Pn – III – pte raport ştiinţific şi tehnic în extenso

3.2.2. Prezentarea solutiilor tehnice ale proiectului FUZIBAR-TRL4 şi a gradului de aliniere la tendintele mondiale în domeniu

Proiectul FUZIBAR [Rap3] a avut următoarele rezultate la nivelul de maturitate tehnologica TRL4:

-Staţie automată de achiziţie parametri baraje care se constituie precursor al staţiei ce urmează a se realiza în proiectul DAMFU (Staţia de achiziţie şi prelucrare date sensori şi traductori incorporaţi în baraje SASI). Au fost dezvoltate de asemenea o serie de traductoare microcontrolate: telependul, telelimnimetru şi telemetru laser.

-Module software sistem de videoinspecţie baraje: Generator “Fişa Observaţii Vizuale”; Modul gestiune a bazei de date imagini; Module software de prelucare a imaginilor pentru analiza stării barajului. Aceste module se constituie precursori ai sistemului ce urmează a se realiza în proiectul DAMFU Sistem de viziune computerizată IHC- SIVI.

-Aplicaţia software de fuziune a datelor monitorizare baraje. Are module (BD_Fuzibar) de gestiune a bazei de date relaţională, multimodală, pentru exploatarea informaţiilor multisensoriale care descriu starea barajelor (măsurători, imagini, texte) şi module (Fuzibar_SSD) de interpretare a datelor complexe prin fuziunea informaţiilor. Această aplicaţie se constituie precursor al Staţiei de fuziune a informaţiei STAFI obiectiv în proiectul DAMFU.

1.Staţia automată de achiziţie parametrii baraje SAAD

Fig. 3.2.3. Staţia automată de achiziţie parametri baraje SAAD

Staţia SAAD are în compunere modulul măsură locală a parametrilor-MML pentru citirea sensorilor din baraj şi PC concentrator de date care proceseaza date de la MML şi de la traductoarele inteligente conectate pe bus serial 485 MPI. Modulul de măsură local este bazat pe o unitate centrala PLC Siemens S-200, cu funcţii de control şi comunicaţie, prevăzut cu intrări/ieşiri digitale, conectatat pe bus intern cu module extensie de măsură analogice (pentru rezistenţe, temperatură, semnal unificat) şi modem de comunicaţii. Se asigură achiziţia datelor de la un număr de până la 256 de sensorii din baraj, conectaţi pe un bus analogic de 4 fire, prin intermediul multiplexorului analogic cu relee. Sensorii sunt de tip: rezistiv (măsuratori pe 3 sau 4 fire pentru teletermetre, prezmete, formetre); sensori cu ieşire în frecvenţă; sensori cu coardă vibrantă conectaţi prin intermediul unui modul adaptor specific (extensometree, elangometre, celule de presiune, inclinometre). Intrarile de semnal unificat (4-20 mA; 0-5V) ale modulelor analogice permit conectarea unor traductoare de nivel, debit, pozitie vane, presiuni, s.a. Toţi aceşti sensori şi traductori se conecteaza prin legaturi electrice pe cabluri. Staţia este prevăzutăa cu bus standardizat serial 485, pe care se pot conecta până la 16 aparate sau traductori inteligenţi. La PC-concentrator se pot conecta mai multe MML şi/sau data loggere din amenajare. PC asigură prelucrarea primară a datelor achiziţionate şi transmiterea la intervale prestabilite la nivelul ierarhic superior – calculator UCCH de la sediul administrativ.

În raport cu „state of the art” Staţia SAAD permite monitorizarea majorităţii tipurilor de sensori şi traductori de generaţia anilor `70 incastraţi în baraje. Multiplexorul analogic este o soluţie tehnică versatilă, de conectare sensorilor clasici pe bus-ul analogic de măsură. A fost dezvoltat un modul adaptor pentru sensorii cu „coardă vibrantă” , metoda foarte utilizată la generatiile vechi de sensori IHC. Pe lângă aceste plusuri, se poate considera că MML ar trebui modernizat, prin inlocuirea PLC-ului cu un PLC de generaţie nouă sau cu data loggere în configuraţie distribuită, utilizând protocoale moderne de comunicaţii şi transmisii WI-FI în conformitate cu tendinţa mondială în domeniu. De asemenea noua staţie va trebui să integreze modulul specific pentru sensorii distribuiţi cu fibră optică MSDO, care din punct de vedere hard va trebui să permită conectarea pe bus a unuia sau mai multor aparate inteligente specifice (reflectometru şi/sau interferometru), iar din punct de vedere a software-ului să permită înregistrarea şi prelucrarea unor structuri mari de date.

2. Module software sistem de videoinspecţie baraje

Module de gestiune a imaginilor inspecţiilor vizuale(IV) computerizate pentru generarea fişei de observaţii vizuale(FOV). S-au dezvoltat module: (i)gestiune a operaţiilor de IV; (ii)gestiune a imaginilor captate pentru FOV; (iii) vizualizarea, selectarea şi adnotarea imaginilor.

Fig.3.2.4 - Ecran de vizualizare imagini baraj Fig.3.2.5 - Ecran de adnotare/selectare

În BD-imagini vor introduce atât imaginile digitale ale lucrărilor inspectate primare, cât şi cele prelucrate prin analiza computerizatǎ, care urmăreşte detectarea: deteriorărilor stratului protector al pereţilor barajelor; evidenţierea fisurilor, depunerile de calcitǎ, estimarea infiltraţiilor în baraj.

Module de analizǎ vizualǎ computerizata, se bazeazǎ în principal pe imagini achiziţionate în domeniul vizibil, şi infraroşu termic, preluate cu camere de înaltǎ rezoluţie, de pe faţa uscatǎ a peretelui barajului. Pot fi prelucrate şi imagini de pe faţa amonte captate de camere subacvatice. Imaginile sunt decupate la nivelul subploturilor, plasate în baza de date în locaţia corespunzǎtoare geometriei barajului (fig.3.2.4) fapt care dǎ acces la informaţii privind geometria fiecǎrei imagini. Aceste informaţii sunt utilizate de algoritmii de prelucrare implementaţi în sistem. Imaginea unui subplot al barajului, în domeniul vizibil, cu informaţiile aferente privind geometria sa este prezentatǎ fig.3.2.5.

Fig.3.2.6. - Schema-bloc a sistemului analiza a imagini baraj - FUZIBAR

Sistemul de prelucrare a imaginilor implementat în proiectul Fuzibar include următorii algoritmi:

1. 
   Algoritmi de segmentare a imaginilor în domeniul vizibil după culoare – în scopul identificarii şi localizării zonelor cu depuneri de calcită şi depunerilor organice
   
2. 
   Algoritm de prelucrare a imaginilor color în infraroşu termic – în scopul conversiei culoare/temperatură eficiente pentru detectarea apei pe suprafaţă şi a infiltraţiilor
   

III Algoritmi de detecţie a muchiilor– în scopul evidenţierii fisurilor superficiale şi rugozităţii

În fig. 3.2.7, de mai jos se vede rezultatul aplicării algoritmului de segmentare pe imaginea unui plot de baraj, care conduce la detectarea zonelor cu depuneri de calcită (cu roşu zone cu calcită).

Fig.3.2.7. - Algoritmului de segmentare pe imaginea unui plot

Aplicarea algoritmilor de tratare a imaginilor termice pentru conversia culoare/temperatură în vederea determinării zonelor de infiltrare a apei în corpul barajului fig.3.2.8.

Fig.3.2.7a Fig.3.2.7b Fig.3.2.7c

Fig.3.2.8. Tratare imagini termice pentru detecţia infiltraţiilor

Prima imagine (stânga) este imaginea originală a unui plot, în domeniul infraroşu-termic, imaginea din mijloc este rezultatul localizării zonelor de temperatură rece, iar imaginea din dreapta, obţinută în urma prelucrării, redă pe nivele de gri severitatea infiltraţiilor de apă.

Din analiza făcută se constată că algoritmii propuşi şi experimentaţi în proiectul FUZIBAR sunt la nivel mondial, ceea ce îi califică drept precursori la dezvoltările propuse prin proiectul DAMFU. Problema care trebuie rezolvată este dezvoltarea unui sistem cu interfete GUI prietenoase şi proceduri de lucru bine definite, utilizabile de personalul de exploatare cu UCCH.