فهرست مطالب

روشهای هوشمند در صنعت برق - پیاپی 29 (بهار 1396)

فصلنامه روشهای هوشمند در صنعت برق
پیاپی 29 (بهار 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/04/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سارا نصیریان، فرهاد فغانی* صفحات 3-12
    پروتکل های مسیریابی سلسله مراتبی از نظر مصرف انرژی عملکرد بهتری در مقایسه با سایر پروتکل ها از خود به نمایش گذاشته اند. در این مقاله پروتکلی برپایه ی تقسیم مساحت شبکه به چندین قطاع و دو سطح و انتخاب سرخوشه های مناسب از سطح نزدیک به ایستگاه مرکزی با هدف کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه، پیشنهاد شده است. به منظور کاهش جریان معکوس داده از سمت ایستگاه مرکزی، از یک ساختار درختی در هر قطاع بهره گرفته شده است. علاوه بر این با گذشت زمان و مواجهه با گره های مرده پروتکل امکان جابجایی مرز مابین دو سطح را در اختیار قرار می دهد. نتایج شبیه سازی به درستی گویای بهبود عملکرد پروتکل پیشنهادی TSBC نسبت به پروتکل مشهور LEACH، بسیاری از نسخه های توسعه یافته ی آن از جمله LEACH Multi-Hop و تعداد کثیری از پروتکل های مرسوم مسیریابی از حیث کاهش مصرف انرژی و افزایش طول عمر شبکه می باشد. یکی از خصوصیات طرح پیشنهادی که می تواند آن را به سهولت از سایر پروتکل های مسیریابی رجحان بخشد، پیشگیری از وقوع جریان معکوس داده از سمت ایستگاه مرکزی یا حداقل کاهش چشمگیر آن می باشد. فرمول خاصی که در پروتکل پیشنهادی جهت انتخاب سرخوشه مورد استفاده قرار می گیرد، می تواند از تخلیه ی متمرکز باتری در نقاط مختلف شبکه جلوگیری به عمل آورد. گفتنی است که این فرمول خاص را می توان جهت انتخاب سرخوشه در سایر پروتکل ها با هدف ایجاد تعادل در مصرف انرژی گره های مختلف به کار بست. شایان ذکر است که اتخاذ تدابیر خاص در پروتکل پیشنهادی تا حد زیادی از وقوع چندپارگی در شبکه جلوگیری به عمل آورده است.
    کلیدواژگان: شبکه حسگر بی سیم، مسیریابی سلسله مراتبی، درخت پوشای کمینه، سرخوشه
  • زینب عسگری، آوید آوخ*، سیدمحمود دانشور فرزانگان صفحات 13-24
    در این مقاله، به طراحی الگوریتم های مسیریابی چندپخشی و عوامل مؤثر بر ظرفیت، جهت بهبود میزان منابع مصرفی در شبکه های توری بی سیم مجهز به آنتن های جهت دار، پرداخته می شود. کاهش تعداد ارسال ها در هر درخت چندپخشی و کاهش مقدار تداخل بین درخت های متمایز، از جمله اهداف اصلی در مسئله مذکور است. در این راستا، با به کارگیری مزیت همه پخشی بی سیم در الگوریتم مسیریابی، تعداد کل ارسال ها در هر درخت چندپخشی کاهش داده می شود. برای دستیابی به هدف دوم نیز با مجهز کردن گره ها به آنتن های جهت دار و رادیوهایی که روی کانال های مجزا تنظیم شده اند، تداخل بین درخت های مسیریابی به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در این راستا، نشان داده خواهد شد که با کم کردن پهنای بیم آنتن های جهت دار، میزان تداخل بین درخت های چندپخشی نیز کم می شود. همچنین، با شبیه سازی روش های فوق برای آنتن های جهت دار با پهنای بیم های مختلف، کارآیی مطلوب این روش ها به اثبات خواهد رسید. مقایسه نتایج به دست آمده برای آنتن های جهت دار با نتایج به دست آمده برای آنتن های همه جهته، گویای این حقیقت است که مجهز کردن گره ها به آنتن های جهت دار، راهکار بسیار مناسبی برای کاهش تداخل و در نتیجه، استفاده هرچه بهتر از منابع رادیویی و افزایش گذردهی شبکه است.
    کلیدواژگان: شبکه های توری بی سیم چند کاناله چند رادیویی، مسیریابی چند پخشی، آنتن های جهت دار، مزیت همه پخشی بی سیم
  • نازلی زرگرپورفردین* صفحات 25-32
    در این مقاله، تاثیر پارامترهای طراحی در دیافراگم بر روی حساسیت میکروفن به منظور استفاده در کاربردهای پزشکی قابل کاشت ارائه گردیده است. پارامترهای متفاوتی از دیافراگم همچون شکل، ابعاد، ضخامت و فشارهای اعمالی مختلف بر روی دیافراگم در نظر گرفته شده است. تاثیر تغییرات در این پارامترها بر روی میزان جابجائی و استرس در انواع شکل دیافراگم ها مورد بحث و بررسی واقع شده است. به منظور طراحی بهینه، انواع شکل دیافراگم های پیشنهادی، از جهت پارامترهای در نظر گرفته شده در نرم افزار COMSOL شبیه سازی و آنالیز شده اند. با توجه به پارامترهای مورد بررسی، انواع اشکال دیافراگم مربعی، مستطیلی و بیضوی شکل با توجه به شرایط در نظر گرفته شده، دارای میانگین جابجائی مرکزی در محدوده فرکانس شنوائی انسان 20Hz-20KHz به ترتیب nm2. 6 ، nm 5. 5 و nm 130می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی ها بدین صورت می باشد که دیافراگم بیضوی شکل نسبت به اشکال دیگر مورد بررسی در این مقاله، برای کاربردهای پزشکی و امکان کاشته شدن، دارای کارائی بهینه و مطلوبی می باشد. به علاوه، ماده ی پیزوالکتریک مورد استفاده در طراحی دیافراگم PZT است.
    کلیدواژگان: سیستم میکروالکترومکانیکی (MEMS)، دیافراگم، جابجائی، ماده پیزوالکتریک، COMSOL
  • حمیدرضا جوادی*، حسین پورقاسم صفحات 33-40
    در این پژوهش الگوریتم جدیدی برای طبقه بندی تصاویر درموسکپی به دو نوع بدخیم و خوش خیم ارائه شده است. ابتدا یک مرحله
    پیش پردازش دو مرحله ای شامل فیلترگذاری جهت حذف نویز و فیلتر همومورفیک جهت ارتقاء کیفیت تصویر اعمال می شود. سپس با استفاده از روش آستانه گذاری Otsu ضایعه از نواحی سالم جدا می شود. سپس ویژگی های شکل و رنگ از تصویر قطعه بندی شده، استخراج می شود. ویژگی های رنگ مبتنی بر ممان های آماری سطوح رنگی کوانتیزه شده و هیستوگرام رنگی کوانتیزه شده تعریف شده اند. این ویژگی ها توزیع مولفه های مختلف رنگی در ناحیه عارضه پوستی را نشان می دهد. علاوه براین ویژگی های شکل با دو رویکرد متفاوت سعی در استخراج اطلاعات نواحی عارضه دارند. رویکرد اول، ویژگی هایی که مربوط به نحوه توزیع و گستردگی ناحیه است را نمایندگی می کند و رویکرد دوم، ویژگی هایی که مربوط به تغییرات لبه های عارضه است را بیان می کند. مجموعه این ویژگی ها، با استخراج اطلاعات همه جانبه از رنگ، شکل و ناحیه عارضه کمک به شناسایی نواحی خوش خیم از بدخیم می کند. در پایان نیز جهت انجام عمل شناسایی و طبقه بندی، چندین طبقه بند همچون KNN، Desision Tree، SVM و Adaboost بکار گرفته می شود. الگوریتم پیشنهادی بر روی یک پایگاه داده استاندارد و همچنین یک پایگاه داده تهیه شده شامل 200 تصویر مورد ارزیابی و آزمایش قرار می گیرد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که طبقه بندی با طبقه بند Adaboost دقت، صحت و حساسیت به ترتیب %96 و %7/96 و%95 را فراهم می کند.
    کلیدواژگان: سرطان پوست، تصویر درموسکپی، ضایعه پوستی
  • عباس عسگری، غلامرضا عرب *، عباس چترایی صفحات 41-52
    فرآیند تقطیر از فرآیندهای مهم در صنایع شیمیایی به شمار میرود و کاربرد وسیعی در این صنایع دارد. برج تقطیر به عنوان یک ابزار محبوب نزد مهندسان شیمی به منظور جداسازی مواد مورد استفاده قرار میگیرد و متداولترین روش در جداسازی مواد می باشد. ثابت نگه داشتن غلظت محصولات در برج تقطیر از دیدگاه کنترلی بسیار مهم است. کنترل این فرآیندهای پیچیده نیاز به روش های هوشمند دارد تا بتواند بر اساس رفتار سیستم، تصمیم مناسبی را برای کنترل آن اتخاذ کند. از میان روش های هوشمند، سیستم فازی به دلیل کارآیی این روش در کنترل سیستم های پیچیده در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفته است. در این مقاله، یک کنترل کننده فازی نوع- 1 برای مدل خطی برج تقطیر طراحی شده است. در طراحی این کنترل کننده فازی، از الگوریتم ژنتیک (GA) برای بهینه سازی پاسخ، استفاده شده است. نشان داده شده است که کنترل کننده فازی عملکرد بهتری نسبت به کنترل کننده های PI متداول دارد. سپس کنترل کننده فازی نوع- 2 جایگزین فازی نوع- 1 شده و نشان داده شده است که عملکرد فازی- 2 از لحاظ مختلف، بهتر از فازی- 1 می باشد. در این تحقیق برای مدل سازی و پیاده سازی روش های پیشنهادی از نرم افزار MATLAB/SIMULINK استفاده شده است.
    کلیدواژگان: برج تقطیر، مدل خطی، کنترل غلظت، کنترل کننده فازی نوع-2، الگوریتم ژنتیک
  • سجاد صمدی نسب*، فرهاد نامداری، محمد بخشی پور صفحات 54-63
    حفاظت از تجهیزات، ایمنی افراد و تداوم تامین برق از اهداف اصلی سیستم زمین هستند. برای طراحی دقیق سیستم زمین، تعیین توزیع پتانسیل بر روی سطح زمین و مقاومت معادل سیستم ضروری است. آگاهی از چنین پارامتر هایی اجازه بررسی امنیت ارائه شده توسط سیستم زمین، هنگامی که خرابی در سیستم های قدرت وجود دارد را می دهد.یک روش جدید برای طراحی سیستم ارتینگ با استفاده از روش اجزاء محدود (FEM) در این مقاله ارائه شده است. در این روش، تاثیری که رطوبت و دما بر رفتار مقاومت مخصوص زمین دارند در طراحی سیستم ارتینگ در نظر گرفته شده است. سیستم ارتینگ در دو حالت الکترود میله عمودی و الکترود نوع صفحه ای دفن شده در زمین در نظر گرفته شده است. مقاومت سیستم زمین، عامل بسیار مهمی در فرایند طراحی است که با استفاده از روش اجزاء محدود محاسبه می شود. روش المان محدود برای حل معادله دیفرانسیل با مشتقات جزئی حاکم بر رفتار سیستم استفاده شده است.4.4 COMSOL Multiphysics یکی از بسته هایی است که با FEM کار می کند و به عنوان یک ابزار در این طراحی مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت به منظور صحت نتایج ارائه شده، مقادیر مقاومت طراحی شده توسط COMSOL Multiphysics با مقادیر فرمول تحلیلی اثبات شده برای مقاومت زمین، مقایسه شده است.
    کلیدواژگان: روش اجزاء محدود، طراحی ارتینگ، شبکه های زمین
|
  • Sara Nasirian, Farhad Faghani * Pages 3-12
    Wireless Sensor Networks, have found plenty of applications, nowadays. Due to the presence of tiny and restricted batteries in these little sensors, deployment of a power-efficient routing protocol is a must. Between all the already-proposed routing protocols, the hierarchical ones are more efficient in energy conservation than flat routing protocols. In order to decrease energy consumption and increase the network lifetime, we proposed a new hierarchical routing protocol, by dividing the network area to sectors and two levels and choosing Cluster Heads from the lower level, which is more near to the Base Station. In order to minimize the reverse flow of the data from BS, we use a tree structure in each sector. In addition, the frontier between two levels can be moved during network lifetime and having dead nodes. The results of simulations show that our proposed TSBC protocol outperforms LEACH, Multi-Hop LEACH and many other conventional routing protocols in energy conservation and in network lifetime. One of the most important properties of our scheme that can distinguish it from any other scheme is reverse flow from BS cancellation or at least deduction. The special formula, which is used in our protocol for CH selection, in order to prevent battery depletion in a special spot, can also be adapted to any other hierarchical clustering protocols to achieve higher energy-efficiency. It is still noteworthy to mention that thanks to devising special measures we highly prevent fragmentation occurrence in routing process in the network.
    Keywords: Wireless Sensor Network, Hierarchical Routing, Sector, Minimum Spanning Tree
  • Zeinab Asgari, Avid Avokh *, Mahmood Daneshvar Farzanegan Pages 13-24
    This paper addresses the cross-layer design for multicast routing in Multi-Radio Multi-Channel Wireless Mesh Networks (MRMC-WMNs) with directional antennas. WMNs have a limited capacity because of existence of interference between the wireless links. This issue becomes more crucial in the multicast communications. Directional antennas can focus the transmission power to the limited sector. Thus, equipping the wireless nodes with these antennas leads to degrade interference. This paper proposes two cross-layer algorithms named “Directional Multicast Tree Construction (DMTC)” and the “Directional Interference-aware Multicast Tree Construction (DIMTC)” to solve the aforementioned problems. In the first algorithm, we jointly consider the channel diversity; the wireless broadcast advantage and the directional antenna technology to reduce number of transmissions in the routing trees. In the second one, in addition to above factors we use interference aware path selection factor to eliminate the interference among the multicast sessions. This scheme is aiming at improving the utilization of radio resources reducing both number of transmissions and interference, at the same time. Simulation results demonstrate that our schemes are more efficient than other existing schemes as well.
    Keywords: Multi-Radio Multi-channel Wireless Mesh Networks, Multicast Routing, Directional Antennas, Wireless Broadcast Advantage
  • Nazli Zargarpour * Pages 25-32
    In this paper, the influence of design parameters on the sensitive microphone diaphragm for use in implantable medical applications is presented.
    The different parameters such as diaphragm shape, size, thickness and different applied pressures on the diaphragm has been considered. The effect of changes in these parameters on the displacement and stress in a variety of shapes of diaphragm is discussed. In order to design the optimal shape of the proposed diaphragm for the considered parameters, it has been simulated and analyzed in software COMSOL.
    According to the parameters, the diaphragm shapes of square, rectangular and oval with respect to the intended user, average central displacement in human hearing frequency range 20Hz-20KHz are nm 5. 5, nm2. 6, and nm 130 respectively .
    According to the results of the simulations, the oval-shaped diaphragm that has been studies in this paper, the possibility of implanted medical applications, performance is optimal than other shapes. In addition, the piezoelectric material is PZT which used in the design of the diaphragm.
    Keywords: Micro-Electro-Mechanical System, Diaphragm, Displacement, Piezoelectric, COMSOL
  • Hamid Reza Javadi *, Hossein Poorghasem Pages 33-40
    In this study, a new algorithm for dermoscopy image classification into two types of malignant and benign is presented. At first, one preprocessing step to remove noise and also enhance image quality is performed. After that using Otsu thresholding, the lesion is separated from the healthy area. Then color and shape features are extracted from the segmented image. The colored features based on statistical moments of quantized grayscale and quantized color histogram are defined. These features demonastrare distribution of color components. Moreover, the shape features are extracted information of the segmented regions with two scenarios. In the first scenario, the features are represented the expantion of region and in the second scenario, the features are represented the edge variations of the extracted regions. Finally, the classification procedure is performed using K-Neasert Neighbor (KNN), Decision Tree, Support Vector Machine (SVM) and Adaboost. The proposed algorithm is evaluated on a standard database consisting of 200 images. The results show that classification using Adaboost classifier obtains the precision rate, accuracy rate and sensitivity rate of 96%, 96.7% and 95%, respectively.
    Keywords: Skin cancer, dermoscopy image, Skin lesion
  • Abbas Asgari, Gholam Reza Arab *, Abbas Chatraei Pages 41-52
    The distillation process is important process in the chemical industry and has wide application in industry. Distillation tower is used by chemical engineers as a popular tool to separate materials and is the most common method for separating materials. Keeping constant the product composition in the distillation column is very important from control perspective. Control of these complicated processes need intelligent methods to adopt the appropriate decision for control based on the behavior of the system. Between intelligent methods, fuzzy technique has superior response in complex systems control and so is used in this study. In this article at first, a type-1fuzzy controller is designed for linear model of distillation tower. In design of this Fuzzy controller, genetic algorithm (GA) is used for optimization of fuzzy rules base. It has been shown that the fuzzy controller is better than conventional PI one. Then the type-1 fuzzy controller has been replaced with type-2 fuzzy controller and has been shown that the performance of type-2 is better than type-1 in various points of view. In this study, the MATLAB/SIMULINK software has been used for modeling and implementing the proposed methods.
    Keywords: Distillation column, liner model, Composition control, Type-2 fuzzy controller, Genetic Algorithm
  • Sajad Samadinasab *, Farhad Namdari, Mohammad Bakhshipoor Pages 54-63
    Protection of equipment, safety of persons and continuity of power supply are the main objectives of the grounding system. For its accurate design, it is essential to determine the potential distribution on the earth surface and the equivalent resistance of the system. The knowledge of such parameters allows checking the security offered by the grounding system when there is a failure in the power systems. A new method to design an earthing systems using Finite Element Method (FEM) is presented in this article. In this approach, the influence of the moisture and temperature on the behavior of soil resistivity are considered in EARTHING system DESIGN. The earthing system is considered to be a rod electrode and a plate type electrode buried vertically in the ground. The resistance of the system which is a very important factor in the design process is calculated using FEM. FEM is used to estimate the solution of the partial differential equation that governs the system behavior. COMSOL Multiphysics 4.4 which is one of the packages that work with the FEM is used as a tool in this design. Finally the values of the resistance obtained by COMSOL Multiphysics are compared with the proven analytical formula values for the ground resistance, in order to prove the work done with COMSOL Multiphysics.
    Keywords: Finite element method (FEM), earthing design, grounding grids