Názov výskumného projektu 2 - Referencia 2 SMARTRONIC s.r.o.:


„Výskum nových javov a pozorovateľných skutočností diagnostických systémov novej generácie v priemyslovej výrobe a v dopravnom priemysle“

Obdobie realizácie:
01/2018– 12/2023 (48 mesiacov)
Dosiahnutá úroveň technologickej pripravenosti (TRL):
Projekt bol ukončený na úrovni TRL 4, t. j. bol vyvinutý a úspešne overený funkčný laboratórny prototyp technológie  diagnostickéhých dopravných systémov.
Prioritná oblast domény: RIS3, 3-1: Inteligentné a prepojené senzory a zariadenia ☒
Presah: RIS3, 3-2: Zvýšenie úžitkovej hodnoty všetkých druhov údajov a databáz

Abstrakt a anotácia projekt

Výskum bol zameraný na nové fyzikálne javy a diagnostické princípy v oblasti optickej, optometrickej a fotometrickej diagnostiky pre priemyselnú výrobu a dopravný priemysel.
Projekt riešil nedostatok teoretických a praktických poznatkov v oblasti presnej diagnostiky materiálov, koľajového roštu a konštrukčných komponentov železničnej infraštruktúry.

Cieľom bolo vyvinúť a overiť laboratórne riešenia v oblasti:

• optických snímačov,
• laserových skenerov,
• inteligentných softvérových nástrojov,
• expertných systémov pre automatizovanú video inšpekciu a analýzu fyzikálnych parametrov v priemyselnej a dopravnej sfére.

Projekt priniesol zásadné poznatky pre bezpečnosť a spoľahlivosť železničnej dopravy, podporil rozvoj konceptov Smart Transport a Smart Energy a vytvoril predpoklady pre ich budúcu priemyselnú implementáciu.

Výsledky a prínosy projektu

• Vyvinutý funkčný prototyp digitálneho dvojčaťa diagnostického systému (TRL 4).
• Experimentálne overené algoritmy pre video inšpekciu koľajového roštu a diagnostiku materiálov.
• Výskum fyzikálnych javov pri bezkontaktnom meraní defektov železničných koľají a pražcov.
• Identifikácia parametrov materiálových chýb v priemyselnej výrobe a v dopravnom priemysle.
• Vývoj nových matematických a informatických metód pre spracovanie diagnostických dát.
• Architektúra inteligentných expertných systémov s využitím AI/ML a Big Data Analyses.
• Návrhy riešení pre kyberbezpečnosť diagnostických systémov a bezpečnú distribúciu dát.

Hmotné ciele a výstupy VaV projektu

1. Výskum a experimentálny vývoj pokročilých matematických metód a algoritmov pre identifikáciu diagnostických parametrov a materiálových defektov.
2. Výskum vlastností konštrukčných materiálov v priemyselnej a železničnej výrobe.
3. Zber a analýza dát z inteligentných senzorov, diagnostických a defektoskopických systémov.
4. Vývoj novej architektúry expertných systémov pre včasnú diagnostiku konštrukčných materiálov.
5. Vysoko-inovatívne riešenia pre spracovanie, vyhodnocovanie, interpretáciu a distribúciu diagnostických dát s priamym dopadom na bezpečnosť železníc, efektivitu priemyselnej výroby a udržateľný rozvoj.

Relevantnosť k RIS3 doménam (3-1 až 3-4)

• 3-1 Pokročilé priemyselné technológie: vývoj nových senzorických a diagnostických systémov.
• 3-2 Digitálne technológie a dátová ekonomika: AI, big data, digitálne dvojča, spracovanie diagnostických dát.
• 3-3 Dopravný priemysel a inteligentná mobilita: aplikácia vo video inšpekcii a bezpečnosti železničnej dopravy.
• 3-4 Energetika a Smart riešenia: prepojenie diagnostických systémov s konceptmi Smart Transport a Smart Energy.

Popis/Anotácia základného priemyselného výskumu a experimentálneho vývoja:

Fyzikálna podstata systémov optickej, optometrickej a fotometrickej diagnostiky materiálov v priemyslovej výrobe a v dopravnom priemysle v súčasnosti doznáva revolučné zmeny. Na vedeckom trhu nie je dostatok teoretických a praktických informácií o principiálnych zmenách tejto vednej oblasti.

Extrémna precíznosť a vysoko-efektívne materiály, ktoré sa v súčasnosti používajú pri konštrukcii rôznych zariadení na diagnostiku a defektoskopiu materiálov a ich parametrov, vyžadujú nový výskum javov a z výskumu odvodených poznatkov, ktoré sa získajú pomocou rôznych typov optických zariadení a k tomu vyvíjaných softvérových nástrojov a elektronických expertných systémov. Výskumom inteligencie a experimentálnym vývojom diagnostických systémov dochádza k zachyteniu a objavovaniu nových možností, nových nepoznaných poznatkov o podstatných základoch javov a o procesoch vedúcich k spresneniu telemetrických, optometrických a fotometrických fyzikálnych vlastností metrologických zariadení. 

Diagnostika koľajového roštu a iných komponentov a materiálov, ktoré sa používajú pri výstavbe a prevádzke železničnej dopravnej cesty, vyžadujú výskum najpresnejších meracích zariadení sledujúcich fyzikálne parametre v priemyselne výrobe, ale aj v dopravnom priemysle, dôležitých pri prevádzkovaní železníc alebo výrobe materiálov v dopravnom priemysle. Nová generácia  informačných a komunikačných technológií (IKT) a zberu dát z inteligentných senzorov, diagnostických, metrologických a defekoskopických systémov v priemysle je priamo úmerne závislá na prudkom raste objavov v oblasti fyzikálnej podstaty zachytávania informácií z kamerových systémov, z materiálových snímačov, laserových skenerov a excelentných informačných platforiem, ktoré musia byť vzájomne integrované. Dátové hospodárstvo a bezpečnosť IKT v oblasti diagnostiky a metrológie je súčasťou tejto výskumnej platformy, pretože nové, dosiaľ nepoznané, poznatky, metadáta a dáta, ktoré masívne produkujú diagnostické technológie a manipulácia s nimi majú ďalekosiahle technické, informačné, legislatívne i forenzné dopady na prípadných užívateľov nových objavov. Namerané  diagnostické dáta na základe parametrizácie materiálov napr. koľajníc, sú kľúčovým podkladom pre hodnotenie stavu tratí a z toho plynúcich činností. Ide o plánovanie údržby, zaistenie rozvoja a bezpečnosti tratí v dlhodobom horizonte. So zvyšujúcou sa rýchlosťou na tratiach naberá diagnostika tratí, koľají a konštrukčných materiálov (koľajové roštu) stále väčší význam, pretože je nevyhnutným článkom zaistenia bezpečnosti železničných tratí. Vyššia rýchlosť prechádzajúcich súprav kladie vyššie nároky na kvalitu a spoľahlivosť tratí a na zaistenie ich prevádzkyschopnosti. Základný výskum nášho projektu je orientovaný na nové fyzikálne javy v oblasti video inšpekcie koľajového roštu, materiálov koľajníc, vrátane snímania stykov koľají, povrchových chýb koľají, kompletnosti a trhlín pražcov, kompletnosti a správnej polohy upevňovadiel koľajníc. 

Súbor všetkých technologických, technických optometrických, fotometrických, telemetrických a telematických prvkov ako i hardvérových a softvérových komponentov tvorí unikátne výskumné dielo využiteľné pre ďalšie oblasti technických a priemyselných vied. Spôsob, akým bude celý základný výskum riešený, vedený a získané nové poznatky  implementované v celom technickom a technologickom IKT riešení budú  unikátnym vedecko-výskumným počinom.

Hmotné ciele VaV projektu:

1. Výskum a experimentálny vývoj pokročilých matematických metód a počítačových algoritmov pre identifikáciu diagnostických parametrov v priemysle a defektov na konštrukčných materiáloch v železničnom priemysle,

2. Výskum vlastností a parametrov materiálových vád a chýb v priemyselnej výrobe na konštrukčných materiáloch esenciálnych pre výstavbu železničnej dopravnej cesty, 

3. Identifikácia a vývoj nových znalostí a javov vo fyzike, informatike a IKT technológiách na báze zberu dát z inteligentných senzorov, diagnostických a metrologických zariadení a defektoskopických systémov v koľajovej doprave a železničnom priemysle, 

4. Výskum v oblasti novej architektúry expertných systémov na včasnú diagnostiku konštrukčných materiálov v železničnom priemysle za pomoci vysokej úrovne poznania spracovania a vyhodnocovania dát a metadát,

5. Špičkové vysoko-inovatívne riešenia pri výskume spracovaní, vyhodnocovaní, interpretovaní a distribúcií diagnostických a defektoskopických metadát a dát ovplyvňujúce výrobné procesy, stavebné procesy a dopravnú bezpečnosť na železnici a pre dosiahnutie úrovne Smart Transport a Smart Energy.