Tomograf hybrydowy

Od 01.11.2015 r. Netrix S.A. realizuje projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego pt. „Tomograf hybrydowy do badania zawilgocenia i stanu budynków”

Opis Projektu

Projekt zakłada stworzenie systemu tomograficznego (urządzenie pomiarowe i oprogramowanie do interpretacji wyników pomiaru) wykorzystującego zarówno tomografię impedancyjną jak i tomografię pojemnościową do przestrzennej analizy stopnia zawilgocenia murów. Dodatkowo prototypowe urządzenie dzięki zastosowaniu dwóch technik tomograficznych pozwoli na analizę stanu płyt ze szczególnym uwzględnieniem bloków z tzw. wielkiej płyty (badania mocowania i stanu zbrojenia w ścianach betonowych). Prototyp urządzenia ECIT (Electrical Capacitance and Impedance Tomograph), będzie umożliwiał jednoczesny pomiar pojemności i impedancji za pomocą aktywnych elektrod powierzchniowych. Tomograf hybrydowy będzie urządzeniem modułowym, kompaktowym, konfigurowalnym, umożliwiającym pracę w różnych układach pomiarowych.

Podstawowym elementem układu będzie aktywna elektroda pomiarowa zawierająca klucze analogowe i przetworniki ADC i CDC. Aktywne elektrody będą podłączone do modułu cyfrowego realizującego odczyt i transmisję danych do modułu sterującego. Moduł sterujący będzie zapewniał konfigurację urządzenia, realizację cyklu pomiarowego, wstępne przetwarzanie danych pomiarowych oraz komunikację z komputerowym systemem akwizycji i wizualizacji. Tomograf docelowo będzie obsługiwał sondę zawierającą 32 elektrody aktywne. Ostatnią część systemu stanowi oprogramowanie do rekonstrukcji obrazu. Planowane rozwiązanie zostanie oparte na najnowszych osiągnięciach naukowych w dziedzinie rekonstrukcji obrazów.

W projekcie zostaną opracowane i zastosowane nowe procedury i algorytmy w zakresie informatyki teoretycznej i matematyki numerycznej wykorzystujące zagadnienia sieci neuronowych, algorytmów genetycznych, teorii zbiorów przybliżonych, metod topologicznych, algorytmów hybrydowych, zbiorów rozmytych i metod gradientowych. Opracowane algorytmy rozwiną metody i koncepcje w zakresie rekonstrukcji i analizy obrazów oraz odpowiednią formę ich prezentowania.

Cel projektu

Celem projektu jest stworzenie hybrydowego tomograficznego systemu pomiarowego (urządzenie pomiarowe i oprogramowanie do interpretacji wyników pomiaru) wykorzystującego zarówno tomografię impedancyjną jak i tomografię pojemnościową. System tomograficzny, który ma powstać w wyniku realizacji opisywanego projektu będzie nowatorskim i innowacyjnym rozwiązaniem w badaniach zawilgocenia i określaniu stanu budynków, zarówno pod względem samego urządzenia pomiarowego jak i zaimplementowanych algorytmów. Zastosowanie nowoczesnych technik tomograficznych jak również inteligentnych algorytmów (np. sieci neuronowe) pozwoli na nieinwazyjne i bardzo dokładne przestrzenne określenie stopnia zawilgocenia. Elektryczna tomografia (ET – Electrical Tomography) obejmuje swym zakresem, pod różnymi nazwami, wiele technik tomograficznych obrazujących parametry elektryczne obiektu umieszczonego w przestrzeni pomiarowej. W przypadku tomografii pojemnościowej (ECT – Electrical Capcitance Tomography) będzie to obrazowanie przenikalności elektrycznej ε, w przypadku tomografii impedancyjna (EIT – Electrical Impedance Tomography) jest to technika obrazowania przestrzennego rozkładu konduktywność σ. We wspomnianych rodzajach tomografii występuje generacja pola elektrycznego wskutek pobudzeń prądu (EIT) lub napięcia (ECT). Ze względu na inny sposób zasady działania (pobudzenia), tomografia EIT i tomografia ECT nie zostały do tej pory zastosowane do jednoczesnego obrazowanie przenikalności i konduktancji w jednej sondzie pomiarowej.

Chociaż istnieje wiele metod badania wilgotności murów ceglanych to aktualnie nie ma jednej uniwersalnej metody, która może być zastosowana w różnych warunkach pomiarowych. Każda z metod posiada swoje zalety, wady i uwarunkowania pozwalające na zastosowanie jej tylko w danych okolicznościach. Główny problem, jaki spotyka się obecnie w badaniach wilgotności murów to brak metody pozwalającej na określenie jej przestrzennego rozkładu bez konieczności pobierania próbek.

Zdecydowana większość dostępnych metod badawczych pozwala na punktowe określenie wilgotności (metoda suszarkowowagowa), więc możliwe jest uzyskanie jedynie rozkładów dyskretnych. W przypadku zastosowania metod pośrednich (kamera termowizyjna) istnieje możliwość określenia koncentracji wody jedynie na powierzchni muru lub w jego strefie przypowierzchniowej. Fakt ten stanowi zasadniczy problem w przypadku murów grubych, gdyż wilgotność we wnętrzu muru jest z reguły o kilka procent wyższa niż przy powierzchni. Niszczący charakter obecnie stosowanych metod wymagających pobrania próbek, szczególnie w obiektach historycznych, jest nie do przyjęcia. W takich przypadkach należy stosować jedynie metody nieniszczące. Proponowana metoda hybrydowa, w której ocena wilgotności materiałów budowlanych polega na pośrednim określeniu tej wielkości poprzez określenie innej cechy fizycznej (ε, σ) sprawi, że pomiar będzie mógł być dokonany wielokrotnie bez najmniejszej szkody dla badanego obiektu. Jednocześnie rozkład zawilgocenia wewnątrz muru będzie archiwizowany na nośniku informatycznym i porównywany z kolejnymi uzyskiwanymi wynikami badań w dowolnym czasie. Metoda będzie, więc bardzo przydatna do kontroli i skuteczności działania zabezpieczeń przeciwwilgociowych, a także skuteczności przyśpieszonego osuszania szczególnie murów grubych. Tomografia impedancyjna jak również tomografia pojemnościowa są technikami obrazowania stosunkowo nowymi, a ich rozwój jest dynamiczny. W ostatnich latach znalazły one zastosowanie w różnych dziedzinach, poczynając od przemysłu rafineryjnego, poprzez przemysł elektroniczny aż do zastosowań biomedycznych.

Procesowa tomografia komputerowa znalazła zastosowania w: medycynie, defektoskopii wiroprądowej, wykrywaniu i kontroli laminarnych i turbulentnych przepływów cieczy czy też w geofizyce. Główne zalety proponowanego hybrydowego systemu tomograficznego to: nieinwazyjne i nieniszczące badanie danego obiektu, możliwość obrazowania małych zmian zarówno przenikalności jak i konduktywności, a także niskie koszty urządzenia pomiarowego i jego eksploatacji. Przewaga proponowanego hybrydowego systemu tomograficznego również polega na zastosowaniu nowych nowatorskich procedur i algorytmów w zakresie informatyki teoretycznej i matematyki numerycznej. Implementacja autorskich algorytmów do rozwiązania problemu rekonstrukcji obrazu pozwoli na polepszenie jakości (rozdzielczości) otrzymanego obrazu. W docelowym rozwiązaniu zostaną przetestowane i zastosowane algorytmy wykorzystujące zagadnienia sieci neuronowych, algorytmów genetycznych, teorii zbiorów rozmytych, przybliżonych, metod topologicznych i algorytmów hybrydowych.

Wartość Projektu wynosi 6 472 397,99 zł

Wkład Funduszy Europejskich wynosi 4 833 136,33 zł

FE_IR

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz

Zapisz