UNIOS projekti

INTERNI NATJEČAJ SVEUČILIŠTA J.J. STROSSMAYERA U OSIJEKU

Sveučilište Josipa Jurja Strossmayera u Osijeku od 2014. godine financira znanstvenoistraživačke projekte čija je osnovna svrha pomoć mlađim istraživačima (docentima) u njihovim istraživanjima i publiciranju radova.

Mladim znanstvenicima Elektrotehničkog fakulteta Osijek odobreni su sljedeći projekti:

Implementacija IPv6 protokola u bežičnim senzorskim mrežama
 Voditelj: Doc.dr.sc. Krešimir Grgić                                                                                                                                                                         Trajanje projekta: 24.09.2013. - 25.09.2014.

Naglim razvojem bežičnih senzorskih mreža (BSM) i širenjem područja njihove moguće primjene prirodno se javlja potreba njihovog povezivanja sa ostalim mrežama, koje su dominantno temeljene na IP protokolu. Kako je u IP mrežama započela tranzicija sa IPv4 na IPv6 protokol, javlja se potreba za implementacijom IPv6 protokola i u BSM. Glavni cilj projekta je uspješno implementirati IPv6 protokol u okruženje BSM kroz cijeli protokolni stog (uključujući komunikacijske, usmjerivačke i sigurnosne mehanizme). U takvom okruženju cilj je testirati performanse implementiranih mrežnih mehanizama. Očekivani rezultat projekta je ostvariti potpunu povezivost i integraciju IPv6-temeljene BSM sa ostatkom IP mreže, uz zadovoljavajuće performanse BSM (mogućnost rada u stvarnom vremenu).

 

2. Razvoj metoda ubrzane paralelne obrade slike keramičkih pločica
    temeljene na AMD grafičkom procesorskom sustavu

     Voditelj: Doc.dr.sc. Tomislav Keser

Računalni vid oslonac je tehnologije obrade vizualne informacije uporabom računalnih sustava. Mnogobrojni tehnički i tehnološki procesi danas su, u funkciji ostvarivanja svoje zadaće, u većoj ili manjoj mjeri automatizirani i oslanjaju se na raznovrsne upravljačke algoritme kako u 1D tako i u 2D domeni. Odnosno, algoritme u linearnoj obradi 1D podataka te u obradi 2D vizualnih podataka, odnosno pokretne i nepokretne slike. Kao izravna posljedica podizanja stupnja automatiziranosti upravljanja ovim procesima, u sve većoj mjeri se domena upravljanja preseljava iz 1D u 2D domenu, najčešće u smislu nužne posljedice podizanja kvalitete i kvantitete proizvodnje. Za razliku od obrade 1D podataka pri čijoj obradi se lako može odrediti i projektirati potrebna snaga računalnog sustava linearnom interpolacijom odnosa količine podataka i potrebnog vremena za obradu istih, kod obrade slike skaliranjem količine 2D podataka zahtjevi za računalnom snagom nelinearno rastu i predstavljaju problem pri projektiranju računalnog upravljačkog sustava. Kao jedno od najoptimalnijih rješenja, u ekonomskom i praktičnom smislu, predstavlja adaptacija upravljačkih algoritama u smislu paralelizirane obrade podataka na paralelnim i/ili pseudo-paralelnim računalnim sustavima.

Cilj ovoga istraživačkog projekta je ispitivanje mogućnosti uporabe i prilagodbe postojećih algoritama za obradu slike za rad u stvarnom vremenu na grafičkim procesorskim sustavima u funkciji računalne vizualne ocjene kvalitete keramičkih pločica. Isto tako, cilj je istražiti i opravdanost uporabe grafičkih sustava u obradi namjenskih 2D podataka u smislu određivanja mjere ubrzanja obrade u odnosu na klasični CPU računalni sustav. Ovakvi sustavi koji koriste grafičke podsustave u obradi namjenskih podataka postoje te se oni u svojoj najvećoj mjeri temelje na Nvidia CUDA tehnologiji. Fokus ovoga istraživanja postavljen je na uporabi konkurentske AMD-ove APP tehnologije koja je prema mišljenju istraživača ovog projekta neopravdano zanemarena te isto tako za pojedine zadaće bolja od konkurentske tehnologije, što bi ovo istraživanje trebalo i pokazati.
 

3. Učinkovita isporuka videa u različitim uvjetima prijenosa
    
Voditelj: Doc.dr.sc. Mario Vranješ

Cijena aplikacija gledanja videa putem interneta za većinu je korisnika još uvijek previsoka. Ta se cijena može sniziti optimizacijom korištenja mrežnih resursa. Različiti korisnički uređaji (TV, računalo, tablet, pametni telefon,…) imaju različite veličine ekrana. Sadržaj videa također može biti vrlo raznolik. Uz to, korisnici pristupaju aplikacijama s lokacija s različitim uvjetima prijenosa. Uzimajući sve to u obzir, optimizacijom prostorne i vremenske rezolucije videa može se postići željena ušteda mrežnih resursa i smanjenje cijene aplikacija gledanja videa. Cilj ovog projekta je stvaranje novih algoritama za: (1) prostorno i vremensko reskaliranje videa radi prilagodbe veličini ekrana za prikaz i trenutnim uvjetima prijenosa; (2) ocjenu kvalitete reskaliranog i mrežom prenesenog videa. Njihovom primjenom moguće je smanjiti cijenu koštanja aplikacija gledanja videa zbog uštede mrežnih resursa.  

 

4. Vizualizacija trodimenzionalnog modela srca iz medicinskih snimki
    
Voditeljica: Doc.dr.sc. Irena Galić

Prema statističkim podacima bolesti srca i krvnih žila su  među najčešćim bolestima u razvijenim zemljama i najčešći su uzrok smrti - u više od 50% bolesnika. Minimalno invazivne dijagnostičke metode bolesti srca su kompjutorizirana tomografija (CT) i nuklearna magnetna rezonancija (NMR). U dobivenoj slici, koja može biti 2D ili 3D, dobro su vidljive karakteristike unutrašnje strukture organa, primjerice: veličina, oblik, gustoća, defekti, itd. Dobiveni medicinski podaci su organizirani kao skupina poprečnih presjeka i potrebno ih je vizualizirati. Sofisticirane tehnike vizualizacije omogućuju uvid u kompleksno ponašanje srca, lokalni pregled odabranog područja unutar srca i interaktivne promjene područja od interesa. Cilj je konstruiranje 3D modela srca na bazi 4D CT snimki srca kao i konstruiranje 3D modela srca na bazi 4D NMR snimki srca. Iz dobivenih 3D modela moguće je daljnje modeliranje oblika srca u svakoj točki srčanog ciklusa. Očekivani rezultati su video stimulacije srca iz danih CT ili NMR snimaka koje se kasnije mogu nadograditi u svrhu izračunavanja određenih osobina srca i pokreta. Za kvantitativnu analizu rezultata i uspješnost stvaranja 3D modela srca koristit će se programski paket MATLAB. Programski paket MATLAB prikazuje sve podatke u obliku matrica te će biti izvrstan alat za analitičku provjeru rezultata, ali i za grafičku jer omogućuje manipulacije u 2D i 3D prostoru. Opasne bolesti će se  moči znatno lakše otkrivati i nadalje bolje analizirati jer suvremeni uređaji za CT i NMR dijagnostiku stvaraju sve kompleksnije i veće skupove podataka što dovodi do potrebe za efikasnijim algoritmima za njihovu vizualizaciju.


 

5. Upravljanje potrošnjom u elektrodistribucijskom sustavu 
    s fotonaponskom elektranom primjenom naprednih (pametnih) mjerenja
    
Voditelj: Doc.dr.sc. Zvonimir Klaić

Posljednjih nekoliko desetljeća u svijetu i u Europskoj Uniji uložena su znatna sredstva u ubrzani razvoj obnovljivih izvora električne energije i općenito distribuirane proizvodnje. Istovremeno, potrošnja električne energije u stalnom je porastu, a trošila su sve kompleksnija, što u konačnici znači zahtjeve za novim ulaganjima u distribucijske mreže.

Kao rješenje je općenito prihvaćen koncept naprednih mreža (eng. Smart Grids). Napredna mreža je koncept s mnogo elemenata, gdje nadzor (praćenje) i upravljanje svakim elementom u lancu proizvodnje, prijenosa, distribucije i krajnje potrošnje omogućuje znatno učinkovitiju isporuku i korištenje električne energije.

Jedan od elemenata učinovitosti naprednih mreža je sposobnost uravnoteženja opskrbe i potražnje (potrošnje) u stvarnom vremenu. Spomenuto uravnoteženje se provodi nadzorom (monitoringom) opterećenjâ te preraspodjelom električne energije među pojedinim krajnjim potrošačima, prema njihovim potrebama. Dakle, ovime se izbjegavaju preopterećenja, a bez potrebe velikog proizvodnog kapaciteta koji je većinu vremena izvan pogona.

Zbog opisane sposobnosti uravnoteženja, napredne mreže su prikladne i za integraciju promjenjivih (intermitentnih) izvora proizvodnje električne energije u elektroenergetski sustav.

Cilj ovoga projekta je upravo modeliranje i testiranje sposobnosti uravnoteženja pomoću pametnog mjerenja. Model sustava uravnoteženja na Elektrotehničkom fakultetu Osijek izveo bi se primjenom pametnih mjerenja proizvodnje fotonaponske elektrane snage 10 kWp (obnovljivi izvor električne energije) te mjerenja potrošnje uređaja za klimatizaciju (uređaj krajnje potrošnje). Fotonaponska (sunčana) elektrana snage 10 kWp dio je realizacije projekta IPA II prekogranični program Mađarska – Hrvatska, naziva „Fotonaponski sustavi kao pokretači regionalnog razvoja“. Nositelj spomenutog projekta je Elektrotehnički fakultet Osijek, a Glavni istraživač u ovom prijedlogu projekta za interni natječaj Sveučilišta J.J. Strossmayera u Osijeku dio je projektnog tima projekta IPA II.

Uravnoteženjem režima rada uređaja za klimatizaciju, ovisno o razini proizvodnje električne energije na fotonaponskoj elektrani može se očekivati sniženje vršne vrijednosti snage uređaja za klimatizaciju, tijekom određenog razdoblja.

Nakon provedenih mjerenja, rezultati bi se upotrijebili za simulaciju i analizu dijela elektrodistribucijskog sustava grada Osijeka. Pomoću programskog paketa za analizu elektroenergetskih mreža EasyPower, analizirao bi se utjecaj uravnoteženja proizvodnje i potrošnje pomoću napredne mreže i to na modelu dijela elektrodistribucijskog sustava grada Osijeka. Kao rezultat može se očekivati optimizacija vršne vrijednosti snage u analiziranom dijelu konzuma te mogućnost analize integracije fotonaponskih elektrana u elektrodistribucijski sustav.

Glavni istraživač u prijedlogu ovoga projekta za Interni natječaj Sveučilišta J.J. Strossmayera te suradnik prof. Damir Šljivac članovi su „Hrvatske tehnološke platforme za kooperativne sustave obnovljivih izvora energije i napredne mreže“ te bi iskustva iz ovoga projekta mogla biti značajan doprinos u radu spomenute platforme.

 

6. Pasivna bežična senzorska mreža za nadzor okolišnih parametara
     Voditelj: Doc.dr.sc. Davor Vinko

Postojeće metode žetve energije (eng. energy harvesting) omogućavaju prikupljanje male količine energije iz neposrednog okoliša, dovoljne za napajanje elektroničkih sklopova vrlo niske potrošnje. Žetva energije je posebno atraktivna za primjenu u sustavima kod kojih korištenje baterijskog napajanja predstavlja skupo rješenje, a nema dostupne električne mreže. Jedna od primjena gdje se javlja takva situacija su bežične senzorske mreže (BSM) koje omogućavaju nadzor većih površina, a sastoje se od većeg broja bežičnih senzorskih čvorova (BSČ) koji su raspoređeni unutar nadzirane površine. 

Cilj projekta jest korištenjem metoda žetve energije razviti i izraditi prototip pasivnog bežičnog senzorskog čvora kojemu nije potrebno dodatno napajanje te omogućiti efektivni prijenos prikupljenih podataka optimirajući nekoliko segmenata bežične senzorske mreže. Očekuje se da će projektom biti dokazano da je moguć pouzdan rad bežičnog senzorskog čvora, isključivo koristeći energiju prikupljenu žetvom energije.

 

7. Primjena metoda mekog računarstva za električne sustave i uređaje
    
Voditelj: Doc.dr.sc. Marinko Barukčić

Proračuni i simulacije na računalu vrlo su bitni za predviđanje i planiranje rada elektroenergetskih sustava i električnih uređaja (strojeva, sklopova i dr.) te za upravljanje njihovim radom. Za ove potrebe stvarni se fizički sustavi i uređaji modeliraju prikladnim matematičkim modelima. Pri tome su za što vjerodostojnije matematičko modeliranje stvarnih sustava ključna dva koraka. Prvi je matematički model koji obuhvaća što je moguće više fizikalnih procesa koji se zbivaju u stvarnom sustavu. Drugi korak je poznavanje numeričkog iznosa određenih parametara u matematičkom modelu, a koji ovise o izvedbi, veličini, snazi stvarnog sustava i uređaja. Zbog velike složenosti elektromagnetskih fizikalnih procesa matematički modeli električnih sustava i uređaja redovito su iznimno složeni (nelinearni, mogu biti diskretnog karaktera i dr.) te kao takvi vrlo su teški za matematičko rješavanje. Stoga se obavljaju različita pojednostavljenja i aproksimacije koje s druge strane izazivaju manje ili veća odstupanja simuliranih (proračunatih) od izmjerenih vrijednosti. Druga bitna stvar koja utječe na točnost rezultatat simulacija je poznavanje numeričkih iznosa parametara u modelima. Ovi parametri u modelima mogu biti veličine određene samim sustavom/uređajem ili neki vanjski ulazni podaci (npr. opterećenja sustava/uređaja). Točne numeričke vrijednosti parametara često nisu poznate (teško su ili nikako mjerljivi ili je njihov izračun vrlo složen).Metode mekog računarstva (evolucijski algoritmi, umjetne neuronske mreže, sustavi neizraženog (fuzzy) zaključivanja) omogućuju obavljanje proračuna i simulacija uz postojanje veće ili manje neodređenosti u numeričkim iznosima pojedinih veličina. Tako se u novije vrijeme ove metode (samostalno ili u sinergiji s klasičnim matematičkim proračunima) često koriste u analizi rada i upravljanja radom elektroenergetskog sustava i električnih uređaja.

Same metode mekog računarstva se dosta dobro opisane i razrađene. Međutim, prema osobnom iskustvu predlagatelja ovog projekta primjena ovih metoda u njihovom izvornom obliku, kod konkretnih problema u elektrotehnici, vrlo često ne daje očekivane rezultate. Redovito su potrebne odgovarajuće prilagodbe u ovim metodama za njihovu uspješnu primjenu pri rješavanju konkretnih problema u električnim sustavima i uređajima. Zbog toga bi glavni cilj ovog projekta bio istraživanje prilagodbi metoda mekog računarstva za rješavanje problema u električnim sustavima i uređajima. 

U novije vrijeme vrlo je aktualna tematika ugradnje distribuirane proizvodnje (redovit se radi o obnovljivim izvorima) u elektrodistributivnim sustavima. Vezano s ovime za očekivati je znatno povećanje ugradnje fotonaponskih sustava u distributivnim mrežama. Zbog toga bi se ovo istraživanje usmjerilo na sljedeće dvije konkretne teme: optimizacija proizvodnje distribuiranih izvora u distributivnim mrežama i procjena parametara nadomijesne sheme fotonaponskih panela. Pretpostavke predloženog istraživanje prema navedenim temama su sljedeće. Kod optimizacije rada distribuiranih (raspodijeljenih) izvora pretpostavka je da se primjenom evolucijskih algoritama može uspješno riješiti matematički iznimno složen optimizacijski problem. Također, u sklopu ove teme pretostavka je da se primjenom umjetnih neuronskih mreža može riješiti problem proračuna tokova snaga koji je podloga za rješavanje problema optimizacije.

Kod procjene parametara nadomijesne sheme fotonaponskog panela pretpostavka je da se primjenom evolucijskih algoritama može uspješno obaviti procjena njihovih numeričkih vrijednosti, a bez mjerenja (na temelju nazivnih podataka) ili uz minimalna i što jednostavnija mjerenja. Provedbom ovog projekta očekuju se sljedeći rezultati istraživanja: umjetna neuronska mreža prilagođena proračunu tokova snaga u distributivnim elktroenergetskim mrežama, evolucijska ili hibridna metoda za optimalnu alokaciju (razmještaj) distribuiranih izvora na distributivnim izvodima, evolucijske ili hibridne metode za procjenu parametara nadomijesnih shema fotonaponskog panela.

Metode za provjeru rezultata istraživanja bile bi usporedbe rezultata proračuna razvijenim i predloženim metodama s poznatim i/ili izmjerenim vrijednostima. Značenja predloženog istraživanja prema mišljenu predlagatelja ovog projekta bilo bi dvojako. Istraživanjem i predlaganjem ovakvih metoda dao bi se doprinos i unaprjeđenje rješavanja aktualne problematike u dvije navedene teme. Osim toga, kod optimalnog upravljanja distribuiranom proizvodnjom predložena metoda mogla bi se dalje uobličiti u samostalno programsko rješenje koje bi mogli koristiti operateri distribucijskih mreža. Kod procjene parametara nadomijesnih shema fotonaponskih panela razvijene metode mogle bi biti osnova i programski dio za izradu uređaja (sklopova) za testiranje i analizu rada fotonaponskih panela.

8. Bežični prijenos energije za napajanje podzemnih i podvodnih senzora
    Voditelj: Doc.dr.sc. Davor Vinko

Područje primjene senzora i bežičnih senzorskih čvorova se počinje proširivati na nove vrste okoliša:  podvodni i podzemni okoliš, kod kojih se javljaju bitno drugačiji uvjeti rada. Napajanje predstavlja poseban problem, jer je zamjena baterija otežana kod senzora koji su trajno implementirani u podvodni odnosno podzemni okoliš. Da bi se omogućila implementacija senzora u podzemni i podvodni okoliš, senzori moraju koristiti bežični prijenos energije. Podvodna i podzemna sredina značajno narušavaju performanse bežičnog prijenosa energije koji je (prema trenutnom State-of-the-Art-u) gotovo uvijek razvijan za prijenos energije zrakom. Projekt će istraživati primjenu induktivnog i kapacitivnog bežičnog prijenosa energije u podzemnom i podvodnom okolišu.

9. Trodimenzionalna rekonstrukcija i segmentacija površine rana korištenjem RGB-D senzora
    Voditelj: Doc.dr.sc. Damir Filko

Cijeljenje kronične rane je dugotrajan proces koji se može dodatno produljiti ako se ne uporabi adekvatni tretman. Kliničaru je potrebna objektivna pretraga kojom bi mogao sa sigurnošću utvrditi da li je određen tretman adekvatan ili je potrebno upotrijebiti neku drugu metodu. Ovaj projekt ima za cilj razvoj programskog rješenja koje će pomoću modernih RGB-D senzora omogućavati dobivanje 3D rekonstrukciju dijela ljudskog tijela na kojem se nalazi rana te automatski segmentirati područje rane na snimljenom volumenu. Realiziranje i primjena ovog sustava bi rezultiralo objektivnim mjerenjem što bi znatno doprinijelo povećanju kvalitete liječenja pacijenata u klinikama za plastičnu i vaskularnu kirurgiju.

10. Primjena optimizacijskih metoda upravljanja potrošnjom u elektrodistribucijskim mrežama sa fotonaponskim elektranama
    Voditelj: Doc.dr.sc. Krešimir Fekete

Priključenje fotonaponskih (FN) elektrana na elektrodistribucijsku mrežu, dodatno opterećuje mrežu koja je već suočena sa kontinuiranim porastom potrošnje što u konačnici zahtjeva dodatna ulaganja u infrastrukturu. Kako bi se izbjegla ulaganja u mrežu, prihvaćen je koncept razvoja naprednih mreža u kojima se međusobnom koordinacijom i upravljanjem različitih elemenata povećava učinkovitost postojeće mreže. Jedan od primjera naprednih mreža je upravljanje određenim trošilima (npr. klima uređajima) u kombinaciji sa FN elektranama i spremnicima za pohranu energije. Namjera projektnog prijedloga je pronaći model za optimalan plan upravljanja trošilima (klima uređaja) te opcijski optimalan razmještaj spremnika za pohranu energije sa ciljem učinkovitijeg vođenja elektrodistribucijske mreže.