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Wie in Ausgabe 44 bereits angekündigt startet bwLehrpool im März 2017 offiziell als Landesdienst. Neben der originären Aufgabe der Bereitstellung virtueller Lehrumgebungen in PC-Räumen wurde der Dienst nun
um die Möglichkeit der einfachen und sicheren Durchführung von E-Prüfungen sowie des Pool Video Switch (PVS)-Systems erweitert. bwLehrpool wird bereits an zahlreichen Hochschulen und Universitäten in den unterschiedlichsten Fachberei-
chen erfolgreich eingesetzt.
Energy management in distribution grids is one of the key challenges that needs to be overcome to increase the share of fluctuating renewable energies. Current control systems for energy management mainly demonstrate centralized- or decentralized-hierarchical control structures. Very few systems manifest a fully decentralized multiagent-based control structure. Multiagent-based control systems promise to be an advantageous approach for the future distributed energy supply system because no central control entity is necessary, which eases parameterization in case of grid topology changes, and the agents are more stable against failures and changes of control topologies. Research is necessary to prove these benefits. In this study, we introduce a design of a multiagent-based voltage control system for low-voltage grids. In detail we introduce cooperative decision-making processes and software solutions that allow the agents to perceive and control their environment, the agent-discovery and localization in different types of communication networks, agent-to-agent communication, and the integration of the multiagent system in existing grid-control infrastructures. Furthermore, the study proposes how different existing technologies can be combined into an applicable multiagent-based voltage control system: the Java/OSGi-based OpenMUC framework allows a generic field–device interaction; peer-to-peer discovery and session establishment functionalities are combined with the agent communication defined by the Foundation for Intelligent Physical Agents (FIPA). The ripple control-signal technology is applied as a fallback communication between the agent and a central grid-control center.
Multi-agent systems are a subject of continuously increasing interest in applied technical sciences. Smart grids are one evolving field of application. Numerous smart grid projects with various interpretations of multi-agent systems as new control concept arose in the last decade. Although several theoretical definitions of the term ‘agent’ exist, there is a lack of practical understanding that might be improved by clearly distinguishing the agent technologies from other state-of-the-art control technologies. In this paper we clarify the differences between controllers, optimizers, learning systems, and agents. Further, we review most recent smart grid projects, and contrast their interpretations with our understanding of agents and multi-agent systems. We point out that multi-agent systems applied in the smart grid can add value when they are understood as fully distributed networks of control entities embedded in dynamic grid environments; able to operate in a cooperative manner and to automatically (re-)configure themselves.
The efficient support of Hardwae-In-theLoop (HIL) in the design process of hardwaresoftware-co-designed systems is an ongoing challenge. This paper presents a network-based integration of hardware elements into the softwarebased image processing tool „ADTF“, based on a high-performance Gigabit Ethernet MAC and a highly-efficient TCP/IP-stack. The MAC has been designed in VHDL. It was verified in a SystemCsimulation environment and tested on several Altera FPGAs.
Cardiac contractility modulation (CCM) is a device-based therapy for the treatment of systolic left ventricular chronic heart failure. Unlike other device-based therapies for heart failure, CCM delivers non-excitatory pacing signals to the myocardium. This leads to an extension of the action potential and to an improved contractility of the heart. The modeling and simulation was done with the electromagnetic simulation software CST. Three CCM electrodes were inserted into the Offenburg heart rhythm model and subsequently simulated the electric field propagation in CCM therapy.
In addition, simulations of CCM have been performed with electrodes from other device-based therapies, such as cardiac resynchronization therapy (CRT) and implantable cardioverter / defibrillator (ICD) therapy. At the same distance to the simulation electrode, the electric field is slightly stronger in CCM therapy than in CCM therapy with additionally implanted CRT or ICD electrodes. In addition, there is a change in the electric field propagation at the electrodes of the CRT and the shock electrode of the ICD.
By simulating several different therapy procedures on the heart, it is possible to check how they affect their behavior during normal operation. CCM heart rhythm model simulation allows the evaluation the individual electrical pacing and sensing field during CCM.
This Master's Thesis discusses intelligent sensor networks considering autonomous sensor placement strategies and system health management. Sensor networks for an intelligent system design process have been researched recently. These networks consist of a distributed collective of sensing units, each with the abilities of individual sensing and computation. Such systems can be capable of self-deployment and must be scalable, long-lived and robust. With distributed sensor networks, intelligent sensor placement for system design and online system health management are attractive areas of research. Distributed sensor networks also cause optimization problems, such as decentralized control, system robustness and maximization of coverage in a distributed system. This also includes the discovery and analysis of points of interest within an environment. The purpose of this study was to investigate a method to control sensor placement in a world with several sources and multiple types of information autonomously. This includes both controlling the movement of sensor units and filtering of the gathered information depending on individual properties to increase system performance, defined as a good coverage. Additionally, online system health management was examined in this study regarding the case of agent failures and autonomous policy reconfiguration if sensors are added to or removed from the system. Two different solution strategies were devised, one where the environment was fully observable, and one with only partial observability. Both strategies use evolutionary algorithms based on artificial neural networks for developing control policies. For performance measurement and policy evaluation, different multiagent objective functions were investigated. The results of the study show that in the case of a world with multiple types of information, individual control strategies performed best because of their abilities to control the movement of a sensor entity and to filter the sensed information. This also includes system robustness in case of sensor failures where other sensing units must recover system performance. Additionally, autonomous policy reconfiguration after adding or removing of sensor agents was successful. This highlights that intelligent sensor agents are able to adapt their individual control policies considering new circumstances.
Currently, QRS width and bundle branch block morphology are used as electrocardiographic guideline criterias to selectheart failure (HF) patients with interventricular desynchronization in sinus rhythm (SR) for cardiac resynchronisationtherapy (CRT). Nevertheless, up to 30% of these patients do not benefit from implantation of CRT systems. Esophagealleft ventricular electrogram (LVE) enables semi-invasive measurement of interventricular conduction delays (IVCD)even in patients with atrial fibrillation (AF). To routinely apply this method, a programmer based semi-invasiveautomatic quantification of IVCD should to be developed. Our aims were todefine interventricular conduction delaysby analyzing fractionated left ventricular (LV) deflections in the esophageal left ventricular electrogram of HF patientsin SR or AF.
In 66 HF patients (49 male,17 female, age 65 ± 10 years) a 5F TOslim electrode (Osypka AG, Germany) was perorallyapplied. Using BARD EP Lab, cardiac desynchronization was quantified as interval IVCD between onset of QRS insurface ECG and the investigator-determined onset of the left ventricular deflection in LVE. IVCD was compared withthe intervals between QRS onset and the first maximum (IVCDm1) and between QRS onset and the second maximum(IVCDm2) of the LV complex.
QRS of 173 ± 26 ms was linked with empirical IVCD of 75 ± 25 ms, at mean. First and second LV maximum could beascertained beyond doubt in all patients. Significant correlations of the p<0,01 level were found between IVCD and theIVCDm1 of 96 ± 28 ms as well as between IVCD and the IVCDm2 of 147 ± 31 ms, at mean. To standardize automatic measurement of interventricular conduction delays with respect to patients with fractionatedLV complexes, the first maximum of the LV deflection should be utilized to qualify the IVCD of HF patients with sinusrhythm and atrial fibrillation.
Introduction: Patient selection for cardiac resynchronization therapy (CRT) requires quantification of left ventricular conduction delay (LVCD). After implantation of biventricular pacing systems, individual AV delay (AVD) programming is essential to ensure hemodynamic response. To exclude adverse effects, AVD should exceed individual implant-related interatrial conduction times (IACT). As result of a pilot study, we proposed the development of a programmer-based transoesophageal left heart electrogram (LHE) recording to simplify both, LVCD and IACT measurement. This feature was implemented into the Biotronik ICS3000 programmer simultaneously with 3-channel surface ECG.
Methods: A 5F oesophageal electrode was perorally applied in 44 heart failure CRT-D patients (34m, 10f, 65±8 yrs., QRS=162±21ms). In position of maximum left ventricular deflection, oesophageal LVCD was measured between onsets of QRS in surface ECG and oesophageal left ventricular deflection. Then, in position of maximum left atrial deflection (LA), IACT in VDD operation (As-LA) was calculated by difference between programmed AV delay and the measured interval from onset of left atrial deflection to ventricular stimulus in the oesophageal electrogram. IACT in DDD operation (Ap-LA) was measured between atrial stimulus and LA..
Results: LVCD of the CRT patients was characterized by a minimum of 47ms with mean of 69±23ms. As-LA and Ap-LA were found to be 41±23ms and 125±25ms, resp., at mean. In 7 patients (15,9%), IACT measurement in DDD operation uncovered adverse AVD if left in factory settings. In this cases, Ap-LA exceeded the factory AVD. In 6 patients (13,6%), IACT in VDD operation was less than or equal 10ms indicating the need for short AVD.
Conclusion: Response to CRT requires distinct LVCD and AVD optimization. The ICS3000 oesophageal LHE feature can be utilized to measure LVCD in order to justify selection for CRT. IACT measurement simplifies AV delay optimization in patients with CRT systems irrespective of their make and model.
Introduction: To simplify AV delay (AVD) optimization in cardiac resynchronization therapy (CRT), we reported that the hemodynamically optimal AVD for VDD and DDD mode CRT pacing can be approximated by individually measuring implant-related interatrial conduction intervals (IACT) in oesophageal electrogram (LAE) and adding about 50ms. The programmer-based St Jude QuickOpt algorithm is utilizing this finding. By automatically measuring IACT in VDD operation, it predicts the sensed AVD by adding either 30ms or 60ms. Paced AVD is strictly 50ms longer than sensed AVD. As consequence of those variations, several studies identified distinct inaccuracies of QuickOpt. Therefore, we aimed to seek for better approaches to automate AVD optimization.
Methods: In a study of 35 heart failure patients (27m, 8f, age: 67±8y) with Insync III Marquis CRT-D systems we recorded telemetric electrograms between left ventricular electrode and superior vena cava shock coil (LVtip/SVC = LVCE) simultaneously with LAE. By LVCE we measured intervals As-Pe in VDD and Ap-Pe in DDD operation between right atrial sense-event (As) or atrial stimulus (Ap), resp., and end of the atrial activity (Pe). As-Pe and Ap-Pe were compared with As-LA an Ap-LA in LAE, respectively.
Results: End of the left atrial activity in LVCE could clearly be recognized in 35/35 patients in VDD and 29/35 patients in DDD operation. We found mean intervals As-LA of 40.2±24.5ms and Ap-LA of 124.3±20.6ms. As-Pe was 94.8±24.1ms and Ap-Pe was 181.1±17.8ms. Analyzing the sums of As-LA + 50ms with duration of As-Pe and Ap-LA + 50ms with duration of Ap-Pe, the differences were 4.7±9.2ms and 4.2±8.6ms, resp., only. Thus, hemodynamically optimal timing of the ventricular stimulus can be triggered by automatically detecting Pe in LVCE.
Conclusion: Based on minimal deviations between LAE and LVCE approach, we proposed companies to utilize the LVCE in order to automate individual AVD optimization in CRT pacing.
Bluetooth personal area networks (PANs) share the 2.4 GHz ISM spectrum with the IEEE 802.11b wireless local area networks (WLANs). With the popularity of wireless devices, this ISM spectrum is becoming more and more crowded. As a result of this interference between WLANs and PANs, the performance of each network is decreased. Current research has not significantly covered the degrading impact of an 802.11b interferer on Bluetooth voice transmission. Within this project, simulations were carried out to precisely study the impact of an 802.11b interferer on the performance of Bluetooth voice transmission at different ratio levels of Bluetooth power to WLAN power at the receiver side. Furthermore, the impact of SNR on the Bluetooth voice performance and the benefit of using the SCORT packet type was analysed as well. Based on the results presented, network performance can be evaluated at the desired activity level.
Energy consumption for cooling is growing dramatically. In the last years, electricity peak consumption grew significantly, switching from winter to summer in many EU countries. This is endangering the stability of electricity grids. This article outlines a comprehensive analysis of an office building performances in terms of energy consumption and thermal comfort (in accordance with static – ISO 7730:2005 – and adaptive thermal comfort criteria – EN 15251:2007 –) related to different cooling concepts in six different European climate zones. The work is based on a series of dynamic simulations carried out in the Trnsys 17 environment for a typical office building. The simulation study was accomplished for five cooling technologies: natural ventilation (NV), mechanical night ventilation (MV), fan-coils (FC), suspended ceiling panels (SCP), and concrete core conditioning (CCC) applied in Stockholm, Hamburg, Stuttgart, Milan, Rome, and Palermo. Under this premise, the authors propose a methodology for the evaluation of the cooling concepts taking into account both, thermal comfort and energy consumption.
Die Simulation komplexer kardialer Strukturen und kardialer Elektroden ist von Bedeutung für die Optimierung langatmiger und kostspieliger klinischer Studien. Das Risiko der Patientengefährdung wird durch diese Methode auf ein Minimum reduziert. Das Ziel der Studie besteht im Entwurf eines anatomisch korrekten 3D CAD Herzrhythmusmodells (HRM) zur Simulation von elektrophysiologischen Untersuchungen (EPU) und Hochfrequenz-(HF-)Ablationen.
Heart rhythm model and simulation of electrophysiological studies and high-frequency ablations
(2017)
Background: The simulation of complex cardiologic structures has the potential to replace clinical studies due to its high efficiency regarding time and costs. Furthermore, the method is more careful for the patients’ health than the conventional ways. The aim of the study was to create an anatomic CAD heart rhythm model (HRM) as accurate as possible, and to show its usefulness for cardiac electrophysiological studies (EPS) and high-frequency (HF) ablations.
Methods: All natural heart components of the new HRM were based on MRI records, which guaranteed electronic functionality. The software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt) was used for the construction, while CST’s material library assured genuine tissue properties. It should be applicable to simulate different heart rhythm diseases as well as various diffusions of electromagnetic fields, caused by electrophysiological conduction, inside the heart tissue.
Results: It was achievable to simulate normal sinus rhythm and fourteen different heart rhythm disturbance with different atrial and ventricular conduction delays. The simulated biological excitation of healthy and sick HRM were plotted by simulated electrodes of four polar right atrial catheter, six polar His bundle catheter, ten polar coronary sinus catheter, four polar ablation catheter and eight polar transesophageal left cardiac catheter (Fig.). Accordingly, six variables were rebuilt and inserted into the anatomic HRM in order to establish heart catheters for ECG monitoring and HF ablation. The HF ablation catheters made it possible to simulate various types of heart rhythm disturbance ablations with different HF ablation catheters and also showed a functional visualisation of tissue heating. The use of tetrahedral meshing HRM made it attainable to store the results faster accompanied by a higher degree of space saving. The smart meshing function reduced unnecessary high resolutions for coarse structures.
Conclusions: The new HRM for EPS simulation may be additional useful for simulation of heart rhythm disturbance, cardiac pacing, HF ablation and for locating and identification of complex fractioned signals within the atrium during atrial fibrillation HF ablation.
Heart rhythm model and simulation of electrophysiological studies and high-frequency ablations
(2017)
Background: The simulation of complex cardiologic structures has the potential to replace clinical studies due to its high efficiency regarding time and costs. Furthermore, the method is more careful for the patients’ health than the conventional ways. The aim of the study was to create an anatomic CAD heart rhythm model (HRM) as accurate as possible, and to show its usefulness for cardiac electrophysiological studies (EPS) and high-frequency (HF) ablations.
Methods: All natural heart components of the new HRM were based on MRI records, which guaranteed electronic functionality. The software CST (Computer Simulation Technology, Darmstadt) was used for the construction, while CST’s material library assured genuine tissue properties. It should be applicable to simulate different heart rhythm diseases as well as various diffusions of electromagnetic fields, caused by electrophysiological conduction, inside the heart tissue.
Results: It was achievable to simulate normal sinus rhythm and fourteen different heart rhythm disturbance with different atrial and ventricular conduction delays. The simulated biological excitation of healthy and sick HRM were plotted by simulated electrodes of four polar right atrial catheter, six polar His bundle catheter, ten polar coronary sinus catheter, four polar ablation catheter and eight polar transesophageal left cardiac catheter (Fig.). Accordingly, six variables were rebuilt and inserted into the anatomic HRM in order to establish heart catheters for ECG monitoring and HF ablation. The HF ablation catheters made it possible to simulate various types of heart rhythm disturbance ablations with different HF ablation catheters and also showed a functional visualisation of tissue heating. The use of tetrahedral meshing HRM made it attainable to store the results faster accompanied by a higher degree of space saving. The smart meshing function reduced unnecessary high resolutions for coarse structures.
Conclusions: The new HRM for EPS simulation may be additional useful for simulation of heart rhythm disturbance, cardiac pacing, HF ablation and for locating and identification of complex fractioned signals within the atrium during atrial fibrillation HF ablation.
Heart rhythm model and simulation of electrophysiological studies and high-frequency ablations
(2017)
Background: Target of the study was to create an accurate anatomic CAD heart rhythm model, and to show its usefulness for cardiac electrophysiological studies and high-frequency ablations. The method is more careful for the patients’ health and has the potential to replace clinical studies due to its high efficiency regarding time and costs.
Methods: All natural heart components of the new HRM were based on MRI records, which guaranteed electronic functionality. The software CST was used for the construction, while CST’s material library assured genuine tissue properties. It should be applicable to simulate different heart rhythm diseases as well as various diffusions of electromagnetic fields, caused by electrophysiological conduction, inside the heart tissue.
Results: It was achievable to simulate sinus rhythm and fourteen different heart rhythm disturbance with different atrial and ventricular conduction delays. The simulated biological excitation of healthy and sick HRM were plotted by simulated electrodes of four polar right atrial catheter, six polar His bundle catheter, ten polar coronary sinus catheter, four polar ablation catheter and eight polar transesophageal left cardiac catheter. Accordingly, six variables were rebuilt and inserted into the anatomic HRM in order to establish heart catheters for ECG monitoring and HF ablation. The HF ablation catheters made it possible to simulate various types of heart rhythm disturbance ablations with different HF ablation catheters and also showed a functional visualisation of tissue heating. The use of tetrahedral meshing HRM made it attainable to store the results faster accompanied by a higher degree of space saving. The smart meshing function reduced unnecessary high resolutions for coarse structures.
Conclusions: The new HRM for EPS simulation may be additional useful for simulation of heart rhythm disturbance, cardiac pacing, HF ablation and for locating and identification of complex fractioned signals within the atrium during atrial fibrillation HF ablation.
6LoWPAN (IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks) is gaining more and more attraction for the seamless connectivity of embedded devices for the Internet of Things. It can be observed that most of the available solutions are following an open source approach, which significantly leads to a fast development of technologies and of markets. Although the currently available implementations are in a pretty good shape, all of them come with some significant drawbacks. It was therefore decided to start the development of an own implementation, which takes the advantages from the existing solutions, but tries to avoid the drawbacks. This paper discussed the reasoning behind this decision, describes the implementation and its characteristics, as well as the testing results. The given implementation is available as open-source project under [15].
Autonomous humanoid robots require light weight, high torque and high speed actuators to be able to walk and run. For conventional gears with a fixed gear ratio the product of torque and velocity is constant. On the other hand desired motions require maximum torque and speed. In this paper it is shown that with a variable gear ratio it is possible to vary the relation between torque and velocity. This is achieved by introducing systems of rods and levers to move the joints of our humanoid robot ”Sweaty II”. On the basis of a variable gear ratio low speed and high torque can be achieved for those joint angles, which require this motion mode, whereas high speed and low torque can be realized for those joint angles, where it is favorable for the desired motion.
The humanoid Sweaty was the finalist in this year’s robocup soccer championship(adult size). For the optimization of the gait and the stability, data concerning forces and torques in the ankle joints would be helpful. In the following paper the development of a six-axis force and torque sensor for the humanoid robot Sweaty is described. Since commercial sensors do not meet the demands for the sensors in Sweatys ankle joints, a new sensor was developed. As a measuring devices we used strain gauges and custom electronics based on an acam PS09. The geometry was analyzed with the FEM program ANSYS to get optimal dimensions for the measuring beams. In addition ANSYS was used to optimize the position for the strain gauges on the beam.
Aufbau/Ansteuerung/Kalibrierung/Pilotierung eines Lautsprecher-Halbkreises für Lokalisationstests
(2019)
Seit September 2018 ist die Hochschule Offenburg im Besitz einer Hörkabine, in der ein Schallquellenlokalisationstest im Rahmen dieser Bachelorarbeit aufgebaut wurde. Eine Schallquellenlokalisation ist im Alltag für Normalhörende in den meisten Fällen keine Schwierigkeit. Wir Menschen sind in der Lage mit einer Genauigkeit von 1° bis 2° eine Schallquelle zu lokalisieren (Feigenspan 2017,S.624). Entfällt jedoch das Hörvermögen auf einer Seite, so verschlechtert sich die Lokalisationsfähigkeit erheb-lich. Um Schallquellen präzise lokalisieren zu können, werden optimaler Weise beide Ohren benötigt. Heutzutage gibt es viele Hörsysteme, um diverse Hörstörungen zu therapieren. Den-noch bleibt die Lokalisationsfähigkeit für Menschen mit einseitiger Taubheit, bezie hungsweise asymmetrischen Hörverlust eine Herausforderung. Ein Schallquellenlo kalisationstest findet Anwendung in der Klinik, um eine bestmögliche Versor gung/Therapie durch Hörsysteme zu gewährleisten. Ziel dieser Bachelorarbeit war der Aufbau eines Lokalisationstestes nach Leitlinien einer wissenschaftlichen Publikation, sowie die Durchführung an fünf freiwilligen Normalhörenden. Die Realisierung umfasste den Aufbau der Lautsprecher, die An-steuerung mithilfe einer externen Soundkarte und MATLAB, eine Kalibrierung der Lautsprecher und die Durchführung der Tests.
Formal verification (FV) is considered by many to be complicated and to require considerable mathematical knowledge for successful application. We have developed a methodology in which we have added formal verification to the verification process without requiring any knowledge of formal verification languages. We use only finite-state machine notation, which is familiar and intuitive to designers. Another problem associated with formal verification is state-space explosion. If that occurs, no result is returned; our method switches to random simulation after one hour without results, and no effort is lost. We have compared FV against random simulation with respect to development time, and our results indicate that FV is at least as fast as random simulation. FV is superior in terms of verification quality, however, because it is exhaustive.
Das 20. Jahrhundert ist geprägt von Aufsehen erregenden medizintechnischen Durchbrüchen: Von der ersten erfolgreichen Herztransplantation über die Entdeckung des Penicillins, vom Kampf gegen Infektionskrankheiten bis hin zu ersten Röntgenaufnahmen und Computer-Scans. Die Technologie und die medizinische Forschung haben in der Welt zu umwälzenden Fortschritten geführt. Krankheiten können gelindert oder sogar geheilt werden. Die Entwicklung von künstlichen Hüftgelenken, Cochlea-Implantaten sowie Herzschrittmachern sind in unserer Zeit zu alltäglichen Errungenschaften geworden. Auch die Behandlung neurologischer Bewegungsstörungen ist in den Fokus des technisch-medizinischen Fortschritts gelangt: „Hirnschrittmachersysteme“ – symptomfrei auf Knopfdruck. Ein Eingriff in das Gehirn, um gezielt elektrische Impulse abzugeben, um die Symptome beispielsweise von pharmakoresistenter Parkinsonpatienten effektiv zu behandeln. Dieses Therapieverfahren stellt für viele Patienten die letzte Möglichkeit dar, ein mehr oder weniger beschwerdefreies Leben führen zu können. Gleichzeitig ist dieses Verfahren ethisch heftig umstritten, zumal der Eingriff in das Gehirn gleichbedeutend mit einem Eingriff in den ‚Sitz des Selbst‘, der Persönlichkeit eines Patienten, verbunden ist.
Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Entwicklung einer SharePoint App, die einen Datenabgleich zwischen Zoho CRM und JIRA ermöglicht. Mittels dieser App ist es möglich, einen Supportfall, den der Support mittels Zoho CRM aufgenommen hat, bei Bedarf der Entwicklung zuzuweisen, indem in JIRA ein neues Ticket erstellt wird. Des Weiteren können durch die App Informationen, wie Firmen- und Kontaktdaten beiden Abteilungen zugänglich gemacht werden. Realisiert wird dies auf Basis von SharePoint, auf das alle beteiligten Mitarbeiter Zugriff haben. Zunächst wird für eine Lösung mit SharePoint dessen App-Modell analysiert und die möglichen Hosting-Varianten evaluiert. Die dabei getroffene Entscheidung für eine SharePoint gehostete App wird zudem begründet. Um die Bearbeitung eines Supportfalls innerhalb der App zu ermöglichen, wird ein Workflow entworfen, der neben dem Ablauf der Bearbeitung auch die Kommunikation mit den beteiligten Anwendungen festlegt. Die zu diesem Zweck notwendige persistente Speicherung der Daten in der App erfolgt dabei mithilfe von SharePoint Listen. Diese werden aufgrund eines ähnlichen Aufbaus als Tabellen dargestellt. Die detaillierte Darstellung einzelner Listenelemente dagegen erfolgt mithilfe von Dialog-Fenstern, die von SharePoint bereitgestellt werden. Dabei werden abhängig von dem Land aus dem die App aufgerufen wird, die Texte auf Deutsch oder auf Englisch angezeigt.
Diese Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Implementierung eines Dateiimportfilters für Mess- und Kalibrierwerkzeuge. Dieser ermöglicht das Importieren von INCA-Experimenten nach CANape, indem aus Experiment-Exportdateien Konfigurationsdateien generiert werden. Im Zuge der Umsetzung wurde dazu das aus binären Daten bestehende Exportdateiformat von INCA analysiert. Das Ziel dieser Analyse bestand darin, herauszufinden, wo und wie die Informationen in den Exportdateien gespeichert sind. Die so erlangten Erkenntnisse wurden verwendet, um den Dateiimportfilter zu entwickeln. Dieser liest aus Exportdateien die notwendigen Informationen aus, überführt sie in eine CANape interne Repräsentation und generiert daraus eine entsprechende Konfigurationsdatei. Die korrekte Funktionsweise wurde anhand von selbst erstellten Experimenten sowie mithilfe von Kundenexperimenten validiert.
With increasing flexible AC transmission system (FACTS) devices in operation, like the most versatile unified power flow controller (UPFC), the AC/DC transmission flexibility and power system stability have been suffering unprecedented challenge. This paper introduces the user-defined modeling (UDM) method into the UPFC dynamic modeling process, to deal with the challenging requirements of power system operation. This has also been verified using a leading-edge stability analysis software named DSATools TM in the IEEE-39 bus benchmark system. The characteristics of steady-state and dynamic responses are compared and analyzed under different conditions. Furthermore, simulation results prove the feasibility and effectiveness of the proposed UPFC in terms of both the independent regulation of power flow and the improvement of transient stability.
This paper focuses on appropriately measuring the accuracy of forecasts of load behavior and renewable generation in micro-grid operation. Common accuracy measures like the root mean square of the error are often difficult to interpret for system design, as they describe the mean accuracy of the forecast. Micro-grid systems, however, have to be designed to handle also worst case situations. This paper therefore suggests two error measures that are based on the maximum function and that better allow understanding worst case requirements with respect to balancing power and balancing energy supply.
The advantages of the coupling-of-modes (COM) formalism and the transmission-matrix approach are combined to create exact and computationally efficient analysis and synthesis CAD tools for the design of SAW-resonator filters. The models for the filter components, especially gratings, interdigital transducers (IDTs). and multistrip couplers (MSCs), are based on the COM approach, which delivers closed-form expressions. In order to determine the relevant COM parameters, the integrated COM differential equations are compared with analytically derived expressions from the transmission-matrix approach. The most important second-order effects such as energy storage, propagation loss and mechanical and electrical loading are fully taken into account. As an example, the authors investigate a two-pole, acoustically coupled resonator filter at 914.5 MHz on AT quartz. Excellent agreement between theory and measurement is found.
Eine Regelung zur optimalen Kraftschlußausnutzung von Lokomotiven setzt das Erreichen folgender Ziele voraus: Frühzeitiges Erkennen der Schleudergrenze zur Vermeidung von Gleitvorgängen; Fahren eines optimalen Kraftschlusses vom Fahr- und Bremsbetrieb ohne Überschreitung des Kraftschlußmaximums und schnelle Anpassung an wechselnde Arbeitspunkte, zum Beispiel an wechselnde Schienenzustände. Die vorgestellte optimale Regelung der Kraftschlußausnutzung erfaßt Schleuder- und Gleitzustände, die mit bisher eingesetzten Verfahren nicht erkannt werden können und ist Basis für ein Konzept, das ein quasi permanentes Fahren in der Nähe des Kraftschlußmaximums ermöglicht.
Der Beitrag beschreibt wichtige Eckdaten und Ergebnisse der Kraftschlußregelung, die in der Lokomotive 12X auf internationalen Strecken erprobt wurde, und mit der auch zukünftige Projekte ausgestattet werden. Diese werden nicht nur von weiteren technischen Verbesserungen profitieren, sondern auch von geringerem Aufwand für die Inbetriebsetzung.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Laufzeitmessung mittels Ultraschall, bei dem ein komplexes Sendesignal erzeugt wird, mit dem zumindest ein Ultraschallsender durch Aussenden eines Ultraschallpulses angesteuert wird. Mit zumindest einem Ultraschallempfänger wird der Ultraschallpuls nach Durchlaufen einer Übertragungsstrecke empfangen und in ein komplexes Empfangssignal gewandelt. Das komplexe Empfangssignal wird mit dem komplexen Sendesignal korreliert, um ein komplexes Korrelationssignal zu erhalten. Das Korrelationssignal wird nicht nur nach Betrag, sondern auch nach Phase ausgewertet, um eine Laufzeit des Ultraschalls auf der Übertragungsstrecke zu bestimmen. Auf diese Weise wird zum einen eine höhere Genauigkeit der Laufzeitmessung erreicht, zum anderen beeinflussen andere akustische Laufwege des Ultraschallpulses die Messgenauigkeit nicht, so dass nur geringe Anforderungen an die Qualität der akustischen Übertragungsstrecke gestellt werden müssen.
The invention relates to a method for determining properties of a pipeline, more particularly the position of a branch in a waste water pipeline, in which: a sound wave transmission signal (S, S') is fed into the pipeline (1) at a predetermined infeed point and propagates in the axial direction of the pipeline (1), wherein the frequency spectrum of the sound wave transmission signal (S, S') has a frequency component or a spectral range, the maximum frequency of which is lower than the lower limit frequency (fc) for the first upper mode; in which method components (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) of the sound wave transmission signal (S, S') reflected inside the pipeline (1) are detected as a sound wave reception signal (E, E'); and in which method, by evaluating the sound wave reception signal (E, E') in relation to the sound wave transmission signal (S, S'), the pipeline (1) is examined for the presence of reflection sites along the pipeline (1) that cause sound wave reflections (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3), wherein at least the distance (I) of a reflection site from the infeed point is determined by evaluating the respective sound wave reception signal (E, E'). The invention further relates to a device for implementing said method.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung, bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S‘) an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet, wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S‘) eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (fc) für die erste Obermode, bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) des Schallwellensendesignals (S, S‘) als Schallwellenempfangssignal (E, E‘) detektiert werden, und bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S‘) hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (Sr1, Sr2, Sr3, S’r1, S’r2, S’r3) verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird, wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E‘) zumindest jeweils der Abstand (l) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.
Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung, (a) bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S') an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet, (b) wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S') eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (fc) für die erste Obermode, (c) bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) des Schallwellensendesignals (S, S') als Schallwellenempfangssignal (E, E') detektiert werden, und (d) bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignal (E, E') in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S') hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (Sr1, Sr2, Sr3, S'r1, S'r2, S'r3) verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird, (e) wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E') zumindest jeweils der Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird.
Verfahren zur Bestimmung von Eigenschaften einer Rohrleitung, insbesondere der Position eines Abzweigs einer Abwasserrohrleitung,(a) bei dem ein Schallwellensendesignal (S, S') an einem vorgegebenen Einspeisepunkt in die Rohrleitung (1) eingespeist wird und sich in axialer Richtung der Rohrleitung (1) ausbreitet,(b) wobei das Frequenzspektrum des Schallwellensendesignals (S, S') eine Frequenzkomponente oder einen Spektralbereich aufweist, dessen maximale Frequenz kleiner ist als die untere Grenzfrequenz (f) für die erste Obermode,(c) bei dem innerhalb der Rohrleitung (1) reflektierte Anteile (S, S, S, S', S', S') des Schallwellensendesignals (S, S') als Schallwellenempfangssignal (E, E') detektiert werden, und(d) bei dem die Rohrleitung (1) durch eine Auswertung des Schallwellenempfangssignal (E, E') in Bezug auf das Schallwellensendesignal (S, S') hinsichtlich des Vorhandenseins von Schallwellenreflexionen (S, S, S, S', S', S') verursachenden Reflexionsorten entlang der Rohrleitung (1) untersucht wird,(e) wobei mittels der Auswertung des Schallwellenempfangssignals (E, E') zumindest jeweils der Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet,(f) dass die Schallgeschwindigkeit (c) der Grundmode bei der aktuellen Temperatur innerhalb der Rohrleitung (1) unter Verwendung eines Schallwellenmesssignals ermittelt wird, welches eine Frequenz oder ein Frequenzspektrum aufweist, bei dem das Schallwellenmesssignal innerhalb der Rohrleitung (1) mit ausreichender Genauigkeit als ebene Schallwelle behandelt werden kann, wobei hierzu die Laufzeiten des Schallwellenmesssignals über eine vorbekannte Strecke (L) in beiden Richtungen gemessen wird,(g) dass die so ermittelte Schallgeschwindigkeit (c) einer ebenen Schallwelle gleich der tatsächlichen Schallgeschwindigkeit der Grundmode bei der aktuellen Temperatur innerhalb der Rohrleitung (1) gesetzt wird, und(h) dass die so bestimmte Schallgeschwindigkeit zur Bestimmung des Abstand (I) eines Reflexionsortes von dem Einspeisepunkt verwendet wird.
Vorrichtung und Verfahren zur optischen Messung der Entfernung eines Objekts (DE102007060966A1)
(2009)
Eine Vorrichtung zur optischen Messung der Entfernung eines Objekts weist eine Quelle zur Aussendung optischer Strahlung, die eine eine optische Strahlung transportierende Lichtleitfaser aufweist, ein optisches Element, welches die optische Strahlung fokussiert und auf das Objekt abbildet, und einen Empfänger auf, der die optische Strahlung empfängt und in ein elektrisches Signal zur Weitergabe an eine Steuereinrichtung umwandelt. Die Lichtleitfaser ist mittels einer Verschiebeeinrichtung relativ zu dem optischen Element verschieblich. Ein Abschnitt der Lichtleitfaser führt zu dem Empfänger und ist mittels einer Kopplungseinrichtung mit einem von der Quelle zur Aussendung optischer Strahlung ausgehenden Abschnitt der Lichtleitfaser zu einer einzigen, mittels der Verschiebeeinrichtung verschieblichen Lichtleitfaser gekoppelt.
The device (1) has a detection unit (38) that is provided for detecting two electromagnetic radiations that are radiated by a light source (10) after partial radiography of a medium with applied magnetic field (44). A determination unit (40) is provided for determining a phase relation between the two detected electromagnetic radiations. An evaluation unit (46) is provided for determining a concentration value of a magneto-optic substance in the medium on the basis of the determined phase relation. Independent claims are also included for the following: (1) a method for determining concentration value of a magneto-optic substance in a medium (2) a computer program product for performing a method for determining concentration value of a magneto-optic substance in a medium.
Holographische Verfahren
(2009)
Seit einigen Jahren arbeitet der Autor theoretisch und experimentell an Verfahren der Computerholographie. Modifizierte LCD-Displays lassen sich sowohl als Amplituden- als auch als Phasenhologramme nutzen, hochauflösende CCD-Kameras stehen zur Verfügung, die erforderlichen hohen Rechenleistungen sind ebenfalls verfügbar, all das zu relativ geringen Kosten. Damit werden holographische Verfahren in vielen Bereichen zu einer interessantenAlternative zu bestehenden Verfahren und eröffnen teilweise auch ganz neue Möglichkeiten. Der Artikel soll einen Überblick über die grundsätzlichen Zusammenhänge geben. Die erforderliche Mathematik ist recht komplex, insbesondere, wenn es um schnelle Verfahren geht, und Gegenstand aktueller Forschung. Auf eine eingehende Darstellung der Mathematik und Signalverarbeitung wird aus Platzgründen verzichtet.
Luftbilder und Magnetfeldkarten – der Hochschul-Helikopter fotografiert aus der Vogelperspektive
(2010)
Der autonom und geregelt fliegende Helikopter der Hochschule Offenburg eignet sich als Träger für unterschiedliche Sensoren. Natürlich ist die naheliegendste Anwendung, mit einer Digitalkamera Luftaufnahmen zu machen. Abbildung 2.4-1 zeigt eines der Ergebnisse der ersten Luftbildflüge: Der Campus der Hochschule Offenburg von oben, aufgenommen mit einer digitalen Filmkamera mit entsprechend geringer Auflösung. Um bessere Ergebnisse zu erzielen, wurde inzwischen eine digitale Panoramakamera mit einem Leica-Objektiv und ca. 10 Mio. Pixel beschafft.
A method for determining properties of a pipeline includes feeding a sound wave signal at a predetermined feed point into the pipeline so that the sound wave signal propagates in an axial direction of the pipeline. The frequency spectrum of the transmitted sound wave signal has a frequency component or a spectral range with a maximum frequency that is smaller than the lower limit frequency for the first upper mode. Reflected portions of the transmitted sound wave signal are detected as received sound wave signal and are evaluated with regard to the transmitted sound wave signal to determine at least the distance of each reflection site from the feed point.
An investigation is underway regarding the usefulness of altazimuth-mounting telescopes' incorporation of laser gyros for pointing and fiber gyros with extremely small random-walk coefficient for telescope inertial stabilization during tracking. A star tracker is expected to help stabilize long-term gyro bias. Gyro and telescope specifications have been derived by means of computer simulations and systems analyses.
The prototype of an optical gyro encoder (OGE) has been successfully tested on the NTT telescope in September '93. The OGE consists of a ring laser gyro and a fiber optic gyro with their input axis parallel. The gyro outptu signals are compensated for earth rotation and misalignment and are subsequently integrated to get the angles. An adaptive digital control loop locks the fiber optic gyro to the laser gyro data. Thus the combined output has the precision of the laser gyro and the low noise of the fiber optic gyro. Specifically, the bias stability is better than 2 X 10-3 deg/h, the scale factor accuracy better than 1 ppm, the random walk coefficient better than 5 X 10-4 deg/(root)h and the resolution better than 3 X 10-4 arcsec. The OGE has been mounted in the altitude and in the azimuthy axis of the telescope. The data were compared with the telescope disk encoder data. The test data show that the pointing accuracy is about 1 arcsec and the tracking accuracy 0.1 arcsec over a time of 30 seconds. This accuracy is sufficient for the very large telescope, for instance.
An der Hochschule Offenburg wird ein autonomer Hubschrauber entwickelt. Die Zelle besteht aus einem kommerziellen Modellhubschrauber Typ Align TREX 600. Als Antrieb dient ein bürstenloser 1.6-kW-Elektromotor mit ca. 40.000 U/min, der von einem 22-V-Lithium-Polymer-Akkumulator mit 5 Ah Speicherkapazität gespeist wird. Das Abfluggewicht des Hubschraubers beträgt ca. 3 kg. Sein Hauptrotor ist ein Zweiblattrotor mit Bell-Hiller-Mechanik. Der Heckrotor wird über einen Zahnriemen von der Hauptrotorwelle abgehend angetrieben. Der Hubschrauber ist autorotationsfähig. <br>Für die Flugregelung wurde ein Kurs-Lagereferenzsystem entwickelt. Die eigentliche Flugregelung sowie die Datenerfassung der Sensoren erfolgt über zwei Atmega128-Mikroprozessoren. Der Hubschrauber ist mit einem Datenlink über Bluetooth mit einem PC am Boden verbunden.
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit war es, die Fähigkeiten des LDC1000 EVM von Texas Instruments (TI) zur hochauflösenden induktiven Distanzmessung, integriert in ein Kraftmesssystem, als Alternative zur Dehnungsmessung mit Dehnungsmessstreifen zu untersuchen. Hierzu wurden zunächst Versuche an einem Wegmessaufbau bezüglich Auflösung, Rauschverhalten und der Qualitätsmerkmale für messtechnische Systeme wie Nullpunktstabilität, Linearität und Hystereseverhalten durchgeführt. Anschließend diente eine entworfene Druckmessdose, mit applizierten Dehnungsmessstreifen als Referenz, zur weiteren Untersuchung der Qualitätsmerkmale und zur Optimierung des LDC1000-Systems. Als Messobjekte zur Abstandsmessung kamen die Werkstoffe AlMgSi0,5, St37, AlCu4Mg1 und 1.4305 verschiedener Geometrien zum Einsatz. Die Ergebnisse bestätigen die Angabe von TI zur Sub-Mikrometer-Auflösung des Systems, ein relativ hoher Rauschanteil beschränkt allerdings die Genauigkeit. Die Resultate der Untersuchungen von Nullpunktstabilität und Hystereseverhalten lassen einen Einsatz im Bereich der Kraftmesstechnik unter gewissen Voraussetzungen zu, das nichtlineare Verhalten der induktiven Wegmessung hingegen macht eine nachträgliche Linearisierung der Messwerte unumgänglich. Diese Bachelorarbeit richtet sich an all diejenigen, die sich detallierter mit Alternativen zur Dehnungsmessung auseinandersetzen oder genauere Untersuchungen zum LDC1000 EVM von TI durchführen.
Transthoracic impedance cardiography (ICG) is a non-invasive method for determination of hemodynamic parameters. The basic principle of transthoracic ICG is the measurement of electrical conductivity of the thorax over the time. The aim of the study was the analysis of hemodynamic parameters from healthy individuals and the evaluation of various hemodynamic monitoring devices. Fourteen men (mean age 25 ± 4.59 years) and twelve women (mean age 24 ± 3.5 years) were measured during the cardiovascular engineering laboratory at Offenburg University of Applied Sciences, Offenburg, Germany. The ICG recordings were measured with the devices CardioScreen 1000, CardioScreen 2000 and TensoScreen with the corresponding Software Cardiovascular Lab 2.5 (Medis Medizinische Messtechnik GmbH, Illmenau, Germany). In order to create identical frame conditions, all measurements were recorded in the same position and for the same duration. Various positions were simulated from horizontal lying position to vertical standing position. Altogether, more than 30 hemodynamic parameters were measured.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Fräsroboter zu konstruieren, der kompakter und leichter sein soll als ein bereits im Labor CompAssMed existierender Fräsroboter. Für den neuen Fräsroboter sollte zusätzlich eine Ansteuerung programmiert werden. Mit der Ansteuerung soll es möglich sein, die Fräserspitze im Arbeitsraum des Fräsroboters programmgesteuert zu positionieren. Eine Augmented-Reality-Brille soll evaluiert werden, um ihre Integrationsfähigkeit in das Labor zu untersuchen. Alle Ziele wurden erreicht. Das Gewicht des neuen Fräsroboters ist 75 % geringer und er hat eine 85 % kleinere Grundfläche als der vorhandene Fräsroboter. Die Ansteuerung des neuen Fräsroboters, wurde als MATLAB-Skript realisiert und ist funktional. Die Evaluierung der Augmented-Reality-Brille wurde mit dem Ergebnis durchgeführt, dass sie nicht in die Softwareinfrastruktur des Labors CompAssMed integriert werden kann.
Ziel dieses Beitrages ist es, aufzuzeigen, daß ökologische Aspekte bei der Geräteherstellung durchaus nicht ökonomischen Aspekten entgegenstehen. Dazu müssen der gesamte Lebenszyklus eines Gerätes in die ökologische und ökonomische Bilanz einbezogen und die Material- und Energiekreisläufe bewertet werden. Der Material- und Energiekreislauf beinhaltet die Gerätehersteller, die Anwender, und die Entsorger/Recyclingfirma. Die Medien-Branche zum Beispiel besitzt die Möglichkeit beim Einkauf, Gebrauch, bei der Wartung und schließlich bei der Entsorgung der elektronischen Geräte umweltgerechte Lösungen zu suchen und zu fördern. Die Firma Burda hat z.B. einige Untersuchungen unter ökologischen Aspekten in der EBV der Prepress-Abteilung durchgeführt. Im Rahmen einer Diplomarbeit von A. Egg, FH Offenburg, wurde eine Öko-Bilanz für zwei unterschiedliche EBV-Systeme erstellt mit dem Ziel, den Ist-Zustand zu analysieren und unter ökologischen Aspekten eine Checkliste für den Einkauf zu erstellen.
Durch die Initiative des Medienhauses Burda in Südbaden laufen seit 1994 intensive Bemühungen, eine den Anforderungen der Informations-/Medientechnik adäquate Aus- und Weiterbildungskonzeption zu entwickeln. In Zusammenarbeit mit der FH Offenburg, mit der IHK, dem DIHT, dem Bundesverband Druck und dem Verband Papierverarbeitung und Druck Südbaden wurden die von Burda Druck konzipierten schulischen und betrieblichen Ausbildungsinhalte und -ziele zur Ausbildungsordnung 'Medienoperator' abgestimmt. Das förmliche Genehmigungsverfahren dazu läuft über den DIHT bei den zuständigen Ministerien in Bonn - eine Verabschiedung wird für Herbst '95 erwartet. Prinzipiell wird diese Ausbildung zielgerichtet die Weiterbildung zum 'Medien-Fachwirt' (etwa wie der bisherige Meister) und einen direkten Übergang zu einem FH-Studium (Medientechnik, bzw. Dipl. Ing. Medien) ermöglichen. Der Referent infomiert näher über die Konzeption und Ziele dieser neuen Ausbildungsordnung
Bei der Produktion von Solarzellen aus multikristallinem Silizium haben Defekte aus der Kristallisationsphase starken Einfluss auf die Materialqualität der Wafer und damit auf den Wirkungsgrad der späteren Solarzelle. Ein Verständnis des Kornwachstums in multikristallinem Silizium während des Kristallisationsprozesses kann zur Optimierung desselben beitragen. In dieser Arbeit werden Methoden untersucht, optische Flüsse zwischen Korngrenzenbildern multikristalliner Si-Wafer mittels neuronaler Netze zu berechnen. Hierfür wird die Architektur eines ausgereiften faltungsbasierten neuronalen Netzes zur optischen Fluss-Berechnung genutzt und durch angepasstes Training auf Waferstrukturen zugeschnitten. Dies umfasst die Synthese eigener, auf Waferbilder basierender Trainingsdaten und das Training mit einer angepassten Fehlerfunktion zur Bewertung der Zuordnungsgenauigkeit von Körnern zwischen Wafern durch den optischen Fluss. Beide Maßnahmen zusammen führen zu einer Reduktion des Zuordnungsfehlers von Körnern zwischen Waferbildern um 45 % gegenüber einem hochoptimierten, auf allgemeine optische Flüsse trainierten Modell basierend auf demselben Netzwerk. Die geschätzte Zuordnungsgenauigkeit des besten Modells beträgt 92,4 % der Pixel der Korngrenzenbilder eines Wafers. Weiteres Verbesserungspotenzial ist vorhanden.
In der vorliegenden Bachelorarbeit geht es um den Entwurf eines Dauerfestigkeitsprüfstands für Kraftsensoren, deren Messprinzip auf Dehnmessstreifen basiert. Ziel des Dauerfestigkeitsprüfstands ist es, die in der Konstruktionsphase simulierten Ergebnisse für die Dauerfestigkeit der Sensoren nachzuweisen. Erst dadurch sind optimale Verbesserungen der Messkörpergeometrien möglich.
In large aircrafts the cabling is very complex and often causes reliability problems. This is specially true for modern In-flight Entertainment (IFE) systems, where every passenger can select a preferred movie, play computer games or be able to communicate with other travellers. Due to EMC problems, wireless communication systems (WiFi etc.) didn't succeed in solving these problems. In this paper an innovative communication system is proposed which perfectly supplements an aircraft IFE system. The key innovation of this system is to use structures that are essential parts of the airframe for data transfer, such as seat rails. Those rails consist of rectangular shapes and could easily be modified to fulfill the function of waveguides for microwaves. A waveguide as part of the seat rail would provide enormous benefits for aircrafts, such as a large bandwidth and consequently high data rates, no problems with EMC, unlimited flexibility of seat configuration, mechanical robustness with associated increase of reliability and a few additional advantages related to aircrafts such as reduction of weight and costs.
Since cabling is very complex and often causes reliability problems in aircrafts new approaches which base on wireless technologies are highly desired. In this paper an innovative communication system is proposed that uses the essential elements of the airframe for data transfer. The communication is based on the wireless standard for Digital Video Broadcasting (DVB) and enables high data rates, which are required for the in-flight entertainment system as an example of use.
Radio frequency (RF) power amplifiers (PA) are the most power consuming components of a mobile communications unit. They are used to convert the DC power from the battery into RF power delivered to the antenna. In a cell phone it becomes very important to use highly efficient power amplifiers, such as Class C and Class E PAs, to increase the talk time which is directly proportional to the battery life. On the other hand, these RF PAs are inherently nonlinear and produce spectral regrowth and other undesirable effects.
Die vorliegende Bachelorarbeit beschreibt die Erstellung einer Anwendung, die es ermöglicht, einen Roboterarm mithilfe eines haptischen Geräts zu steuern. Zudem wird die Kraftrückkopplung des haptischen Geräts, abhängig von der wirkenden Kraft des Roboterarms, implementiert.
Zur Realisierung dieser Anforderungen wurden zwei Programme erstellt; diese beiden Programme sind über eine TCP Verbindung miteinander verbunden. Programm 1 stellt die haptische Umgebung bereit, Programm 2 die Robot Operating System Node, mit welcher die Daten zum Roboter gesendet und Daten vom Roboter empfangen werden können.
Die in dieser Arbeit erstellten Programme wurden mithilfe von Test Nodes überprüft und leiten die Position der haptischen Umgebung weiter. Die Kraftrückkopplung des haptischen Geräts ist ebenfalls vorhanden und integriert.
Ein Testlauf mithilfe eines simulierten Roboterarms konnte erfolgreich durchgeführt werden.
The application of leaky feeder (radiating) cables is a common solution for the implementation of reliable radio communication in huge industrial buildings, tunnels and mining environment. This paper explores the possibilities of leaky feeders for 1D and 2D localization in wireless systems based on time of flight chirp spread spectrum technologies. The main focus of this paper is to present and analyse the results of time of flight and received signal strength measurements with leaky feeders in indoor and outdoor conditions. The authors carried out experiments to compare ranging accuracy and radio coverage area for a point-like monopole antenna and for a leaky feeder acting as a distributed antenna. In all experiments RealTrac equipment based on nanoLOC radio standard was used. The estimation of the most probable path of a chirp signal going through a leaky feeder was calculated using the ray tracing approach. The typical non-line-of-sight errors profiles are presented. The results show the possibility to use radiating cables in real time location technologies based on time-of-flight method.
In this work, we consider a duty-cycled wireless sensor network with the assumption that the on/off schedules are uncoordinated. In such networks, as all nodes may not be awake during the transmission of time synchronization messages, nodes will require to re-transmit the synchronization messages. Ideally a node should re-transmit for the maximum sleep duration to ensure that all nodes are synchronized. However, such a proposition will immensely increase the energy consumption of the nodes. Such a situation demands that there is an upper bound of the number of retransmissions. We refer to the time a node spends in re-transmission of the control message as broadcast duration. We ask the question, what should be the broadcast duration to ensure that a certain percentage of the available nodes are synchronized. The problem to estimate the broadcast duration is formulated so as to capture the probability threshold of the nodes being synchronized. Results show the proposed analytical model can predict the broadcast duration with a given lower error margin under real world conditions, thus demonstrating the efficiency of our solution.
High-precision signal processing algorithm to evaluate SAW properties as a function of temperature
(2013)
This paper presents a signal processing algorithm which accurately evaluates the SAW properties of a substrate as functions of temperature. The investigated acoustic properties are group velocity, phase velocity, propagation loss, and coupling coefficient. With several measurements carried out at different temperatures, we obtain the temperature dependency of the SAW properties. The analysis algorithm starts by reading the transfer functions of short and long delay lines. The analysis algorithm determines the center frequency of the delay lines and obtains the delay time difference between the short and long delay lines. The extracted parameters are then used to calculate the acoustic properties of the SAW material. To validate the algorithm, its accuracy is studied by determining the error in the calculating delay time difference, center frequency, and group velocity.
Die immer weitreichenderen Anwendungen des Smart Metering und des Smart Grid stellen immer höhere Anforderungen an Kommunikationstechnologien, die die Zielkonflikte aus Echtzeitfähige, Stabilität, Kosten und Energieeffizienz möglichst anwendungsoptimiert und auf einem immer höheren Niveau lösen. Insbesondere im Bereich der so genannten Primärkommunikation zwischen einem Sensor- oder Aktorknoten und einem Datensammler mit Gatewayfunktionalität konnten in den vergangenen Jahren wesentliche Fortschritte erzielt werden. Zu nennen sind hierbei insbesondere die Aktivitäten der ZigBee Alliance rund um den offenen Spezifikationsprozess des ZigBee Smart Energy Profiles (SEP) und der OMS-Gruppe beim ZVEI, die auf dem Wireless M-Bus nach EN13757-4 aufbauen, der sich seinerseits lebhaft und zielgerichtet weiter entwickelt. Der Beitrag diskutiert die vorhandenen Einschränkungen und die verfügbaren Lösungsansätze. Er illustriert diese anhand einiger öffentlich geförderter Projekte, an denen das Team des Autors beteiligt ist.
In dem Maße, in dem sich die industrielle Automatisierung verändert, verändern sich auch die Anforderungen an die Sicherheit. Neben der funktionalen Sicherheit rückt dabei immer mehr die Datensicherheit in den Mittelpunkt. Als „best practice“ bietet es sich an, bewährte Sicherungstechniken aus der IT auch in der industriellen Kommunikation einzusetzen.
This paper presents the elements and the results from the European research project inCASA (Integrated Network for Completely Assisted Senior Citizen’s Autonomy), which designed and implemented a seamless integration of heterogeneous systems and network protocols for regionally distributed telecare and telehealth applications. The integration includes a multitude of physical interface, the transcoding of data models using embedded middleware, and a backend system with open interfaces. The implementation was verified in field tests in five European countries.
Immer mehr Anwendungen der Heim- und der Gebäudeautomatisierung werden vernetzt, weil damit erweiterte Funktionen ermöglicht oder Kosten gespart werden können. Dabei führt eine Reihe von Aspekten zu einem erhöhten Risiko für diese vernetzten Systeme. Gegenwärtig arbeiten verschiedene Gruppen an Sicherheitslösungen für die vernetzte Heim- und Gebäudeautomatisierung. Der Beitrag gibt einen Überblick über diese Aktivitäten und zeigt die wesentlichen Entwicklungsrichtungen auf.
Während neue Komponenten für „Short Range Wireless Networks“ längere Zeit eher moderate technische Fortschritte gebracht haben, sind in jüngerer Zeit einige außerordentlich interessante strategische Entwicklungslinien deutlich geworden, die in diesem Beitrag an Hand von konkreten Produktbeispielen vorgestellt werden.
Home Care Applications and Ambient Assisted Living become increasingly attractive. This is caused as well by market pull, as the number of elderly people grows monotonously, as well as by technology push, as technological advances and attractive products pave the way to economically advantageous offerings. However, in real-life applications, a significant number of challenges remain. Those include seamless communication between products from different supplier, due to the lack of sufficiently standardized solutions, energy budgets, and scalability of solutions. This paper presents the experience from the InCASA project (Integrated Network for Completely Assisted Senior Citizen's Autonomy), where architectures for heterogeneous physical and logical communication flows are examined.
The communication technologies for automatic meter reading (smart metering) and for energy production and distribution networks (smart grid) have the potential to be one of the first really highly scaled machine-to-machine-M2M-applications. During the last years, two very promising developments around the wireless part of the smart grid communication were initialized, which possibly could have an impact on the network architectures and the markets far beyond Germany and far beyond energy automation. Besides the specification of the OMS Group of a security extension to the Wireless M-Bus protocol (EN13757-4), the German Federal Office for Information Security (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, BSI) has designed a Protection Profile (PP) and a Technical Directive (TR) for the communication unit of an intelligent measurement system (Smart Meter Gateway), which were released in March 2013. This design uses state of the art technologies and prescribes their implementation in real-life systems. At first, the proposed paper will present the most important characteristics of this architecture. It will then give an insight into the implementation of the OMS security protocols, which imply the usage of a mutually authenticated SSL protocol also in the Local Metrological Network. This is achieved with the help of an additional Authentication and Fragmentation Layer (AFL). This secure communication will be terminated in a BSI conformant secure smart meter gateway, which is developed in a different project and described in the second step. Finally, the contribution will discuss the integration of such a metering network into an overall telecommunication network and PKI infrastructure.
The communication technologies for automatic me-ter reading (smart metering) and for energy production and distribution networks (smart grid) have the potential to be one of the first really highly scaled machine-to-machine-(M2M)-applications. During the last years two very promising devel-opments around the wireless part of smart grid communication were initialized, which possibly have an impact on the markets far beyond Europe and far beyond energy automation. Besides the specifications of the Open Metering System (OMS) Group, the German Federal Office for Information Security (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik, BSI) has designed a protection profile (PP) and a technical directive (TR) for the communication unit of an intelligent measurement sys-tem (smart meter gateway), which were released in March 2013. This design uses state-of-the-art technologies and prescribes their implementation in real-life systems. At first sight the expenditures for the prescribed solutions seem to be significant. But in the long run, this path is inevitable and comes with strategic advantages.
Automatic Meter Reading (AMR) is a major enabler for the upcoming smart grid. Potentially, it will be one of the first really large-scale M2M-communication solutions for sensor applications.
To date, the definition of the standardized communication stacks for Local Metrological Network (LMN) in AMR is still ongoing. This holds true both for ZigBee Smart Energy Profile and for Wireless M-Bus according to EN 13757. During this process, there is the necessity for flexible, albeit optimized solutions, which support the different existing and upcoming versions of the communication protocols. In the case of Wireless M-Bus, the major contender for European and possibly Asian installations, this is valid not only for the different operation modes (C-, N-, P-, Q-, R-, S-, and T-modes), which work in different frequencies (i.e. 868 MHz, 433 MHz, and 169 MHz) but also for the application layer, where additional bodies, like EN137575, Open Metering System (OMS) Group, or national bodies follow their approaches.
This contribution describes requirements, design techniques and experiences from the development of highly efficient Wireless M-Bus protocol stacks with support of good flexibility and portability between microcontroller platforms and RF-transceivers. The presented approach is not limited to the use of modern software engineering design processes, as such, but also includes essential additional features like testing or simulation, as well as tools for commissioning and monitoring.
Die Energiewende ist ein elementares Thema, für Deutschland wie auch für viele andere Regionen weltweit. Bei der Bereitstellung effizienter und stabiler Verteilnetze stellen Kommunikationslösungen einen zentralen Baustein dar, um auf der Grundlage eines zeitnahen Monitorings koordinierte Regelalgorithmen zu realisieren. Dies gilt für alle Ebenen der Versorgung, wobei aus Sicht der Kommunikationstechnik die unterste Ebene der Verteilnetze am interessantesten ist: Hier sind die anspruchsvollsten Anforderungen im Hinblick auf die Kosten- und die Energieoptimierung der Kommunikationsknoten sowie die Administrierbarkeit, die Stabilität und die Skalierbarkeit der Gesamtlösung zu berücksichtigen. Das Steinbeis-Transferzentrum Embedded Design und Networking an der Hochschule Offenburg unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Axel Sikora hat in verschiedenen Projekten mit renommierten Partnern umfangreiche Lösungen für diese sogenannte Primärkommunikation entwickelt.
Die Kommunikationstechnik für die Zählerfernauslesung (Smart Metering) und für die Energieerzeugungs- und -verteilnetze (Smart Grid) hat das Potenzial, zu einer der ersten hoch skalierten M2M-Anwendungen zu werden. In den vergangenen Jahren konnten zwei vielversprechende Entwicklungen im Umfeld der drahtlosen Kommunikation für die Smart-Grid-Kommunikation vorbereitet werden, die das Marktgeschehen über Deutschland und über die Versorgungstechnik hinaus beeinflussen könnten. Neben der Spezifikation der OMS-Gruppe ist die Erarbeitung eines Schutzprofils (Protection Profile, PP) sowie einer Technischen Richtlinie (TR) für die Kommunikationseinheit eines intelligenten Messsystems (Smart Meter Gateway) durch das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) zu nennen. Diese greifen, wie der Beitrag beschreibt, den Stand der Technik auf und geben praxisorientierte Umsetzungen vor.
The Internet of Things (IoT), ubiquitous computing and ubiquitous connectivity, Cyber Physical Systems (CPS), ambient intelligence, Machine-to-Machine communication (M2M) or Car-to-Car (C2C)-communication, smart metering, smart grid, telematics, telecare, telehealth – there are many buzzwords around current developments related to the Internet.
This contribution gives an overview on such IoT-applications, as they are already used today to improve the availability of information, increase efficiency, push system limits and extend the value chain. At a closer look, the economic and technical development can be separated into different phases. It is interesting that we are currently at the threshold to a new phase, with decentralized and cooperative communication and control nodes as cornerstones. Thus, embedded systems and their connectivity are in the middle of the scene.
This recent development is described along with some example projects from the author’s team which are used in industrial automation, energy supply and distribution (home automation and smart metering), traffic engineering (cooperative driver assistance systems), and in telehealth and telecare.
Due to climate change and scarcity of water reservoirs, monitoring and control of irrigation systems is now becoming a major focal area for researchers in Cyber-Physical Systems (CPS). Wireless Sensor Networks (WSNs) are rapidly finding their way in the field of irrigation and play the key role as data gathering technology in the domain of IoT and CPS. They are efficient for reliable monitoring, giving farmers an edge to take precautionary measures. However, designing an energy-efficient WSN system requires a cross-layer effort and energy-aware routing protocols play a vital role in the overall energy optimization of a WSN. In this paper, we propose a new hierarchical routing protocol suitable for large area environmental monitoring such as large-scale irrigation network existing in the Punjab province of Pakistan. The proposed protocol resolves the issues faced by traditional multi-hop routing protocols such as LEACH, M-LEACH and I-LEACH, and enhances the lifespan of each WSN node that results in an increased lifespan of the whole network. We used the open-source NS3 simulator for simulation purposes and results indicate that our proposed modifications result in an average 27.8% increase in lifespan of the overall WSN when compared to the existing protocols.
Climate change and resultant scarcity of water are becoming major challenges for countries around the world. With the advent of Wireless Sensor Networks (WSN) in the last decade and a relatively new concept of Internet of Things (IoT), embedded systems developers are now working on designing control and automation systems that are lower in cost and more sustainable than the existing telemetry systems for monitoring. The Indus river basin in Pakistan has one of the world's largest irrigation systems and it is extremely challenging to design a low-cost embedded system for monitoring and control of waterways that can last for decades. In this paper, we present a hardware design and performance evaluation of a smart water metering solution that is IEEE 802.15.4-compliant. The results show that our hardware design is as powerful as the reference design, but allows for additional flexibility both in hardware and in firmware. The indigenously designed solution has a power added efficiency (PAE) of 24.7% that is expected to last for 351 and 814 days for nodes with and without a power amplifier (PA). Similarly, the results show that a broadband communication (434 MHz) over more than 3km can be supported, which is an important stepping stone for designing a complete coverage solution of large-scale waterways.
In the field of smart metering it can be observed that standardized protocol, like Wireless M-Bus or ZigBee, enjoy a rapidly increasing popularity. For the protocol implementations, however, up to now, mostly legacy engineering processes and technologies are used, and modern approaches such as model driven design processes or open software platform are disregarded. Therefore, within the WiMBex project, it shall be demonstrated that it is possible to develop a commercial class Wireless M-Bus implementation following state-of-the art design process and using TinyOS as an open source platform. This contribution describes the overall approach of the project, as well as the state and the first experiences of the current work in progress.
Institute of Reliable Embedded Systems and Communication Electronics, Offenburg University of Applied Sciences, Germany has developed an automated testing environment, Automated Physical TestBeds (APTB), for analyzing the performance of wireless systems and its supporting protocols. Wireless physical networking nodes can connect to this APTB and the antenna output of this attaches with the RF waveguides. To model the RF environment this RF waveguides then establish wired connection among RF elements like splitters, attenuators and switches. In such kind of set up it’s well possible to vary the path characteristics by altering the attenuators and switches. The major advantage of using APTB is the possibility of isolated, well controlled, repeatable test environment in various conditions to run statistical analysis and even to execute regression tests. This paper provides an overview of the design and implementation of APTB, demonstrates its ability to automate test cases, and its efficiency.
The IEEE 1588 precision time protocol (PTP) is a time synchronization protocol with sub-microsecond precision primarily designed for wired networks. In this letter, we propose wireless precision time protocol (WPTP) as an extension to PTP for multi-hop wireless networks. WPTP significantly reduces the convergence time and the number of packets required for synchronization without compromising on the synchronization accuracy.
Energy and environment continue to be major issues of human mankind. This holds true on the regional, the national, and the global level. And it is one of the problems, where engineers and scientists in conjunction with political will and people's awareness, can find new approaches and solutions to save the natural resources and to make their use more efficient.