΧ-05. Προσοµοίωση Υδροστροβίλου Kaplan... 10 ΜΧ-06. Εικονική Αεροσήραγγα... 12 ΜΧ-07. Προσοµοίωση Ευέλικτης Παραγωγικής ιαδικασίας... 13 ΜΧ-08. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Ενεργής Ανάρτησης Οχήµατος... 15 ΜΧ-09. Προσοµοίωση Συστηµάτων Θέρµανσης Ψύξης Αερισµού... 17 ΜΧ-10. Προσοµοίωση Ροµποτικών Βραχιόνων... 21 Λειτουργικότητα των εφαρµογών που θα αναπτυχθούν... 23 Εξοπλισµός, Προδιαγραφές & Υποδοµές Πληροφορικής... 25 Γενικές προδιαγραφές µεθοδολογίας υλοποίησης... 28 Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 2

ΜΧ-01. Προσοµοίωση Συστηµάτων ΑΠΕ Ανάπτυξη µιας σειράς παραµετρικών εργαστηριακών ασκήσεων προσοµοίωσης της απόδοσης συστηµάτων ΑΠΕ, µέσω ειδικού λογισµικού (TRNSYS) και µε στοιχεία από βάση µετεωρολογικών δεδοµένων (METEONORM). Η Β MeteoNorm διαθέτει τα εξής κλιµατολογικά στοιχεία: ηλιακή ακτινοβολία, θερµοκρασία, υγρασία, βροχοπτώσεις, ηµέρες βροχοπτώσεων, ταχύτητα και διεύθυνση ανέµου, διάρκεια ηλιοφάνειας σε ηµερήσια & µηνιαία βάση για το διάστηµα 1981-2000 και για 8.055 σταθµούς παγκοσµίως. Οι ασκήσεις θα λειτουργούν σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (server + thin clients) και θα αφορούν σε (α) ανεµογεννήτριες, (β) φωτοβολταϊκά (γ) ηλιακά συστήµατα ζεστού νερού και (δ) υβριδικά συστήµατα (διάφοροι συνδυασµοί ΑΠΕ & λοιπών µορφών ενέργειας, π.χ. κυψέλες υδρογόνου) Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Βάση εδοµένων: προµήθεια, εγκατάσταση και παραµετροποίηση βάσης µετεωρολογικών δεδοµένων METEONORM καθώς και µελέτη - σχεδίαση - εκτέλεση διαφόρων σεναρίων λειτουργίας, ώστε να προκύψουν 50 σετ από προκαθορισµένα δεδοµένα και στοιχεία για συγκεκριµένες περιοχές και εποχές (π.χ. Ιούνιος Σεπτέµβριος 2002) που παρουσιάζουν εκπαιδευτικό ενδιαφέρον. Λογισµικό προσοµοίωσης: σχεδιασµός και ανάπτυξη 30 stand-alone παραµετρικών εργαστηριακών ασκήσεων προσοµοίωσης για διάφορα είδη ΑΠΕ και διάφορες διαµορφώσεις (configurations): π.χ. Φ/Β σταθερά ή µε ιχνηλάτη I-U, ανεµογεννήτριες οριζόντιου & κατακόρυφου άξονα, υβριδικά συστήµατα Φ/Β-Α/Γ κτλ., συστήµατα αυτόνοµα & διασυνδεδεµένα. Οι ασκήσεις θα αναπτυχθούν στη γλώσσα προγραµµατισµού του TRNSYS και µε χρήση ήδη υπαρχόντων βιβλιοθηκών για τα επιµέρους στοιχεία. Παράδειγµα Μετεωρολογικών εδοµένων µε το METEONORM Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 3

Παράδειγµα προσοµοίωσης ηλιακού συστήµατος µε το TRNSYS Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-02. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Φωτοβολταϊκού Συστήµατος Ανάπτυξη ενός εικονικού εργαστηρίου που θα περιλαµβάνει (α) προσοµοιωτή & (β) εξοµοιωτή (πραγµατικό εργαστηριακό µοντέλο) ενός Φ/Β συστήµατος παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας. Θα αφορά σε µικτό Φ/Β σύστηµα, δηλαδή διασυνδεδεµένο & αυτόνοµο και θα χρησιµοποιηθεί για εκτέλεση πειραµάτων από απόσταση (µετρήσεις ισχύος & απόδοσης) αλλά και προσοµοίωση µέσω Web-services. Η εργαστηριακή συσκευή εξοµοίωσης θα περιλαµβάνει Φ/Β πλαίσια τοποθετηµένα σε ενεργό (ψηφιακά ελεγχόµενο & καθοδηγούµενο) ιχνηλάτη (tracker) καµπυλών I-U που θα συνοδεύεται από (α) ψηφιακό µετεωρολογικό σταθµό, (β) τους απαραίτητους αισθητήρες µετρητικές διατάξεις κάρτες συλλογής δεδοµένων, (γ) λοιπά ηλεκτρονικά εξαρτήµατα (controllers-inverters-batteries) (δ) λογισµικό συλλογής δεδοµένων και αποµακρυσµένου ελέγχου και (ε) λογισµικό προσοµοίωσης του συστήµατος. Μέσω web-based λογισµικού ελέγχου, ο φοιτητής θα µπορεί (α) να παρακολουθεί τα µετεωρολογικά δεδοµένα τη στιγµή του πειράµατος (φωτεινότητα, διαύγεια, γωνίες ηλιακής ακτινοβολίας κτλ.), (β) να καθοδηγεί - στρέφει τον ιχνηλάτη (να αλλάζει την κλίση του) και (γ) να λαµβάνει µετρήσεις πραγµατικού χρόνου για να τις επεξεργαστεί και να εκπονήσει µία µελέτη ή εργασία. Οι µετρήσεις θα περιλαµβάνουν DC & AC τάση ένταση ισχύ, γωνίες ιχνηλάτη, καθώς και ηλιακή ακτινοβολία και λοιπά µετεωρολογικά δεδοµένα. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 4

Θα µπορεί επίσης να εκτελεί συγκεκριµένα προαποθηκευµένα πειράµατα (εργαστηριακές ασκήσεις & σενάρια λειτουργίας), επίσης σε πραγµατικό χρόνο και µε αποµακρυσµένο έλεγχο µέσω Ίντερνετ. Θα υπάρχει µια web κάµερα µέσω της οποίας ο φοιτητής θα µπορεί να παρακολουθεί την κίνηση του ιχνηλάτη σε πραγµατικό χρόνο, όπως επίσης και τις καιρικές συνθήκες που επικρατούν τη στιγµή του πειράµατος. Τέλος, µέσω του, επίσης web-based, λογισµικού, ο φοιτητής θα µπορεί να προσοµοιώνει το πραγµατικό µοντέλο και να συγκρίνει τα πειραµατικά αποτελέσµατα µε αυτά του εικονικού µοντέλου. Η προσοµοίωση θα υλοποιηθεί σε λογισµικά ADAMS/Controls και MATLAB/Simulink µε MATLAB Web-server και θα αφορά σε όλα τα ηλεκτρικά, ηλεκτρονικά & µηχανολογικά στοιχεία του συστήµατος (µη-γραµµικός µηχανισµός ιχνηλάτη 2 αξόνων, inverters, batteries, φορτιστής, φορτίο κτλ.). Επίσης θα αφορά στη µοντελοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας για το συγκεκριµένο σηµείο (εργαστήρια ΤΕΙ Καβάλας) όπως αυτό θα προκύψει και από το σύστηµα "ΜΧ-01 Προσοµοίωση Συστηµάτων ΑΠΕ", σε συνάρτηση της γωνίας πρόσπτωσης, της ηλιοφάνειας και της διαύγειας, τόσο σε µηνιαία όσο και σε ηµερήσια βάση. Τα δεδοµένα ηλιακής ακτινοβολίας θα µπορούν να λαµβάνονται είτε από το αρχείο καταγραφής του εξοµοιωτή, είτε από αρχείο του Meteonorm (βλ. παραπάνω σύστηµα ΜΧ-01), ή σε πραγµατικό χρόνο από τον µετεωρολογικό σταθµό. MX-02. Εξοµοίοση - Μοντελοποίηση Φωτοβολταΐκου Συστήµατος Ρυθµιστής Φόρτισης 12V DC Αντιστροφέας 120V AC filter Κατανάλωση Μετεωρολογικός Σταθµός Μπαταρίες Μετρήσεις Γωνίες ιχνηλάτη ελεγκτής ιχνηλάτη Server Web Camera Κατά τη διάρκεια του πειράµατος, ο φοιτητής θα µπορεί να εκτελεί είτε ένα δικό του σενάριο λειτουργίας ή ένα από τα προαποθηκευµένα πειράµατα (σενάρια λειτουργίας) και να καταγράψει όλες τις παραµέτρους του πειράµατος µέσα στην εφαρµογή. Θα υπάρχει δυνατότητα λειτουργίας Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 5

χωρίς επίβλεψη (unattended) ώστε ο φοιτητής να µπορεί να αφήσει το πείραµα να εκτελείται για µεγάλο χρονικό διάστηµα (π.χ. 3 ώρες) συλλέγοντας δεδοµένα. Στο διάστηµα αυτό η εφαρµογή θα µπορεί να ειδοποιεί τον χρήστη µε SMS για τυχόν προβλήµατα (alerting) ή για το πέρας του πειράµατος. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Προµήθεια & εγκατάσταση εργαστηριακής συσκευής (Φ/Β πλαίσια, ιχνηλάτης, ηλεκτρονικά συστήµατα, αισθητήρες, µετρητικές διατάξεις, σύστηµα συλλογής δεδοµένων) Σχεδιασµός εφαρµογών (αποµακρυσµένου ελέγχου & προσοµοίωσης), ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος), ανάπτυξη µοντέλου προσοµοίωσης του συστήµατος για σύγκριση µε τα πειραµατικά δεδοµένα Ανάπτυξη web-based εφαρµογής για τον αποµακρυσµένο έλεγχο του συστήµατος & webbased εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσα υψηλού επιπέδου (π.χ..νετ, MATLAB web server κλπ.) Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα των εφαρµογών αποµακρυσµένου ελέγχου & προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-03. Προσοµοίωση Ανεµογεννήτριας Αφορά (α) στην ανάπτυξη ενός αναλυτικού object-oriented µοντέλου των 3 αεροδυναµικών χαρακτηριστικών µιας ανεµογεννήτριας (Α/Γ), (β) στην ανάπτυξη ενός ηλεκτροµηχανολογικού (Η/Μ) µοντέλου Α/Γ, (γ) τη σύνδεση των δύο µοντέλων µεταξύ τους και (δ) την ανάπτυξη σειράς ασκήσεων προσοµοίωσης. Με τον τρόπο αυτό θα προκύψει ένα πλήρες σύστηµα προσοµοίωσης της ανεµογεννήτριας, µε έµφαση όµως στην αεροδυναµική της απόδοση και συµπεριφορά. Με βάση την εφαρµογή θα αναπτυχθεί µία σειρά 50 ασκήσεων & παραδειγµάτων εφαρµογής για διάφορα εµπορικά διαθέσιµα µοντέλα ανεµογεννητριών αλλά και για κάποια άλλα καινοτόµα σχέδια, τα οποία είναι κατάλληλα για εκπαιδευτική παρουσίαση - επίδειξη και χρήζουν περαιτέρω µελέτης. Η εφαρµογή και οι ασκήσεις θα λειτουργούν σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (server + thin clients). Θα αναπτυχθεί το αεροδυναµικό µοντέλο (άντωση, οπισθέλκουσα κτλ.) για διάφορα γεωµετρικά σχέδια πτερυγίων και θα εξεταστεί αναλυτικά η κατανοµή της ροπής περιστροφής κατά µήκος του κάθε πτερυγίου (από το άκρο του µέχρι και τη βάση στήριξής του στο στροφείο) και σε διάφορα πεδία ταχυτήτων ανέµου. Η εφαρµογή θα παρέχει επίσης πληροφορίες σχετικές µε τη κατανοµή των δυνάµεων κατά µήκος του πτερυγίου & των ροπών που αναπτύσσονται στο στροφείο, για Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 6

οποιοδήποτε επιλεγµένο σηµείο λειτουργίας (ζευγάρι τιµών ισχύος στροφείου - γωνιακής ταχύτητας) που ανήκει σε οποιαδήποτε επιλεγµένη καµπύλη απόδοσης (διάγραµµα απόδοσης σε συνάρτηση της ταχύτητας ανέµου). Για τον υπολογισµό των αεροδυναµικών χαρακτηριστικών των πτερυγίων θα γίνει χρήση της εικονικής αεροσήραγγας (βλ. παρακάτω σύστηµα ΜΧ-06). υνάµεις ροπές ταχύτητες γύρω από τα πτερύγια µιας Α/Γ Η εφαρµογή θα λειτουργεί σε γραφικό παραθυρικό περιβάλλον µε σχηµατική απεικόνιση της γεωµετρίας του πτερυγίου και των δυνάµεων & ροπών που αναπτύσσονται. Οι φοιτητές θα έχουν τη δυνατότητα να επιλέξουν κάποιο από τα 50 µοντέλα ανεµογεννητριών που θα αναπτυχθούν, στη συνέχεια θα εισάγουν τις συνθήκες λειτουργίας (πεδίο ταχυτήτων) και θα εκτελούν τη προσοµοίωση για να δηµιουργήσουν τα σχετικά διαγράµµατα δυνάµεων και ροπών. Για 20 από τα 50 παραδείγµατα θα υπάρχει δυνατότητα παραµετροποίησης (εισαγωγή από τον χρήστη του µήκους & του αριθµού πτερυγίων της Α/Γ), ώστε να προκύψει ένα πρακτικά απεριόριστο πεδίο εφαρµογής του µοντέλου προσοµοίωσης. Τα αποτελέσµατα της αεροδυναµικής προσοµοίωσης της Α/Γ θα εισάγονται µε µορφή αρχείου στο σύστηµα της Η/Μ προσοµοίωσης και ο φοιτητής θα είναι σε θέση να εξάγει συνολικά συµπεράσµατα για την απόδοση της Α/Γ κάτω από ένα µεγάλο εύρος συνθηκών λειτουργίας. Θα υπάρχει δυνατότητα αποθήκευσης των ενδιάµεσων (αεροδυναµικά µεγέθη) και τελικών (συνολική απόδοση Α/Γ) αποτελεσµάτων σε αρχείο. Τέλος, θα αναπτυχθεί module προσοµοίωσης συµβατό µε το TRNSYS (βλ. παραπάνω σύστηµα ΜΧ-01) για σύγκριση του παρόντος µοντέλου ΜΧ-03 µε ήδη υπάρχουσες βιβλιοθήκες του TRNSYS. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Σχεδίαση γεωµετρίας πτερυγίων και ανάπτυξη αεροδυναµικού µοντέλου για 50 είδη Α/Γ. Προσοµοίωση των πτερυγίων στο σύστηµα ΜΧ-06 και επαλήθευση αποτελεσµάτων. Ανάπτυξη συνολικού ρευστοµηχανικού µοντέλου 3 ροής γύρω από την Α/Γ, σχεδιασµός της εφαρµογής προσοµοίωσης, ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος). Ανάπτυξη του Η/Μ µοντέλου της Α/Γ που θα περιλαµβάνει ένα τρισδιάστατο (3D CAD) µηχανικό µοντέλο του πύργου, της ατράκτου, και των πτερυγίων, τους µηχανισµούς ρύθµισης Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 7

των γωνιών pitch & yaw, µια απλή γεννήτρια AC καθώς και ένα µοντέλο του ηλεκτρικού δικτύου Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσες υψηλού επιπέδου (π.χ.νετ, JAVA), παραµετροποίηση της ήδη υπάρχουσας εφαρµογής προσοµοίωσης του Η/Μ µοντέλου στο περιβάλλον SimMechanics (MatLAB/Simulink) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Ανάπτυξη module προσοµοίωσης συµβατό µε το TRNSYS. Παράδειγµα Ηλεκτροµηχανολογικού Μοντέλου Ανεµογεννήτριας Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-04. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Μετρητών Παροχής Ρευστών Μετατροπή µιας υπάρχουσας εργαστηριακής συσκευής σε ψηφιακά ελεγχόµενη και ανάπτυξη ενός εικονικού εργαστηρίου που θα περιλαµβάνει (α) λογισµικό αποµακρυσµένου ελέγχου και (β) προσοµοιωτή. Μέσω Web-services θα είναι δυνατή η εκτέλεση πειραµάτων από απόσταση (µετρήσεις παροχής) αλλά και η προσοµοίωση της εργαστηριακής συσκευής. Η συσκευή χρησιµοποιείται ήδη για εργαστηριακές ασκήσεις βαθµονόµησης αναλογικών µανοµέτρων µέτρησης παροχής υγρών. Αποτελείται από (α) µία δεξαµενή νερού, (β) µία αντλία, (γ) έναν ηλεκτρονικό µετρητή παροχής, (δ) ένα χειροκίνητο διακόπτη ρυθµιστή παροχής, (ε) ένα σωλήνα Venturi και (στ) µία σειρά 12 µανόµετρων τύπου στήλης µε οπτική ένδειξη. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Μετατροπή συστήµατος σε ψηφιακά ελεγχόµενο: o Αντικατάσταση χειροκίνητου διακόπτη ρυθµιστή µε έναν ηλεκτρονικά ελεγχόµενο µε ψηφιακή ένδειξη θέσης και σύνδεση της αντλίας σε σύστηµα ελέγχου µέσω Η/Υ. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 8

o Σύνδεση του ηλεκτρονικού µετρητή παροχής σε σύστηµα συλλογής δεδοµένων µε Η/Υ, προµήθεια κάρτας Η/Υ για συλλογή επεξεργασία δεδοµένων και για έλεγχο του συστήµατος Σύνδεση web κάµερας στον Η/Υ µε έλεγχο pan-tilt-zoom, για οπτική ανάγνωση των µανοµέτρων κατά τη διάρκεια του πειράµατος Σχεδιασµός εφαρµογών, ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος), ανάπτυξη µοντέλου προσοµοίωσης του συστήµατος για σύγκριση µε τα πειραµατικά δεδοµένα Ανάπτυξη της web-based εφαρµογής για αποµακρυσµένο έλεγχο του συστήµατος & της webbased εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσα υψηλού επιπέδου (π.χ..νετ, MATLAB κλπ.) Μέσω του web-based λογισµικού ελέγχου ο φοιτητής θα µπορεί να θέσει σε λειτουργία την αντλία, να περιστρέψει τον ρυθµιστή παροχής σε συγκεκριµένη θέση και να κινήσει την web-κάµερα για να διαβάσει µέσω αυτής, τις οπτικές ενδείξεις των µανοµέτρων. Θα µπορεί να εκτελέσει ένα ή περισσότερα από τα προαποθηκευµένα πειράµατα (σενάρια λειτουργίας) και να καταγράψει όλες τις παραµέτρους του πειράµατος, συµπεριλαµβανοµένων των ενδείξεων των µανοµέτρων, µέσα στην εφαρµογή. Τέλος, µέσω του, επίσης web-based, λογισµικού, ο φοιτητής θα µπορεί να προσοµοιώνει το πραγµατικό µοντέλο και να συγκρίνει τα πειραµατικά δεδοµένα µε αυτά του εικονικού µοντέλου. Η προσοµοίωση θα υλοποιηθεί σε λογισµικά MATLAB/Simulink µε MATLAB Web-server και θα αφορά σε όλα τα ηλεκτρικά & µηχανολογικά στοιχεία του συστήµατος. Τα δεδοµένα των µανοµέτρων θα λαµβάνονται από το αρχείο καταγραφής του εξοµοιωτή. Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα των εφαρµογών αποµακρυσµένου ελέγχου & προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 9

ΜΧ-05. Προσοµοίωση Υδροστροβίλου Kaplan Αφορά (α) στην ανάπτυξη ενός object-oriented µοντέλου υδροστροβίλου Kaplan, (β) στην εφαρµογή του για προσοµοίωση ελέγχου & ροής φράγµατος σε συστήµατα παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργειας (ΥΗΕ) και (γ) στην ανάπτυξη 10 χαρακτηριστικών σεναρίων λειτουργίας. Το µοντέλο θα αναπτυχθεί στη γλώσσα Modelica και η προσοµοίωση θα υλοποιηθεί στο περιβάλλον Dymola. Η εφαρµογή θα εκτελείται σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (server + thin clients). Ο στόχος της εφαρµογής είναι να παρουσιάσει πώς το µοντέλο υδροστροβίλου Kaplan µπορεί να χρησιµοποιηθεί για το σχεδιασµό υδροηλεκτρικών συστηµάτων ελέγχου. Για το σκοπό αυτό θα αναπτυχθεί ένα πλήρες µοντέλο του συστήµατος παραγωγής υδροηλεκτρικής ενέργεια µε βάση τις επιµέρους συνιστώσες και εφαρµόζοντας & αξιολογώντας στρατηγικές ελέγχου φράγµατος. Εκµεταλλευόµενο την µοντελοποίηση εξισώσεων του Modelica, το ρευστοµηχανικό µοντέλο θα αξιοποιεί και τις εξισώσεις ισοζυγίου πίεσης για να υπολογίσει τη σχέση µεταξύ υδραυλικής και µηχανικής ενέργειας. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του µοντέλου είναι ότι θα περιγράφει λεπτοµερώς τα χαρακτηριστικά της ροής εξόδου σε συνάρτηση των µεταβλητών παραµέτρων της θυρίδας παροχής µε περιστρεφόµενα ρυθµιστικά πτερύγια (wicket gate) και της γωνίας των πτερυγίων του δροµέα (rotor blade angles). Η εφαρµογή θα συνδυαστεί µε υπό προµήθεια εκπαιδευτική εργαστηριακή συσκευή υδροστροβίλου Kaplan κλειστού τύπου, µε βάση την οποία θα υλοποιηθούν και οι εξισώσεις του υδροδυναµικού µοντέλου. Το µοντέλο θα υπολογίζει τα εξής µεγέθη: Τα χαρακτηριστικά της ροής εξόδου στις ονοµαστικές συνθήκες λειτουργίας Βαθµούς απόδοσης στο βέλτιστο σηµείο λειτουργίας & υπό σταθερό µανοµετρικό Γενικές χαρακτηριστικές καµπύλες λειτουργίας υπό σταθερό µανοµετρικό & µεταβαλλόµενες στροφές λειτουργίας (καµπύλες ίσου βαθµού απόδοσης) Χαρακτηριστικά ροής υπό µεταβαλλόµενες στροφές λειτουργίας & για διάφορες θέσεις των πτερυγίων της θυρίδας ιερεύνηση συνθηκών - καµπυλών σπηλαίωσης Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 10

Σχηµατικό µοντέλο εγκατάστασης ΥΗΕ (πάνω). Υπό προµήθεια στρόβιλος Kaplan (κάτω) Σε συνέχεια του υδροδυναµικού µοντέλου και µε τα ίδια εργαλεία λογισµικού, θα αναπτυχθεί και το ηλεκτροµηχανολογικό (Η/Μ) µοντέλο της εγκατάστασης (power train + generator) καθώς και το µοντέλο ροής του φράγµατος συµπεριλαµβανοµένου και του συστήµατος ελέγχου. Τα µοντέλα θα ενοποιηθούν και θα ενσωµατωθούν σε ένα ενιαίο περιβάλλον (ενιαία εφαρµογή προσοµοίωσης) και θα συµπληρωθούν µε την ανάπτυξη 10 χαρακτηριστικών σεναρίων λειτουργίας και µελετών περίπτωσης (case studies) επίσης ενσωµατωµένων στην εφαρµογή. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Σχεδίαση γεωµετρίας Kaplan και ανάπτυξη υδροδυναµικού µοντέλου στη γλώσσα Modelica. Σχεδίαση Η/Μ µοντέλου & µοντέλου ροής ελέγχου φράγµατος. Ανάπτυξη συνολικού υδροδυναµικού µοντέλου, σχεδιασµός της εφαρµογής προσοµοίωσης, ανάπτυξη 10 σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος). Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής στο περιβάλλον Dymola, παραµετροποίηση, υλοποίηση διεπαφής και προτύπων αναφορών & διαγραµµάτων (templates) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 11

ΜΧ-06. Εικονική Αεροσήραγγα Ανάπτυξη µιας εικονικής αεροσήραγγας για προσοµοίωση ροών 2 χαµηλής ταχύτητας, κυρίως γύρω από πτερύγια, για εκπαιδευτική παρουσίαση θεµάτων υπολογιστικής ρευστοµηχανικής (Computational Fluid Dynamics CFD) και οπτικοποίησης ροής (Flow Visualization) και την εξοικείωση των φοιτητών µε τα θέµατα αυτά. Στην εικονική αεροσήραγγα θα αναπτυχθούν 100 διαφορετικές ασκήσεις & µελέτες περιπτώσεων για διάφορα επίπεδα εκπαίδευσης (αρχάριοι µέτριοι προχωρηµένοι) και για συγκεκριµένες εφαρµογές που παρουσιάζουν εκπαιδευτικό ενδιαφέρον. Η εφαρµογή θα εκτελείται σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (server + thin clients). Ο στόχος είναι να αποδεσµευτούν οι φοιτητές από τις πολύπλοκες µαθηµατικές εξισώσεις της ρευστοµηχανικής και να επικεντρωθούν σε πρακτικά και απτά θέµατα αεροδυναµικών χαρακτηριστικών µεγεθών όπως άντωση, οπισθέλκουσα, ροπή περιστροφής καθώς και των πιέσεων που αναπτύσσονται στη ροή. Η εφαρµογή θα έχει τη δυνατότητα υπολογισµού των µεγεθών αυτών µέσω και µιας διεπαφής που θα επιτρέπει στον χρήστη είτε να σχεδιάζει τη δικιά του γεωµετρία του πτερυγίου ή να επιλέγει µία έτοιµη. Θα αναπτυχθούν γεωµετρικά χαρακτηριστικά για 200 τυποποιηµένα (κατά NACA) και µη-τυποποιηµένα πτερύγια. Η εφαρµογή θα υπολογίζει τα µεγέθη C l, C d, C m και θα αποτελείται από 4 υποσυστήµατα (modules), ως εξής: N-Foil για πτερύγια γεωµετρίας NACA σε στατικό πεδίο ροής D-Foil για µη-τυποποιηµένα πτερύγια σε δυναµικό πεδίο ροής Lab-Foil για οποιαδήποτε γεωµετρία πτερυγίων σε δυναµικό πεδίο ροής Flow-Foil για πτερύγια και κυλίνδρους µε δυνατότητα υπολογισµού και ανάλυσης του πεδίου ροής Τα δύο πρώτα υποσυστήµατα θα αφορούν σε απλές ροές και παραδείγµατα και θα απευθύνονται κυρίως σε αρχάριους (βασικό επίπεδο). Το Lab-Foil θα αναπτυχθεί µέσω του λογισµικού LabView ενώ το Flow-Foil θα αναπτυχθεί στο περιβάλλον του FlowLab και θα αφορά σε προηγµένες εφαρµογές και δυνατότητες. Όλα τα υποσυστήµατα θα έχουν ένα γραφικό περιβάλλον φιλικό προς τον χρήστη µε δυνατότητες αποθήκευσης και εκτύπωσης των αποτελεσµάτων και των γραφικών παραστάσεων. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 12

Σχεδίαση γεωµετρίας για 200 τυποποιηµένα (κατά NACA) και µη-τυποποιηµένα πτερύγια, µελέτη & ανάπτυξη 100 ασκήσεων για διάφορα επίπεδα εκπαίδευσης. Ανάπτυξη ρευστοµηχανικού µοντέλου 2 ροής γύρω από πτερύγια & κυλίνδρους, σχεδιασµός εφαρµογής προσοµοίωσης, ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος). Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσες υψηλού επιπέδου (.ΝΕΤ, JAVA, LabView, FlowLab κλπ.) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-07. Προσοµοίωση Ευέλικτης Παραγωγικής ιαδικασίας Ανάπτυξη ενός παραστατικού (visual) προσοµοιωτή παραγωγικών διαδικασιών οι οποίες θα χρησιµοποιούν ευφυή έλεγχο για βελτιστοποίηση και ευέλικτο προγραµµατισµό της παραγωγής. Οι µέχρι τώρα προσοµοιωτές παραγωγής, µοντελοποιούν ένα στατικό παραγωγικό περιβάλλον µε σταθερή ροή εισόδου εξόδου. Ο χρήστης τοποθετεί στην οθόνη του διάφορες παραγωγικές µονάδες (modules), (π.χ. µια µηχανή, έναν ταινιόδροµο, µία χειροκίνητη διαδικασία κτλ.), εισάγει τις παραµέτρους (π.χ. χρόνος διαδικασίας & στατιστικό µοντέλο ροής) και τις συνδέει µεταξύ τους για να δηµιουργήσει έτσι το συνολικό µοντέλο της διαδικασίας. Στη συνέχεια, µέσω διαδοχικών προσοµοιώσεων, ελέγχει αν υπάρχει κάποια στενωπός (bottle-neck) στη γραµµή παραγωγής προκειµένου να διορθώσει τη ροή, είτε αλλάζοντας τις τιµές των παραµέτρων λειτουργίας, ή π.χ. προσθέτοντας τοπικά µια επιπλέον γραµµή (βρόγχο) παραγωγής. Έτσι πετυχαίνει να βελτιστοποιήσει την όλη διαδικασία και να µεγιστοποιήσει την απόδοσή της. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγµα προσοµοιωτή παραγωγικών διαδικασιών είναι το "Witness" της εταιρείας Lanner: http://www.lanner.com/en/witness.cfm. Η εφαρµογή που θα αναπτυχθεί, σε αντίθεση µε τις υπάρχουσες, θα έχει τη δυνατότητα να µεταβάλει δυναµικά το ρυθµό λειτουργίας σε κάθε επιµέρους παραγωγική µονάδα (process module) και να την προσαρµόζει κατάλληλα, προκειµένου να µεγιστοποιήσει τη συνολική απόδοση του συστήµατος. Η προσοµοίωση θα αφορά δηλαδή σε χρονοδροµολόγηση εργασιών πραγµατικού χρόνου. Θα λαµβάνει υπόψη τόσο τις τυχόν καθυστερήσεις σε άλλες µονάδες και τα στατιστικά µοντέλα ρυθµού ροής των επιµέρους µονάδων, αλλά το σηµαντικότερο, τις δυναµικές (on-the-fly) αλλαγές στον προγραµµατισµό παραγωγής. Π.χ. αν αρχικά είχαµε προγραµµατίσει να παράγουµε 100 προϊόντα τύπου Α και 200 τύπου Β, τι θα συµβεί αν κατά τη διάρκεια της ηµέρας αποφασίσουµε να παράγουµε 120 τεµάχια τύπου Α & 180 τύπου Β? Με τον τρόπο αυτό, η συνολική διαδικασία αποκτά ευελιξία και δυνατότητες προσαρµογής σε αλλαγές της ζήτησης. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 13

Προκειµένου να πετύχει το δυναµικό επαναπρογραµµατισµό της παραγωγής, η εφαρµογή θα χρησιµοποιεί τρία µοντέλα ευφυούς ελέγχου: (α) τεχνητά νευρωνικά δίκτυα, (β) ασαφή λογική και (γ) έµπειρα συστήµατα. Η εφαρµογή θα περιλαµβάνει µοντέλα µε τη µορφή οπτικών αντικειµένων (object-oriented), για τις εξής µονάδες: (α) προσωρινή αποθήκευση (buffer), (β) ταινιόδροµο µε µεταβαλλόµενη ταχύτητα, (γ) ροµποτικό βραχίονα και (δ) µηχανή κατεργασίας γενικής χρήσης (π.χ. τόρνο), επίσης µε µεταβαλλόµενο ρυθµό παραγωγής. Όλα τα ανωτέρω µοντέλα (4 µονάδες παραγωγής & 3 τεχνικές ελέγχου) θα αναπτυχθούν σε παραστατική παραµετρική µορφή objectoriented εικονιδίων, τα οποία ο χρήστης θα µπορεί να τοποθετεί στο παραθυρικό περιβάλλον εργασίας της εφαρµογής, να εισάγει τις παραµέτρους λειτουργίας τους και να τα συνδέει µεταξύ τους για να εκτελέσει την προσοµοίωση. Ο χρήστης θα µπορεί να τοποθετήσει περισσότερα του ενός µοντέλα παραγωγικών µονάδων, δηµιουργώντας έτσι µία ολοκληρωµένη και πολύπλοκη παραγωγική διαδικασία που θα ελέγχεται από ένα εκ των τριών µοντέλων ευφυούς ελέγχου της παραγωγής. Κατά την εκτέλεση της προσοµοίωσης τα µοντέλα θα παρουσιάζονται animated, µαζί µε ένα ρολόι πραγµατικού & εικονικού χρόνου και δυνατότητες εκτέλεσης σε πραγµατικό ή εικονικό (αργό γρήγορο) ρυθµό. Τα αποτελέσµατα θα εξάγονται επίσης σε παραθυρικό γραφικό περιβάλλον µε δυνατότητες αποθήκευσης σε αρχείο συµβατό µε MS Office. Εν γένει, το περιβάλλον και η λειτουργικότητα της εφαρµογής που θα αναπτυχθεί θα είναι παρόµοια µε το λογισµικό "Witness" της εταιρείας Lanner. Το εν λόγω λογισµικό υπάρχει ήδη και χρησιµοποιείται από το Τµ. Μηχανολογίας για εργασίες & πτυχιακές. Έτσι, αφενός µεν οι φοιτητές θα είναι ήδη εξοικειωµένοι µε το περιβάλλον εργασίας, αφετέρου δε, θα µπορούν να επαληθεύσουν τα µοντέλα σε quasistatic µορφή µέσω του Witness. H διαφορά από αυτό θα είναι η δυνατότητα δυναµικού επαναπρογραµµατισµού της παραγωγικής διαδικασίας, αλλά µε περιορισµένο σετ χαρακτηριστικών σε σχέση µε το "Witness". O σκοπός δηλαδή, δεν είναι να αναπτυχθεί µία εφαρµογή µε "εµπορικές" δυνατότητες, αλλά µια εξειδικευµένη εκπαιδευτική προσοµοίωση. Για τον σκοπό αυτό, θα αναπτυχθούν και 20 χαρακτηριστικά παραδείγµατα παραγωγικών διαδικασιών σε µορφή εργαστηριακών ασκήσεων, τόσο στην υπό ανάπτυξη εφαρµογή όσο και στο λογισµικό "Witness". Εν κατακλείδι, ο στόχος είναι να αναπτυχθεί µια εφαρµογή για προσοµοίωση ευέλικτων παραγωγικών διαδικασιών και συγκεκριµένα µε προηγµένες τεχνικές ευφυούς ελέγχου, µέσω της οποίας οι µηχανολόγοι φοιτητές όχι µόνο θα διδαχθούν και θα κατανοήσουν την έννοια της ευελιξίας στην παραγωγή, αλλά και τις τεχνικές αυτές του ευφυούς ελέγχου, οι οποίες µέχρι πρότινος διδάσκονταν µόνο σε ηλεκτρολόγους και τεχνολόγους πληροφορικής. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 14

Παράδειγµα προσοµοίωσης γραµµής παραγωγής µε το "Witness" Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Ανάπτυξη παραµετρικών µοντέλων των παραγωγικών µονάδων (4 µονάδες) και των τεχνικών ευφυούς ελέγχου (3 τεχνικές), µελέτη & ανάπτυξη 20 ασκήσεων για διάφορα επίπεδα εκπαίδευσης. Σχεδιασµός της εφαρµογής προσοµοίωσης, ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος). Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσες υψηλού επιπέδου (.ΝΕΤ, JAVA, κλπ.) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Η εφαρµογή θα λειτουργεί σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (server + thin clients). Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-08. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Ενεργής Ανάρτησης Οχήµατος Ανάπτυξη ενός εικονικού εργαστηρίου που θα περιλαµβάνει (α) προσοµοιωτή και (β) εξοµοιωτή (πραγµατικό εργαστηριακό µοντέλο) µιας ενεργής (semi-active) ανάρτησης οχήµατος. Θα χρησιµοποιηθεί για εκτέλεση πειραµάτων από απόσταση αλλά και προσοµοίωση του φυσικού µοντέλου και θα λειτουργεί µέσω Web-services. Η εργαστηριακή συσκευή εξοµοίωσης θα περιλαµβάνει: Μηχανισµό µε ψαλίδια ανάρτησης τα οποία θα συνδέονται µεταξύ τους µε έναν ψηφιακά ελεγχόµενο µαγνητορεολογικό αποσβεστήρα (MR Damper) και µε µία σειρά από ελατήρια, στερεωµένο σε κατακόρυφη βάση. Ο µαγνητορεολογικός αποσβεστήρας περιέχει ειδικό υγρό Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 15

του οποίου το ιξώδες µεταβάλλεται όταν γύρω του εφαρµοστεί ένα µαγνητικό πεδίο, ώστε να είναι δυνατός ο ηλεκτρονικός έλεγχος του συντελεστή απόσβεσης. Ο χρήστης θα µπορεί να προσθαφαιρεί ελατήρια για να αλλάζει τη σταθερά ελατηρίου του συστήµατος. Μηχανισµό διέγερσης (excitation) για την κατακόρυφη κίνηση της ανάρτησης µε ψηφιακά ελεγχόµενο σερβοκινητήρα, ώστε να υπάρχει δυνατότητα προσοµοίωσης των ανωµαλιών του δρόµου. Στην έξοδο του κινητήρα θα υπάρχει πλανητικός µειωτήρας στον οποίο θα προσαρµόζεται έκκεντρο για την µετάδοση της διέγερσης στο σύστηµα της ανάρτησης. Σειρά από αισθητήρες θέσης & επιτάχυνσης του πάνω και κάτω άκρου της ανάρτησης καθώς και του συστήµατος διέγερσης. Σύστηµα συλλογής επεξεργασίας δεδοµένων σε Η/Υ καθώς και εφαρµογές (α) αποµακρυσµένου ελέγχου, καταγραφής µετρήσεων & οπτικής παρακολούθησης µε webcamera και (β) προσοµοίωσης του συστήµατος για σύγκριση µε τα πειραµατικά δεδοµένα 3 CAD Μοντέλο Ανάρτησης Οχήµατος Μέσω του web-based λογισµικού ελέγχου, ο φοιτητής θα µπορεί (α) να ορίσει τις παραµέτρους λειτουργίας (κίνηση διέγερσης & σταθερά απόσβεσης), (β) να εκτελέσει το πείραµα για επιλεγµένο χρονικό διάστηµα (γ) να λαµβάνει µετρήσεις πραγµατικού χρόνου για να τις επεξεργαστεί και να εκπονήσει µία µελέτη ή εργασία και (δ) να παρακολουθήσει, µέσω της web κάµερας, την κίνηση της ανάρτησης. Οι µετρήσεις θα περιλαµβάνουν θέση ταχύτητα επιτάχυνση του άνω και κάτω άκρου της ανάρτησης καθώς και το σενάριο κίνησης του µηχανισµού διέγερσης. Θα µπορεί επίσης να εκτελεί συγκεκριµένα προαποθηκευµένα πειράµατα (εργαστηριακές ασκήσεις & σενάρια λειτουργίας), επίσης σε πραγµατικό χρόνο και µε αποµακρυσµένο έλεγχο µέσω Web. Η προσοµοίωση θα υλοποιηθεί σε λογισµικά ADAMS/Car και MATLAB/Simulink µε MATLAB Webserver και θα αφορά σε όλα τα ηλεκτρικά & µηχανολογικά στοιχεία του συστήµατος. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 16

Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: 3 σχεδίαση & µοντελοποίηση του µηχανισµού σε CAD, προµήθεια MR Damper & λοιπών τυποποιηµένων εξαρτηµάτων, κατασκευή των custom-made εξαρτηµάτων σε µηχανή ταχείας προτυποποίησης, συναρµολόγηση ολοκλήρωση µηχανολογικής κατασκευής. Μετρήσεις απόκρισης του MR Damper σε διάφορες συχνότητες και µε µεταβλητή σταθερά απόσβεσης, κατασκευή του µηχανολογικού µοντέλου στο ADAMS/Car και υλοποίηση του µηγραµµικού Bouc-Wen µοντέλου για τον MR Damper στο MATLAB/Simulink Σχεδιασµός εφαρµογών (αποµακρυσµένου ελέγχου & προσοµοίωσης), ανάπτυξη σεναρίων λειτουργίας και σειράς προκαθορισµένων πειραµάτων (παραµετροποίηση συστήµατος). Ανάπτυξη web-based εφαρµογής για τον αποµακρυσµένο έλεγχο του συστήµατος & webbased εφαρµογής προσοµοίωσης του συστήµατος, σε γλώσσα υψηλού επιπέδου (π.χ..νετ, MATLAB web server κλπ.) Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα των εφαρµογών αποµακρυσµένου ελέγχου & προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. ΜΧ-09. Προσοµοίωση Συστηµάτων Θέρµανσης Ψύξης Αερισµού Ανάπτυξη µιας σειράς εργαστηριακών ασκήσεων προσοµοίωσης συστηµάτων θέρµανσης ψύξης κλιµατισµού αερισµού για εκπαιδευτική χρήση από το αντίστοιχο εργαστήριο του Τµ. Μηχανολογίας. Οι ασκήσεις θα λειτουργούν σε περιβάλλον thin-clients στον εξοπλισµό που θα εγκατασταθεί στο Εργαστήριο Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου, ο οποίος για λόγους εξοικονόµησης πόρων και µείωσης των αναγκών συντήρησης, θα εξυπηρετεί και το ΜΧ-09 του Εργαστηρίου Θέρµανσης-Ψύξης-Αερισµού (ΘΨΑ), µε κατάλληλη κατανοµή των ωρών διδασκαλίας. Οι προσοµοιώσεις θα αφορούν τα εξής συστήµατα: Α. Προσοµοίωση Εργαστηριακών Συσκευών ΘΨΑ. Αφορά σε προσοµοίωση των παρακάτω υπό προµήθεια εργαστηριακών συσκευών του εργαστηρίου ΘΨΑ, ώστε οι φοιτητές να εκτελούν κάποια βασικά πειράµατα στο φυσικό µοντέλο για την κατανόηση της λειτουργίας του και στη συνέχεια να εκτελούν τα υπόλοιπα πειράµατα σε µορφή προσοµοίωσης. Με τον τρόπο αυτό, αφενός θα συντοµεύεται ο χρόνος διδασκαλίας (δεν θα χρειάζεται προετοιµασία των πειραµάτων στο φυσικό µοντέλο) και αφετέρου θα µπορεί κάθε φοιτητής να εκτελεί το πείραµα µόνος του στον thin-client, αντί σε οµάδα στο φυσικό µοντέλο, καθώς κάθε εργαστηριακή συσκευή είναι σε 1 "αντίτυπο". [1] Πειραµατική µονάδα εξαερισµού για την µελέτη των παραµέτρων που επηρεάζουν την ροή του αέρα σε αγωγούς. Θα εξετάζονται τα παρακάτω θέµατα / πειράµατα: Σύστηµα αερισµού και η διαµόρφωσή του. Μετρήσεις πίεσης στον αγωγό αερισµού. Μέτρηση του ρεύµατος του Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 17

κινητήρα του ανεµιστήρα. Λειτουργία τυπικών εξαρτηµάτων: πλέγµα προστασίας από τις καιρικές συνθήκες, φίλτρο, θερµαντήρας / ψυκτήρας, ανεµιστήρας, κάλυµµα επιθεώρησης, πίνακας απορρόφησης ήχου, πλέγµα αερισµού µε έλεγχο ροής, αποσβεστήρας φωτιάς, έξοδος αέρα στην οροφή. Θα αναπτυχθούν συνολικά 2 εργαστηριακές ασκήσεις σενάρια λειτουργίας. [2] Αντλία θερµότητας αέρα-νερού κατάλληλη για πειραµατικές µετρήσεις λειτουργίας αντλίας θερµότητας αέρα - νερού και θα λειτουργεί µε ψυκτικό φιλικό προς το περιβάλλον R134a. Θα εξετάζονται τα παρακάτω θέµατα/πειράµατα: Εξοικείωση µε την λειτουργία της αντλίας θερµότητας. Εξοικείωση µε τα κύρια εξαρτήµατα της αντλίας θερµότητας. Μέτρηση των θερµοκρασιών και των πιέσεων της διαδικασίας. Περιγραφή των διαδικασιών του θερµοδυναµικού κύκλου. Προσδιορισµός της απόδοσης. Προσδιορισµός του συντελεστή απόδοσης (COP). Θα αναπτυχθούν συνολικά 2 εργαστηριακές ασκήσεις σενάρια λειτουργίας. [3] Πειραµατική διάταξη πύργου ψύξης. Θα εξετάζονται τα παρακάτω θέµατα/πειράµατα: Πύργος ψύξης και τα κύρια τµήµατά του. Μέτρηση ρυθµού ροής αέρα, θερµοκρασίας αέρα και νερού και ατµοσφαιρικής υγρασίας. Αλλαγές της κατάστασης του αέρα στο διάγραµµα Mollier h - x για υγρό αέρα. Προσδιορισµός της ικανότητας ψύξης. Υπολογισµός των παραµέτρων της διαδικασίας. Θα αναπτυχθούν συνολικά 2 εργαστηριακές ασκήσεις σενάρια λειτουργίας. Για καθεµία από τις παραπάνω περιπτώσεις του Α, θα αναπτυχθούν 3 εργαστηριακές ασκήσεις µε 2 διαφορετικά σενάρια λειτουργίας η καθεµία (σύνολο 18 case studies). Β. Προσοµοίωση Συστηµάτων Θέρµανσης - Ψύξης. Αφορά σε προσοµοίωση των παρακάτω συστηµάτων: [1] Οικιακός Ηλιακός Θερµοσίφωνας. Σύστηµα παραγωγής ζεστού νερού για θέρµανση οικίας (επιδαπέδια) σε συνδυασµό µε λέβητα πετρελαίου, αλλά και οικιακή χρήση (ύδρευση). Προσδιορισµός των σχεδιαστικών κατασκευαστικών µεγεθών (π.χ. επιφάνεια συλλεκτών & µέγεθος δεξαµενής) και των παραµέτρων λειτουργίας. Ανάπτυξη διαφόρων σεναρίων λειτουργίας (διαγράµµατα κατανάλωσης) και σε σχέση µε ηλιακά δεδοµένα που θα προκύψουν από το ΜΧ-01. Τα σενάρια θα αφορούν τόσο σε σπίτια θερµικά µονωµένα ή βιοκλιµατικά, όσο και σε ενεργοβόρα, προκειµένου ο φοιτητής να συνειδητοποιήσει τη συµβολή της σωστής θερµοµόνωσης και της βιοκλιµατικής αρχιτεκτονικής στην εξοικονόµηση ενέργειας. Σε ακραία λειτουργία µόνο µε λέβητα, θα προσοµοιάζει τη λειτουργία ενός συµβατικού συστήµατος ενδοδαπέδιας θέρµανσης, ώστε να υπάρχει σύγκριση και µε συµβατικά συστήµατα. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 18

[2] Θέρµανση Κολυµβητήριου µε Ηλιακή Ενέργεια. Παρόµοιο µε το [1] αλλά σε µεγαλύτερη κλίµακα (περισσότερα Watts) και σε συνδυασµό µε καυστήρα αερίου. Επίσης µε δυνατότητα ακραίας λειτουργίας µόνο µε τον λέβητα. [3] Θέρµανση - Ψύξη Κολυµβητήριου µε σύστηµα Air-Conditioner. Προσοµοίωση της χρήσης αντλίας θερµότητας για κλιµατισµό και θέρµανση του νερού της πισίνας. Θα αναπτυχθούν σενάρια παρόµοια µε το [3] για ήπια κλίµατα, προκειµένου να υπάρχει άµεση σύγκριση των δύο µεθόδων και τεχνικών (ηλιακή ενέργεια αντλία θερµότητας) και εξαγωγή χρήσιµων συµπερασµάτων. [4] Κλιµατισµός επιβατηγού οχήµατος. Ο κλιµατισµός οχηµάτων αποτελεί µία κατηγορία συστηµάτων ΘΨΑ µε ιδιαιτερότητες και απαιτήσεις στο σχεδιασµό και κυρίως τη λειτουργία. Ζητήµατα κατανάλωσης, απόδοσης και µεγέθους είναι πρωταρχικής σηµασίας. Τόσο σε µεταβατικές (transient) όσο και σε σταθερές (steady-state) καταστάσεις αλλά και µε διαφορετικά ψυκτικά υγρά και σε µεγάλο εύρος εξωτερικών θερµοκρασιών. Θα αναπτυχθεί λοιπόν ένα µοντέλο κλιµατιστικού συστήµατος και µια σειρά ασκήσεων προσοµοίωσης για ένα µικρό και ένα µεγάλο όχηµα προκειµένου να υπάρξει σύγκριση στις ενεργειακές τους ανάγκες. Ιδιαίτερη έµφαση θα δοθεί σε ζεστά κλίµατα (π.χ. Ελλάδα) και σε συνθήκες κυκλοφοριακής συµφόρησης, ώστε να διαπιστώσουν οι φοιτητές την επιβάρυνση που προκύπτει στην κατανάλωση. [5] Κλιµατισµός φορτηγού οχήµατος ψυγείου. Παρόµοιο µε το [4] αλλά σε µεγαλύτερη κλίµακα, διαφορετικές συνθήκες (π.χ. σταθερή θερµοκρασία ψυγείου στους 18 βαθµούς C) και σε διαφορετικές κυκλοφοριακές συνθήκες (π.χ. σταθερή ταχύτητα οχήµατος) και µετάβαση από ψυχρά σε θερµά κλίµατα (π.χ. από Γερµανία σε Ελλάδα). [6] Γεωθερµικό σύστηµα θέρµανσης ψύξης. Οικιακό σύστηµα ενδοδαπέδιας θέρµανσης εκµεταλλευόµενο τη σταθερή θερµοκρασία του εδάφους και µε χρήση αντλίας θερµότητας. Τα σενάρια και οι συνθήκες λειτουργίας θα είναι παρόµοια µε το [1] ώστε να υπάρχει άµεση σύγκριση της απόδοσης και κατανάλωσης των δύο συστηµάτων. [7] Βιοµηχανικός Ατµολέβητας. Για καθεµία από τις παραπάνω περιπτώσεις του Β, θα αναπτυχθούν 2 εργαστηριακές ασκήσεις µε 5 σενάρια λειτουργίας η καθεµία (σύνολο 70 case studies). Oι προσοµοιώσεις A.1, A.2, A.3, B.4 & B.5 του ΜΧ-09 θα υλοποιηθούν σε περιβάλλον Modelica- Dymola και µε χρήση εξειδικευµένων βιβλιοθηκών µε στοιχεία ΘΨΑ (HVAC). Οι υπόλοιπες (Β.1, Β.2, Β.3, Β.6 & Β.7) θα υλοποιηθούν µε το εργαλείο TRNSYS και µε χρήση επίσης των εξειδικευµένων βιβλιοθηκών µε στοιχεία ΘΨΑ (HVAC). Να υπενθυµίσουµε ότι τόσο οι προσοµοιώσεις σε Modelica-Dymola όσο και στο TRNSYS θα λειτουργούν σε γραφικό παραθυρικό περιβάλλον µε σχηµατική απεικόνιση των επιµέρους µηχανολογικών στοιχείων και παρουσίαση των αποτελεσµάτων σε διαγράµµατα. Επίσης δύνεται η δυνατότητα εξαγωγής των Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 19

αποτελεσµάτων και διαγραµµάτων αυτών για χρήση τους σε εφαρµογές γραφείου (π.χ. Microsoft Office). Παράδειγµα συστήµατος ΘΨΑ στο TRNSYS Παράδειγµα συστήµατος ΘΨΑ στο Modelica-Dymola Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Σχεδιασµός και συγγραφή των εργαστηριακών ασκήσεων και των σεναρίων λειτουργίας για να προκύψουν οι συνολικά 88 µελέτες περιπτώσεων (case studies). Αναλυτική ανάπτυξη των µοντέλων ΘΨΑ, λεπτοµερής σχεδιασµός των εφαρµογών προσοµοίωσης και της σειράς των προκαθορισµένων πειραµάτων. Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής σε περιβάλλον Modelica-Dymola και TRNSYS µε χρήση βιβλιοθηκών. Παραµετροποίηση, υλοποίηση διεπαφής και προτύπων αναφορών & διαγραµµάτων (templates) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 20

ΜΧ-10. Προσοµοίωση Ροµποτικών Βραχιόνων Αφορά στην ανάπτυξη εφαρµογής προσοµοίωσης και εκπαιδευτικών ασκήσεων για µια σειρά ροµποτικών βραχιόνων, που είναι υπό προµήθεια από το Εργαστήριο Μηχατρονικής του Τµ. Μηχανολογίας και θα χρησιµοποιηθούν για εργαστηριακές ασκήσεις και λοιπές εκπαιδευτικές και ερευνητικές δραστηριότητες: Αρθρωτός Υψηλής Ακρίβειας 6 αξόνων (2m έκταση 30kg φορτίο) Αρθρωτός Υψηλής Ταχύτητας 6 αξόνων (0.65m 5kg) Αρθρωτός Ελεγχόµενης Ενδοτικότητας 6 αξόνων εύρους 360 (0.85m 5kg) Αρθρωτός Μικρής Κλίµακας 7 αξόνων ελαφρού τύπου (0.4m 1kg) Θα αναπτυχθούν εφαρµογές προσοµοίωσης για όλους του ανωτέρω βραχίονες, σε περιβάλλον Modelica µε χρήση γενικών υφιστάµενων βιβλιοθηκών. Θα αναπτυχθούν επίσης βιβλιοθήκες Modelica ειδικά για τα ηλεκτροµηχανολογικά στοιχεία των συγκεκριµένων βραχιόνων, καθώς και 3D CAD µοντέλα αυτών. Ο φοιτητής θα µπορεί έτσι να δει σε γραφικό παραθυρικό περιβάλλον, τη κίνηση του κάθε βραχίονα, να προγραµµατίσει µία συγκεκριµένη αλληλουχία κινήσεων και να εκτελέσει την προσοµοίωση στο εικονικό µοντέλο, προτού να προγραµµατίσει τον φυσικό βραχίονα. Στην προσοµοίωση θα περιλαµβάνονται οι κινηµατικές εξισώσεις (inverse & forward kinematics) και η δυναµική ανάλυση και ο αυτόµατος έλεγχος των κινητήρων του βραχίονα. Οι εργαστηριακές ασκήσεις που θα αναπτυχθούν, θα αποτελούν αρχικά τροποποιήσεις των ασκήσεων για τα φυσικά µοντέλα, κατάλληλα προσαρµοσµένες ώστε να καθοδηγούν τον φοιτητή βήµα-βήµα στην εκτέλεση των εικονικών πειραµάτων. Πέρα από τις απλές ασκήσεις προσοµοίωσης που θα εκτελούνται και στα φυσικά µοντέλα, θα αναπτυχθούν και άλλες που θα µπορούν να τρέξουν µόνο σε προσοµοίωση. Αυτές θα αφορούν σε, αδύνατες για τα φυσικά µοντέλα ακραίες κινήσεις µε δυναµικές αστάθειες του συστήµατος ελέγχου και κινηµατικές συγκρούσεις (collisions) και ιδιοτιµές. Για κάθε βραχίονα θα αναπτυχθούν συνολικά 10 σενάρια παραδείγµατα κατάλληλα δοµηµένα σε ολοκληρωµένες εργαστηριακές ασκήσεις. Οι ασκήσεις θα λειτουργούν σε περιβάλλον thin-clients στον εξοπλισµό που θα εγκατασταθεί στο Εργαστήριο Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου, ο οποίος για λόγους εξοικονόµησης πόρων και µείωσης των αναγκών συντήρησης, θα εξυπηρετεί και το ΜΧ-10 του Εργαστηρίου Μηχατρονικής, µε κατάλληλη κατανοµή των ωρών διδασκαλίας. Θα υλοποιηθούν οι εξής εργασίες: Σχεδιασµός και συγγραφή των εργαστηριακών ασκήσεων και των σεναρίων λειτουργίας για να προκύψουν οι συνολικά 40 µελέτες περιπτώσεων (case studies). Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 21

Αναλυτική ανάπτυξη των µοντέλων των βραχιόνων, λεπτοµερής σχεδιασµός των εφαρµογών προσοµοίωσης και της σειράς των προκαθορισµένων πειραµάτων. 3D CAD σχεδίαση των επιµέρους µηχανολογικών στοιχείων των βραχιόνων (συνολικά 100 3D εξαρτήµατα) Ανάπτυξη των επιµέρους software modules της εφαρµογής σε περιβάλλον Modelica µε χρήση βιβλιοθηκών. Παραµετροποίηση, υλοποίηση διεπαφής και προτύπων αναφορών & διαγραµµάτων (templates) και ολοκλήρωσή τους σε ένα ενιαίο γραφικό περιβάλλον. Οι γενικές προδιαγραφές & η λειτουργικότητα της εφαρµογής προσοµοίωσης, παρουσιάζονται παρακάτω σε ξεχωριστή παράγραφο και αφορούν όλες τις εφαρµογές της παρούσας πρότασης. Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 22

Λειτουργικότητα των εφαρµογών που θα αναπτυχθούν Οι εφαρµογές που θα αναπτυχθούν για αποµακρυσµένο έλεγχο των συστηµάτων (συστήµατα MX- 02, MX-04 & MX-08), θα έχουν την εξής λειτουργικότητα: Ο φοιτητής θα εγγράφεται στο σύστηµα και θα αποκτά κωδικούς πρόσβασης Όταν θελήσει να εκτελέσει το πείραµα, θα υποβάλλει ηλεκτρονική αίτηση για την ηµεροµηνία ώρα διεξαγωγής που επιθυµεί. Όλες οι αιτήσεις θα καταγράφονται και θα εγκρίνονται από τον επιβλέποντα καθηγητή. Ο καθηγητής θα ειδοποιείται µε SMS για νέες αιτήσεις. Μόλις ο καθηγητής εγκρίνει µία αίτηση, ο φοιτητής θα παραλαµβάνει SMS µε κωδικούς ενεργοποίησης. Κατά τη διάρκεια του πειράµατος, ο φοιτητής θα µπορεί να εκτελέσει το πείραµα και να καταγράψει όλες τις παραµέτρους του πειράµατος µέσα στην εφαρµογή Μετά το τέλος του πειράµατος, η εφαρµογή θα στέλνει µε SMS στον σπουδαστή τη διεύθυνση που θα είναι αποθηκευµένα τα αποτελέσµατα, ώστε αυτός να µπορεί να τα κατεβάσει σε µορφή συµβατή µε εφαρµογές γραφείου (π.χ. MS Excel) Οι εφαρµογές που θα αναπτυχθούν για web-based προσοµοίωση των συστηµάτων, θα έχουν την εξής λειτουργικότητα: Ο φοιτητής θα έχει πρόσβαση και θα εκτελεί την εφαρµογή µέσω οποιοδήποτε φυλλοµετρητή. Ο φοιτητής θα εισάγει τα δεδοµένα είτε χειροκίνητα, είτε µέσω αρχείου και θα εκτελεί την προσοµοίωση Θα παρουσιάζεται ένα σχεδιάγραµµα - σκαρίφηµα της πειραµατικής διάταξης ώστε ο φοιτητής να δίνει τις παραµέτρους σε εικονικό και φιλικό προς τον χρήστη (user-friendly) περιβάλλον Η εφαρµογή θα είναι συµβατή µε αυτήν που θα αναπτυχθεί για τον αποµακρυσµένο έλεγχο, ώστε να µπορεί να εισάγει τα αρχεία που έχουν παραχθεί από την τελευταία. Τα αποτελέσµατα θα παρουσιάζονται µε µορφή αναφορών αλλά και γραφικό τρόπο (διαγράµµατα). Θα υπάρχει δυνατότητα αποθήκευσης και εκτύπωσης των αναφορών και γραφηµάτων. Μετά το πέρας της προσοµοίωσης, η εφαρµογή θα στέλνει στον σπουδαστή µε Bluetooth Message τη διεύθυνση που θα είναι αποθηκευµένα τα αποτελέσµατα, ώστε ο φοιτητής να τα κατεβάσει σε µορφή συµβατή µε εφαρµογές γραφείου (π.χ. MS Excel) Θα υπάρχει καταγραφή των χρηστών ώστε ο καθηγητής να γνωρίζει ποιος φοιτητής και πότε εκτέλεσε κάθε πείραµα καθώς και τα αποτελέσµατα που έβγαλε. Οι εφαρµογές που θα αναπτυχθούν για stand-alone (µέσω virtualization) προσοµοίωση των συστηµάτων, θα έχουν την εξής λειτουργικότητα: Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 23

Ο φοιτητής θα έχει πρόσβαση και θα εκτελεί την εφαρµογή µέσω thin clients & application server στο αντίστοιχο εργαστήριο. Θα εγγράφεται στο σύστηµα και θα αποκτά κωδικούς πρόσβασης µε Bluetooth Message. Με χρήση του κωδικού, θα συνδέεται στο σύστηµα, θα επιλέγει από ένα µενού την προκαθορισµένη άσκηση που θέλει να εκτελέσει, θα εισάγει τα παραµετρικά δεδοµένα είτε χειροκίνητα, είτε µέσω αρχείου και θα εκτελεί την προσοµοίωση Θα παρουσιάζεται ένα σχεδιάγραµµα - σκαρίφηµα της πειραµατικής διάταξης ώστε ο φοιτητής να δίνει τις παραµέτρους σε εικονικό και φιλικό προς τον χρήστη (user-friendly) περιβάλλον Τα αποτελέσµατα θα παρουσιάζονται µε µορφή αναφορών αλλά και γραφικό τρόπο (διαγράµµατα). Θα υπάρχει δυνατότητα αποθήκευσης και εκτύπωσης των αναφορών και γραφηµάτων. Μετά το πέρας της προσοµοίωσης, η εφαρµογή θα στέλνει στον σπουδαστή µε Bluetooth Message τη διεύθυνση που θα είναι αποθηκευµένα τα αποτελέσµατα, ώστε ο φοιτητής να τα κατεβάσει σε µορφή συµβατή µε εφαρµογές γραφείου (π.χ. MS Excel) Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 24

Εξοπλισµός, Προδιαγραφές & Υποδοµές Πληροφορικής Τα συστήµατα θα έχουν τα εξής γενικά χαρακτηριστικά: o Κάποια εξ αυτών θα λειτουργούν σε περιβάλλον Εικονικών Μηχανών (Virtualization) σε thinclients εντός των εργαστηρίων του Τµ. Μηχανολογίας, ενώ τα υπόλοιπα θα λειτουργούν σε δικτυακή (web-based) µορφή µέσω Υπηρεσιών ιαδικτύου (Web Services) o Τα συστήµατα που θα λειτουργούν µε Virtualization θα είναι διαθέσιµα καθ'όλη τη διάρκεια της εκπαιδευτικής λειτουργίας του Ιδρύµατος και µάλιστα µε εκτεταµένο ωράριο λειτουργίας, ενώ τα συστήµατα που θα βασίζονται σε Web Services θα είναι διαθέσιµα συνεχώς, όλο το έτος. o Θα έχουν τη δυνατότητα αποστολής GSM & Bluetooth Messages σε κινητά τηλέφωνα για πληροφόρηση και ενηµέρωση των χρηστών, κυρίως αναφορικά µε τη διαχείριση του συστήµατος (π.χ. αποστολή κωδικών χρήσης, ενηµέρωση για διαθεσιµότητα, alerting διαχειριστών για δυσλειτουργίες και βλάβες κτλ.) o Το ΤΕΙ Καβάλας θα έχει το δικαίωµα αντιγραφής, τροποποίησης και αναδιανοµής του κώδικα που θα αναπτυχθεί και ο οποίος θα είναι δωρεάν διαθέσιµος (GPL ή Creative Commons) για χρήση από άλλα εκπαιδευτικά Ιδρύµατα o Κατά το σχεδιασµό θα υιοθετηθεί η αρχή του «Σχεδιάζοντας για Όλους» και συγκεκριµένα οι οδηγίες WAI/WCAG Οι εφαρµογές που θα αναπτυχθούν θα εγκατασταθούν σε 3 ξεχωριστά συστήµατα σε αντίστοιχους εργαστηριακούς χώρους, ως εξής: Α. Εργαστήριο Ήπιων Μορφών Ενέργειας: Θα εγκατασταθεί ένας rack server, µία Bluetooth Gateway, καθώς και 10 thin clients, όλα συνδεδεµένα στο δίκτυο του ΤΕΙ. Θα εξυπηρετεί τα εικονικά εργαστήρια ΜΧ-01, ΜΧ-02 & ΜΧ-03 και θα είναι συνδεδεµένος µε τα συστήµατα ψηφιακού ελέγχου των συσκευών του "ΜΧ-02. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Φωτοβολταϊκού Συστήµατος". Εργαστήριο Ήπιων Μορφών Ενέργειας Thin Client (10X) MX-02 Φωτοβολταϊκό Σύστηµα (Remotly Operated) Server DAC System Bluetooth Gateway Internet ΜΧ-01. Προσοµοίωση Συστηµάτων ΑΠΕ(Virtualization) ΜΧ-02. Εξοµοίωση - Μοντελοποίηση Φωτοβολταϊκού Συστήµατος (Web-services) ΜΧ-03. Προσοµοίωση Ανεµογεννήτριας (Virtualization) Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 25

Β. Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών: Θα εγκατασταθεί ένας rack server, µία Bluetooth Gateway, καθώς και 10 thin clients, όλα συνδεδεµένα στο δίκτυο του ΤΕΙ. Θα εξυπηρετεί τα εικονικά εργαστήρια ΜΧ-04, ΜΧ-05 & ΜΧ-06 και θα είναι συνδεδεµένος µε τα συστήµατα ψηφιακού ελέγχου των συσκευών του "ΜΧ-04. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Μετρητών Παροχής Ρευστών". Εργαστήριο Μηχανικής Ρευστών Thin Client (10X) MX-04Συσκευή Μετρητών Παροχής Ρευστών (Remotly Operated) Server DAC System Bluetooth Gateway Internet ΜΧ-04. Εξοµοίωση - Μοντελοποίηση Μετρητών Παροχής Ρευστών (Web-services) ΜΧ-05. Προσοµοίωση Υδροστροβίλου Kaplan (Virtualization) ΜΧ-06. Εικονική Αεροσήραγγα (Virtualization) Γ. Εργαστήριο Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου: Θα εγκατασταθεί ένας rack server, µία GSM (SMS) gateway, µία Bluetooth Gateway, καθώς και 10 thin clients, όλα συνδεδεµένα στο δίκτυο του ΤΕΙ. Θα εξυπηρετεί τα εικονικά εργαστήρια ΜΧ-07, ΜΧ-08, ΜΧ-09 & ΜΧ-10 και ο server θα είναι συνδεδεµένος µε τα συστήµατα ψηφιακού ελέγχου των συσκευών του "ΜΧ-08. Εξοµοίωση Μοντελοποίηση Ενεργής Ανάρτησης Οχήµατος". Να σηµειωθεί ότι για λόγους εξοικονόµησης πόρων και µείωσης των αναγκών συντήρησης, ο ανωτέρω εξοπλισµός θα εξυπηρετεί και τα µαθήµατα του Εργαστηρίου Θέρµανσης-Ψύξης-Αερισµού (σύστηµα ΜΧ-09), µε κατάλληλη κατανοµή των ωρών διδασκαλίας. Εργαστήριο Συστηµάτων Αυτοµάτου Ελέγχου Thin Client (10X) MX-08 Συσκευή Ενεργής Ανάρτησης Οχήµατος (Remotly Operated) Server DAC System GSM-Bluetooth Gateway ΜΧ-07. Προσοµοίωση Ευέλικτης Παραγωγικής ιαδικασίας (Virtualization) Internet ΜΧ-08. Εξοµοίωση - Μοντελοποίηση Ενεργής Ανάρτησης Οχήµατος (Web-services) ΜΧ-09. Προσοµοίωση Συστηµάτων Θέρµανσης - Ψύξης (Virtualization) ΜΧ-10. Προσοµοίωση Ροµποτικών Βραχιόνων (Virtualization) Πρόσκληση 21.1 - Εικονικά Μηχανολογικά Εργαστήρια 26