SPRAWOZDANIE merytoryczne z działalności statutowej w roku 2011

Instytut Elektrotechniki Teoretycznej i Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Politechniki Warszawskiej
Rozwój komputerowych narzędzi analizy i optymalizacji w
zastosowaniu do obwodów, pól elektromagnetycznych, przetwarzania
sygnałów elektrycznych i biomedycznych oraz przetworników
i informatycznych systemów pomiarowych
– kontynuacja prac z 2010 roku
Sprawozdanie merytoryczne z działalności statutowej
w roku 2011 (do 30.06.2011)
Kierownik pracy: prof. dr. hab. Andrzej Michalski
SPRAWOZDANIE
merytoryczne z działalności statutowej w roku 2011
wykonanej w
Instytucie Elektrotechniki Teoretycznej i Systemów Informacyjno-Pomiarowych
Politechniki Warszawskiej
pod kierunkiem prof. dr. hab. Andrzeja Michalskiego
obejmującej temat
Rozwój komputerowych narzędzi analizy i optymalizacji w zastosowaniu do obwodów,
pól elektromagnetycznych, przetwarzania sygnałów elektrycznych i biomedycznych
oraz przetworników i informatycznych systemów pomiarowych
– kontynuacja prac z 2010 roku
Badania statutowe zrealizowane w roku 2011 przez zespół pracowników Instytutu
Elektrotechniki Teoretycznej i Systemów Informacyjno-Pomiarowych Politechniki
Warszawskiej koncentrowały się wokół zadań badawczych związanych z opracowaniem
metod analizy i projektowania obwodów i układów elektrycznych, teorii systemów i
sygnałów, teorii pola elektromagnetycznego, przetworników i układów pomiarowych oraz
systemów automatycznego przetwarzania danych. Na sfinansowanie realizacji Tematu
przyznana została dotacja w wysokości 362.312,- zł (trzysta sześćdziesiąt dwa tysiące,
trzysta dwanaście złotych)
Temat obejmował kontynuację dwóch zadań realizowanych w dwu zakładach tworzących
Instytut.
Zadanie nr 1.
,,Rozwój oprogramowania symulacyjnego do obwodów elektrycznych, pola elektromagnetycznego, przetwarzania sygnałów i obrazów w inżynierii biomedycznej”
- zadanie zrealizowane w Zakładzie Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Stosowanej.
Zadanie nr 2.
„Zastosowanie zaawansowanych metod rejestracji i analizy sygnałów do projektowanie
systemów informacyjno-pomiarowych”
- zadanie zrealizowane w Zakładzie Systemów Informacyjno-Pomiarowych.
SPRAWOZDANIE Z ZADANIA NR 1
Skład zespołu Zakładu Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Stosowanej
Prof. dr hab. Stanisław Osowski - kierownik Zakładu, Prof dr hab. Kazimierz Mikołajuk, prof.
dr hab. Stanisław Wincenciak, dr hab. inż. Stefan Filipowicz – prof. PW, dr hab. inż. Tomasz
Markiewicz, dr hab. inż. Jacek Starzyński – prof. PW, dr hab. inż. Michał Śmiałek – prof.
PW, doc. dr inż. Wiesław Brociek, doc. dr inż. Zygmunt Filipowicz, dr inż. Jacek
Korytkowski, dr inż. Krzysztof Siwek, dr inż. Maciej Stodolski, dr inż. Bartosz Sawicki,
dr inż. Robert Szmurło, mgr Szymon Drejewicz, mgr inż. Wiktor Nowakowski, mgr inż.
Andrzej Toboła
Opis ogólny
Badania w ramach badań statutowych w roku 2011 prowadzone w Zakładzie
Elektrotechniki Teoretycznej i Informatyki Stosowanej Instytutu Elektrotechniki Teoretycznej
i Systemów Informacyjno-Pomiarowych Politechniki Warszawskiej stanowiły kontynuację
prac związanych z opracowaniem oprogramowania do rozwiązania różnorodnych problemów
analizy i optymalizacji w zakresie pól elektromagnetycznych i obwodów elektrycznych oraz
oprogramowania do przetwarzania sygnałów metodami sztucznych sieci neuronowych.
Tematyka badań dotyczyła obwodów i układów elektrycznych (liniowych i nieliniowych),
w tym metod analizy i poprawy jakości energii elektrycznej w sieciach elektroenergetycznych
poprzez eliminację harmonicznych, zastosowania metod sztucznej inteligencji do
przetwarzania sygnałów i obrazów biomedycznych dla celów automatycznego wspomagania
diagnostyki medycznej, opracowania metod diagnostycznych procesów i układów
wykorzystujących
sztuczne
sieci
neuronowe,
projektowania
źródeł
pola
elektromagnetycznego o zadanej charakterystyce oraz tworzenia rozproszonego systemu do
symulacji komputerowej oddziaływania pola magnetycznego na organizm człowieka z
wykorzystaniem nowoczesnego sprzętu komputerowego do przyspieszenia obliczeń.
Prowadzono również prace ukierunkowane na rozwój oprogramowania informatycznego z
wykorzystaniem narzędzi CASE.
Harmonogram pracy w zadaniu nr 1 obejmował następujące zagadnienia,
1. Algorytmy eliminacji harmonicznych prądu i napięcia
2. Modele uśrednione energetycznych filtrów aktywnych
3. Zastosowanie metod sztucznej inteligencji do wspomagania diagnostyki lekarskiej
4. Zastosowanie zespołu sieci neuronowych do predykcji szeregów czasowych
5. Wykorzystanie kart graficznych do obliczeń równoległych w elektrotechnice
6. Opracowanie programów do komputerowej symulacji oddziaływania pola magnetycznego na organizm człowieka
7. Rozwój narzędzi CASE programowania informatycznego
Szczegółowe omówienie wyników realizacji
Algorytmy eliminacji harmonicznych prądu i napięcia
Zespół w składzie: doc. dr inż. Wiesław Brociek, doc. dr inż. Zygmunt Filipowicz
Celem prac naukowych prowadzonych w 2011 roku był opis ilościowy i jakościowy
zjawisk zachodzących w systemie elektroenergetycznym związanych z pracą zespołów
prostownikowych pracujących w podstacjach trakcyjnych oraz innych odbiorników
nieliniowych dużej mocy ze szczególnym uwzględnieniem urządzenia łukowego.
Oszacowanie wartości parametrów jakości energii elektrycznej na podstawie badań
eksperymentalnych ma praktyczne znaczenie. Na podstawie rejestracji, a następnie
przetworzeniu zmierzonych sygnałów można ocenić, które parametry jakości energii
mieszczą się w dopuszczalnych granicach zgodnych z normami, a które przekraczają
dopuszczalne wartości.
Modele uśrednione energetycznych filtrów aktywnych
Zespół w składzie: prof. dr hab. inż. Kazimierz Mikołajuk, mgr inż. Andrzej Toboła
W roku 2011 rozwijano modele ciągłe aktywnego filtru jednofazowego: model z
transformatorem o zmiennej przekładni i model ze zmienną pojemnością. Modele te są wynikiem uśredniania prądów i napięć w przedziale przedziału przełączania. Pokazano związki
między funkcjami opisującymi dwa rozpatrywane modele. Korzystając z tych modeli wykonano obliczenia dla układu generującego trzecią harmoniczną prądu oraz układu generującego
składową bierną harmonicznej podstawowej. Wyniki prac opublikowano w Przeglądzie Elektrotechnicznym.
Diagnostyka obiektów na podstawie sygnałów elektrycznych i biomedycznych w
systemach tomografii
Dr hab. inż Stefan F. Filipowicz, prof. PW
Kontynuowano badania związane z tomografią procesową: tomografią impedancyjną,
ultradźwiękową i pojemnościową. Główne prace polegały na doskonaleniu algorytmów
rekonstrukcji obrazu ze szczególnym uwzględnieniem metody zbiorów poziomicowych.
Osiągnięto wyniki rekonstrukcji wyróżniające się precyzją i informacją o odnalezieniu wielu
obiektów. Rozbudowano i ulepszono tomograf pojemnościowy z eksperymentalną kolumną z
dwoma płaszczyznami pomiarowymi do badania przepływów dwufazowych cieczy i gazów.
Kontynuowano prace nad algorytmami obrazowania przepływów.
Zastosowanie sieci neuronowych
Zespół w składzie: prof. dr hab. inż. Stanisław Osowski, dr inż. Krzysztof Siwek, dr inż. Tomasz Markiewicz
Prace prowadzone w roku 2011 w tym temacie dotyczyły metod przetwarzania wstępnego informacji pomiarowej dla wydobycia cech diagnostycznych procesu podlegającego
prognozowaniu. Opracowane zostały zarówno metody specjalizowane generacji cech diagnostycznych (predykcyjnych) jak i metody selekcji tych cech. Zastosowano metody dostosowane do specyfiki procesu. W szczególności dotyczyły one przetwarzania szeregu czasowego
prądów i napięć przy przewidywaniu awarii prętów wirnika, predykcji 24-godzinnych obcią-
żeń w małym regionie energetycznym jak i prognozowania średniodobowych zanieczyszczeń
pyłowych PM10 w Warszawie.
Opracowano specjalizowane metody przetwarzania wstępnego szeregów dla wydobycia ukrytych tam właściwości diagnostycznych i prognostycznych. W wyniku tego przetwarzania zostały utworzone wielkości wejściowe dla następnego kroku – właściwego etapu prognozowania przy wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych. Badania w zakresie predykcji
zapotrzebowania 24-godzinnego na energię elektryczną skupiały się na prognozowaniu tego
zapotrzebowania dla małego regionu energetycznego, stanowiącego poważne wyzwanie ze
względu na dużą zmienność obciążenia. Opracowano specjalne programy wykorzystujące zaawansowane metody przetwarzania sygnałów łączące transformację Falkową ze sztucznymi
sieciami neuronowymi typu MLP i SVM.
Dedykowane biomedyczne środowiska symulacyjne
Zespół w składzie: prof. dr hab. inż. Stanisław Wincenciak, dr hab. inż Jacek Starzyński, dr
inż. Bartosz Sawicki, dr inż. Robert Szmurło
Jest kontynuacja tematu badawczego rozpoczętego w ubiegłym roku przez grupę
zajmującą się komputerową symulacją pól elektromagnetycznych. Dotychczasowe
doświadczenia zespołu doprowadziły do wniosku, że tworzenie oprogramowania
dedykowanego do określonych grup problemów pozwoli na zastosowanie symulacji
komputerowych w dziedzinach i przez osoby, dla których nie była ona dotychczas dostępna
ze względu na trudność obsługi i cenę oprogramowania. Kontynuowano projekt dużego
systemu do symulacji i wizualizacji pola w elektrycznej i magnetycznej stymulacji tkanek i
narządów. Zintegrowane środowisko badawcze MESM (Modelowanie Elektromagnetycznych
Stymulatorów Medycznych) będzie umożliwiało szybkie tworzenie realistycznych,
dokładnych modeli numerycznych ciała ludzkiego, które będą indywidualizowane do
konkretnych pacjentów. W roku 2011 opracowano projekt komunikacji za pośrednictwem
Internetu.
Narzędzia CASE (komputerowego wspomagania wytwarzania oprogramowania)
Zespół w składzie: dr hab. inż Michał Śmiałek, mgr Szymon Drejewicz, mgr inż. Wiktor
Nowakowski
W roku 2011 przedmiotem prac były narzędzia CASE (Computer Aided Software Engineering) w zakresie wzorców logiki aplikacji, ewolucji oprogramowania, testowania regresyjnego i wymagań pozafunkcjonalnych.
Wzrastająca złożoność współczesnych systemów oprogramowania powoduje powstanie zapotrzebowania na narzędzia i metody ułatwiające tworzenie precyzyjnych specyfikacji
wymagań i przekształcanie ich w ściśle z nimi powiązane rozwiązania projektowe i kod. W
ramach prowadzonych prac wykonano narzędzie, przy pomocy którego można definiować
wzorce precyzyjnych specyfikacji wymagań funkcjonalnych. Wzorce te definiują logikę aplikacji, czyli kontrolują przebieg interakcji między użytkownikiem, a systemem. Wykonano
również narzędzie, które pozwala automatycznie zamieniać scenariusze przypadków użycia
na kod aplikacji w języku Java. Tego typu podejście potencjalnie może znacznie skrócić czas
od wymagań do kodu, znacznie upraszczając ewolucję oprogramowania pod wpływem zmieniających się wymagań.
SPRAWOZDANIE Z ZADANIA NR 2
Skład zespołu Zakładu Systemów Informacyjno - Pomiarowych
Prof. dr hab. R. Rak - Kierownik Zakładu, prof. dr hab. S.Tumański, prof. dr hab.
A. Michalski, dr hab. inż. D. Sawicki, dr inż. A. Kalicki, dr inż. A. Majkowski, dr inż. E.
Misiuk, dr inż. J. Olędzki, dr inż. B. Dziadak, dr inż. Ł. Oskwarek, dr inż. Z. Staroszczyk,
dr inż. A. Jóśko, dr inż. Ł. Makowski, mgr inż. M. Kołodziej
Opis ogólny
Badania, w ramach projektowania systemów informacyjno-pomiarowych, prowadzone w
Zakładzie Systemów Informacyjno-Pomiarowych IETiSIP, dotyczyły szeroko rozumianego
projektowania głównych elementów typowego łańcucha pomiarowego, na który składają się
czujniki pomiarowe, przetworniki pomiarowe, wirtualne przyrządy pomiarowe oraz systemy
pomiarowe. Szczególny nacisk położono na systemy rozproszone zarówno w sensie
przestrzeni jak i realizowanych funkcji pomiarowych. W zakresie projektowania systemów
rozproszonych, przedmiotem badań była struktura sprzętowa i informatyczna. W
szczególności prowadzono badania w zakresie wykorzystania nowoczesnych zdobyczy
technologii informacyjnej zarówno w procesie projektowania i eksploatacji nowoczesnych
systemów informacyjno-pomiarowych. Szczególnym polem aplikacji systemów
rozproszonych jest ochrona środowiska. W tej grupie tematycznej rozwijano prace nad
bezprzewodowym systemem rozproszonym do monitorowania skażeń produktami
ropopochodnymi.
Kontynuowano badania w zakresie analizy i klasyfikacji sygnałów pomiarowych w tym
automatycznego rozpoznawania załamków sygnału elektrokardiograficznego (EKG) oraz
prace związane z rejestracją, przetwarzaniem i klasyfikacją sygnałów (fal)
elektroencefalograficznych (EEG) w zastosowaniu do systemów komunikacji mózg-komputer
(Brain-Computer Interface – BCI).
Prowadzono również prace w zakresie algorytmów oceny jakości energii elektrycznej,
identyfikacji i klasyfikacji zaburzeń w sieci elektroenergetycznej oraz identyfikacji modeli
LTI oraz LPTV w sieciach elektroenergetycznych. Do detekcji zakłóceń wykorzystano
transformatę falkową, funkcje statystyczne wyższych rzędów do ekstrakcji cech, zaś do
klasyfikacji sztuczne sieci neuronowe.
Kontynuowano badania ukierunkowane na aplikacje czujników pola magnetycznego. W
szczególności udoskonalono układ do badań materiałowych bazujący na matrycy czujników
pola magnetycznego wyposażony w specjalistyczne procedury zbierania i analizy danych
pomiarowych. Ulepszono układ multipleksera do wybierania czujnika z matrycy oraz układ
sumatora do analizy wartości uśrednionej sygnału z czujników.
Intensywnie prowadzono badania związane z praktycznym wykorzystaniem wybranych
algorytmów grafiki komputerowej do symulacji efektów występujących w wielu aplikacjach
techniki świetlnej. Pozwoliło to na wydajne projektowanie systemów oświetleniowych.
Szczegółowe omówienie wyników realizacji
Rozproszony system monitorowania skażeń
Zespół naukowy w składzie: prof. Andrzej Michalski, dr inż. Zbigniew Staroszczyk, dr inż.
Andrzej Kalicki, dr inż. Bogdan Dziadak, dr inż. Łukasz Makowski
W roku 2011 w ramach prac statutowych zespół kontynuował badania dotyczące
współczesnych systemów informacyjno-pomiarowych, rozproszonych terytorialnie a
wykorzystywanych w systemach monitoringu zagrożeń ekologii środowiska naturalnego.
Opis osiągniętych rezultatów zebrano w cyklu publikacji dotyczących optymalizacji struktury
sprzętowej i programowej takich systemów pomiarowych. Wspólną cechą wątków tej pracy
jest wykorzystanie współczesnych, informatycznych narzędzi i metod badawczych na
potrzeby projektowania sensorów i systemów pomiaru specyficznych wielkości
nieelektrycznych, wykorzystywanych w monitoringu środowiska naturalnego. W rozdziale
monografii przedstawiono obszerną, przeglądową analizę rezultatów realizowanego przez
zespół zadania badawczo-rozwojowego dotyczącego stworzenia rozproszonego i rozległego
terytorialnie systemu pomiarowego do analizy parametrów wód powierzchniowych.
Problemem istotnym dla możliwości wdrożenia budowanego rozwiązania jest
optymalizacja jego architektury sprzętowej pod względem uzyskiwanych rezultatów i
ponoszonych kosztów. Rozwijano zaproponowane w 2010 roku metody Quality Function
Deployment (QFD) oraz Analytic Hierarchy Process (AHP). Zaprezentowano również
algorytmy organizacji sieci sensorów bazujące na dynamicznym i lokalnie obliczanym
„współczynniku uczestnictwa”, który pozwala na optymalizację obciążenia węzłów sieci.
Przedstawiono również koncepcję obiektowego algorytmu transmisji z wykorzystaniem
obliczanych lokalnie unikalnych identyfikatorów węzłów.
Kontynuowano prace nad zastosowaniem technik informatycznych do rozproszonych
systemów pomiarowych powiązanych z transmisją danych w sieci Internet. Podjęta została
próba połączenia standardu IEEE1451, tak zwanych „sensorów inteligentnych” z koncepcją
„Internet of things”. Aby skutecznie integrować rozproszone urządzenia pomiarowe i
inteligentne sensory, potrzebne są adekwatnie elastyczne rozwiązania komunikacyjne:
kontynuowano prace nad wykorzystaniem protokołu XMPP na komputerze przemysłowym o
niewielkich zasobach. Opracowano architekturę oprogramowania tego komputera
pozwalającą na integrację tego standardu transmisji z inteligentnymi sensorami działającymi
w ramach IEEE1451 .
Analiza zjawisk zachodzących w woltomierzach dwukanałowych
Zespół naukowy w składzie: dr inż. Adam Jóśko, dr inż. Jerzy Olędzki
Przeprowadzone badania dotyczyły dwukanałowych pomiarów próbkujących, gdzie
duży wpływ na niepewność wyznaczenia wielkości takich jak moc, kąt fazowy, czy
impedancja, może wywierać szum fazowy (jitter) układu próbkowania. Wyznaczenie jego
wartości jest zatem niezbędnym krokiem przy walidacji danej metody pomiarowej z
zastosowaniem wybranego zestawu (karty) przetworników analogowo-cyfrowych.
Poprawa zdolności lokalizacyjnej algorytmów przetwarzania sygnałów EKG
dr inż. Adam Jóśko
Celem przeprowadzonych eksperymentów była analiza otrzymanych wyników detekcji,
dla odmiennych typów morfologicznych zespołów QRS oraz w trakcie występowania
licznych arytmii, czyli w odmiennych warunkach wynikających z funkcjonowania i kondycji
mięśnia sercowego. Przeprowadzone
eksperymenty dotyczyły również oszacowania
wrażliwości algorytmu detekcyjnego na techniczną jakość rejestracji poddawanych analizie.
Otrzymane wyniki pozwalają na określenie słabych stron zaproponowanego rozwiązania
algorytmu detekcyjnego i zaproponowanie modyfikacji poprawiających jego skuteczność.
Różnorodność postaci morfologicznych zespołów QRS podpowiada stosowanie dla nich
odrębnych funkcji detekcyjnych i progujących.
Opracowania metodologii oceny systemu pomiarowego w kontekście techniki
eksperymentu
Zespół naukowy w składzie: dr inż. Łukasz Oskwarek
Nieodzowną czynnością wykonywaną w czasie realizacji każdego eksperymentu fizycznego
(ilościowego) jest identyfikacja modelu matematycznego badanego obiektu lub zjawiska
fizycznego. Dane do identyfikacji są prawie zawsze uzyskiwane na drodze rzeczywistych
pomiarów. Kluczowym staje się wówczas udzielenie odpowiedzi na pytania odnoszące się do
zasad: modelowania (np. na ile budowane modele symulacyjne i rzeczywiste obiektów oraz
systemów mogą odbiegać od „ideału”), przeprowadzania eksperymentów (czy w
eksperymencie bardziej „postawić” na szybkość, minimalizację kosztów czy raczej na
dokładność i precyzję?) oraz oceny wyników (czy znane z klasycznej metrologii pojęcia
błędu systematycznego, przypadkowego, granicznego, dokładności, a także niepewności
standardowej i rozszerzonej da się bez przeszkód zastosować w odniesieniu do wszystkich
typów obiektów i systemów?).
Głównym efektem wykonanych prac jest:
– zestawienie zasad projektowania narzędzi pomiarowych oraz oceny wyników pomiarów
wynikających z ogólnych zasad eksperymentowania (teorii eksperymentu),
– opracowanie metodologii weryfikacji (oceny) eksperymentu pomiarowego ze szczególnym
uwzględnieniem kryterium odnoszącego się do jakości uzyskiwanych wyników,
– przedstawienie problemów związanych z analizą metrologiczną wyników, zwłaszcza z
oceną niepewności, w eksperymentach daleko wykraczających poza tradycyjny pomiar jednej
lub kilku wielkości (nawet metodami pośrednimi).
Przeprowadzone analizy odnosiły się do dwóch różnych technik obrazowania, a mianowicie
impedancyjnej tomografii komputerowej (TI) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej
(SEM). W odniesieniu do obu wspomnianych technik, obok różnic w budowie i zasadzie
działania dedykowanych systemów, odmiennie zostały postawione zadania projektowe: w TI
dotyczyło ono doboru parametrów i struktury całego systemu, w SEM – oceny wpływu
konkretnego czynnika. Pomimo tego, bliższa analiza problemu od razu ujawnia podobieństwa
obu zadań projektowych (tzn. analogiczny podział wielkości fizycznych, przyjęcie takich
samych zasad modelowania symulacyjnego i rzeczywistego, ten sam nadrzędny cel
prowadzonych analiz, tj. uzyskanie obrazu o wymaganej jakości), co wskazuje na
uniwersalność przeprowadzonych rozważań. Prace teoretyczne zostały wykorzystane w
praktyce do oceny danych empirycznych, uzyskanych przy zastosowaniu obu technik
obrazowania, obejmującej: testowanie hipotez statystycznych, ocenę istotności wpływu czy
określenie postaci równań regresji.
Komunikacja mózg-komputer
Zespół naukowy w składzie: prof. dr hab. inż. Remigiusz Rak, dr inż. Andrzej Majkowski,
mgr inż. M. Kołodziej
Kontynuowane były prace nad interfejsem mózg-komputer. Celem eksperymentów
było opracowanie efektywnych algorytmów do ekstrakcji cech sygnału EEG przeznaczonych
do klasyfikacji z użyciem maszyny wektorów wspierających (SVM) oraz liniowej analizy
dyskryminacyjnej (LDA). Kontynowano prace nad wykorzystaniem analizy sygnału EEG w
dziedzinie częstotliwości, analizy czasowo-częstotliwościowej oraz parametrów
statystycznych wyższych rzędów (HOS). Usprawniono toolbox do Matlaba (FE_Toolbox),
który umożliwia łatwe użycie różnych metod do ekstrakcji cech z sygnału EEG. Poprawiono i
uzupełniono algorytmy ekstrakcji cech pracujące w oparciu o analizę częstotliwościową
(DFT), transformację falkową (DWT) oraz statystyki wyższych rzędów (HOS) w połączeniu
z autoregresją (AR).
Percepcja barw
Dr hab. inż. Dariusz Sawicki
Prace były kontynuacją badań nad problemami modelowania odbicia światła od
powierzchni o różnych właściwościach fizycznych. Rozpatrywano odbicie światła efektywnie
symulowane za pomocą techniki śledzenia promieni. Kontynuowano analizę właściwości
funkcji rozkładu mikropowierzchni, wykorzystywanej w opisie odbicia z zastosowaniem
funkcji BRDF. Dotychczasowe badania najczęściej stosowanych funkcji rozkładu
mikropowierzchni pokazały, że najwygodniejszą formą opisu w porównaniu właściwości jest
postać znormalizowana. Przeprowadzono więc analizę problemu aproksymacji funkcji
rozkładu mikropowierzchni w postaci znormalizowanej. Pod uwagę wzięto znane
aproksymacje Lee, Clevelanda-Loadera, Wendlanda oraz różne rozwiązania Schlicka.
Przeprowadzono szereg symulacji dla różnych parametrów opisu odbicia (różnych
właściwości materiałowych) z zastosowaniem różnych badanych aproksymacji i różnych
funkcji rozkładu mikropowierzchni. Zbadano metodę wizualizacji odbicia w postaci przekroju
(rozkładu barwy/luminancji na prostej przecinającej plamę świetlną odbicia). Badania
pokazały, że głównym czynnikiem decydującym o rozkładzie barwy/luminancji jest kształt
funkcji rozkładu mikropowierzchni.
Kontynowano także prace związane z analizą percepcji barw przez człowieka (praca
realizowana głównie w ramach Programu Rozwojowego PW – Kapitał Ludzki).
Badania symulacyjno-eksperymentalne właściwości czasowo-częstotliwościowych sieci
elektroenergetycznej
Dr inż. Zbigniew Staroszczyk
Badania dotyczyły zagadnień realizacji rozproszonego systemu monitorującego
zagrożenia środowiskowe, oraz badań doświadczalno-symulacyjnych dotyczących polepszania
właściwości metod wyznaczania impedancji sieci elektroenergetycznej. Prace skupiały się na
problemie stworzenia środowiska pozwalającego w wygodny sposób usprawniać metody
wyznaczania impedancji dla realnych sygnałów obserwowanych w sieci. Rozwinięto oryginalną
metodę łączenia pasywnych obserwacji sygnałów pochodzących z obiektu (realna sieć) z
sygnałami pochodzącymi z symulacji obiektu zbliżonego do realnego. W ten sposób uzyskane
sygnały opisują wirtualną sieć o znanych właściwościach (modelowaną), zachowując wszystkie
właściwości (szumy, niestacjonarność) sygnałów obiektowych.
Publikacje:
1. Mirosław Dziekiewicz, Tomasz Markiewicz:
""Artery tracking" - współczesne metody analizowania przebiegu tętnic: możliwości,
nadzieje i ograniczenia."
XII Noworoczne Warsztaty Kardiologiczne im. Prof. Mariana Cholewy Brońmy
Serca, Zakopane 6-9.01.2011, (2011)
2. Marcin Kołodziej, Andrzej Majkowski, Remigiusz Rak:
"A new method of EEG classification for BCI with feature extraction based on higher
order statistics of wavelet components and selection with genetic algorithm"
Springer Lecture Notes in Computer Science - LNCS, Adaptive and Natural
Computing Algorithm , vol. 1, no. LNCS 6593, pp. 280-289 (2011)
3. Janina Słodkowska, Tomasz Markiewicz, Bartłomiej Grala, Wojciech Kozłowski,
Wielisław Papierz, Katarzyna Pleskacz, Piotr Murawski:
"Accuracy of a remote quantitative image analysis in the whole slide images"
Diagnostic Pathology, vol. 6, no. Supp 1, pp. 20 (2011)
4. Jarosław Kurek, Bartosz Świderski, Stanisław Osowski:
"Assessment of financial condition of companies using neural networks"
Przegląd Elektrotechniczny, vol. 87, no. 5, pp. 88-91 (2011)
5. Wojciech Kozłowski, Cezary Jochymski, Tomasz Markiewicz:
"Chronic Gastritis"
InTech, ch. 5, pp. 75-92, ISBN 978-953-307-375-0 (2011)
6. Tomasz Markiewicz, Wojciech Kozłowski, Janina Słodkowska, Andrzej Dąbek,
Marzena Cichowicz:
"Computer-assisted morphometric analysis of the intercellular spaces identified in a
biopsy of Gastroeosophageal Reflux Disease patients"
Conference Advances in telemedicine applications. Warsaw, 17-18.06.2011, (2011)
7. Wojciech Kozłowski, Janina Słodkowska, Tomasz Markiewicz, Janusz Patera,
Bartłomiej Grala:
"Computerized image analysis in the clinical and pathomorphology evaluation - five
years studies of the Pathomorphology Department MIM"
Conference Advances in telemedicine applications. Warsaw, 17-18.06.2011, (2011)
8. Audris Kalnins, Michał Śmiałek, Elina Kalnina, Edgars Celms, Wiktor Nowakowski,
Tomasz Straszak:
"Domain-Driven Reuse of Software Design Models"
IGI Global, ch. 9, pp. 177-200, ISBN 978-1-61692-874-2 (2011)
9. Andrzej Michalski, Łukasz Makowski, Bogdan Dziadak:
"Embedding Wireless Water Monitoring System in Internet"
Przegląd Elektrotechniczny, vol. 1, no. 4, pp. 246-248 (2011)
10. Bogdan Dziadak, Łukasz Makowski, Andrzej Michalski:
"Environmental monitoring system with instant communication"
Przegląd Elektrotechniczny, vol. 4, no. 4, pp. 243-245 (2011)
11. Andrzej Michalski, Jacek Jakubowski:
"Estimation of flow velocity in open channels with the use of electromagnetic
flowmeter and neural network"
PRZEGLAD ELEKTROTECHNICZNY, vol. 5, no. 5, pp. 54 - 58 (2011)
12. Bogdan Dziadak, Andrzej Michalski:
"Evaluation of the Hardware for a Mobile Measurement Station"
INDUSTRIAL ELECTRONICS, IEEE TRANSACTIONS ON, vol. 58, no. 7, pp.
2627 - 2635 (2011)
13. Tomasz Rymarczyk, Stefan Filipowicz, Jan Sikora:
"Image reconstruction with discontinuous coefficient in electrical impedance
tomography"
PRZEGLĄD ELEKTROTECHNICZNY, no. 5, pp. 149-151 (2011)
14. Krzysztof Siwek, Stanisław Osowski:
"Methods of integration of ensemble of neural predictors of time series - comparative
analysis"
Lecture Notes on Computer Science, vol. LNCS- 6593, pp. 41-50 (2011)
15. Roman Morawski, Zbigniew Bielecki, Andrzej Dobrowolski, Stanisław Osowski,
Ireneusz Jabłoński, Jacek Starzyński, Zbigniew Watral, Andrzej Zając, Remigiusz
Rak:
"Metrologia w Medycynie"
Wojskowa Akademia Techniczna, ISBN 978-83-62954-00-1 (2011)
16. Krzysztof Siwek, Stanisław Osowski, Mieczysław Sowiński:
"Neural predictors and wavelet transformation for forecasting the PM10 pollution"
COMPEL, vol. 30, pp. 1377-1389 (2011)
17. Stanisław Osowski, Robert Siroic, Krzysztof Siwek:
"Neural System for Heartbeats Recognition Using Genetically Integrated Ensemble of
Classifiers"
Computers in Biology and Medicine, vol. 41, pp. 173-180 (2011)
18. Stefan Filipowicz:
"Nowe metody i algorytmy tomografii procesowej"
Bel Studio, ISBN 978-83-7798-002-6 (2011)
19. Michał Kruk, Stanisław Osowski, Robert Koktysz:
"Numerical characterization of the images of prostate cancer for recognition of
Gleason scale"
Przegląd Elektrotechniczny, vol. 87, no. 5, pp. 81-83 (2011)
20. Tomasz Rymarczyk, Stefan Filipowicz:
"Porównanie metod rekonstrukcji obrazu w tomografii impedancyjnej"
ZKwE, pp. 275-276 (2011)
21. Andrzej Michalski, Zbigniew Watral, Jacek Starzyński, Robert Szmurło, Jan
Sienkiewicz:
"Practical validation of flow meter design environment"
PRZEGLAD ELEKTROTECHNICZNY, vol. 5, no. 5, pp. 107 - 110 (2011)
22. Andrzej Michalski, Zbigniew Watral:
"Practical validation of flow meter design environment - new approach"
IEEE INSTRUMENTATION & MEASUREMENT MAGAZINE, vol. vol 4, no. 2,
pp. 42 - 47 (2011)
23. Michał Śmiałek:
"Requirements-Level Programming for Rapid Software Evolution"
IOS Press, ch. 3, pp. 37-51, ISBN 978-1-60750-687-4 (2011)
24. Stefan Filipowicz, Tomasz Rymarczyk:
"Solving inverse problem in EIT by Levenberg-Marquardt level set method"
Zastosowania elektromagnetyzmu w nowoczesnych technikach i informatyce, (2011)
25. Stanisław Osowski, Robert Sałat:
"Support Vector Machine for soft fault location in electrical circuits"
Journal of Intelligent and Fuzzy Systems, vol. 22, pp. 21-31 (2011)
26. Tomasz Markiewicz, Danuta Waśniewska, Lech Waśniewski, Romana BogusławskaWalecka, Wojciech Kozłowski:
"Texture analysis of the kidney tumors CT images."
Conference Advances in telemedicine applications. Warsaw, 17-18.06.2011, (2011)
27. Krzysztof Siwek, Stanisław Osowski, Bartosz Świderski:
"Trend elimination of time series of 24-hour load demand in the power system and its
application in power forecasting"
Przegląd Elektrotechniczny , vol. 87, pp. 249-253 (2011)
28. Andrzej Michalski, Zbigniew Watral, Jan Sienkiewicz, Robert Szmurło, Jacek
Starzyński:
"Weryfikacja procedury projektowania cewki wzbudzającej pole magnetyczne w
przepływomierzu elektromagnetycznym"
Metrologia Wspomagana Komputerowo, ISBN 978-83-61486-92-2, pp. 116 (2011)
Kosztorys powykonawczy
Wstępna kalkulacja:
•
•
•
•
•
•
Prowadzenie badań naukowych i prac rozwojowych
Zakup lub wytworzenie aparatury naukowo-badawczej
Współpraca naukowa z zagranicą
Działalność wspomagająca badania
Koszty ogólne i wydziałowe
Razem
–
–
–
–
–
–
170 000 zł
82 312 zł
0 zł
30 000 zł
80 000 zł
362 312 zł
Realizacja:
•
•
•
•
•
•
Prowadzenie badań naukowych i prac rozwojowych
Zakup lub wytworzenie aparatury naukowo-badawczej
Współpraca naukowa z zagranicą
Działalność wspomagająca badania
Koszty ogólne i wydziałowe
Razem
–
–
–
–
–
–
174 531,90 zł
39 555,57 zł
0,00 zł
56 008,41 zł
92 216,12 zł
362 312,00 zł
PROTOKÓŁ OCENY I ODBIORU PRACY STATUTOWEJ ZA ROK 2010
1. Wydział, Elektryczny
Instytut Elektrotechniki Teoretycznej i Systemów Informacyjno-Pomiarowych PW
Nazwisko i imię kierownika pracy prof. dr hab. Andrzej Michalski
Nazwiska i imiona wykonawców Stanisław Osowski, Kazimierz Mikołajuk, Stanisław Wincenciak, Stefan Filipowicz, Tomasz
Markiewicz, Jacek Starzyński , Michał Śmiałek, Wiesław Brociek, Zygmunt Filipowicz, Jacek Korytkowski, Krzysztof Siwek, Bartosz
Sawicki, Robert Szmurło, Szymon Drejewicz, Wiktor Nowakowski, Andrzej Toboła, Remigiusz. Rak, Sławomir Tumański, Andrzej.
Michalski, Andrzej Kalicki, Andrzej Majkowski, Eugeniusz Misiuk, Jerzy Olędzki, Łukasz Oskwarek, Dariusz Sawicki, Zbigniew
Staroszczyk, Adam, Jóśko, Łukasz Makowski.
2. TEMAT PRACY
„Rozwój komputerowych narzędzi analizy i optymalizacji w zastosowaniu do obwodów, pól
elektromagnetycznych, przetwarzania sygnałów elektrycznych i biomedycznych oraz przetworników i
informatycznych systemów pomiarowych – kontynuacja prac z 2010 roku”
Słowa kluczowe: Teoria pola elektromagnetycznego, teoria obwodów i sygnałów, sieci neuronowe, modelowanie systemów, przetworniki
elektryczne, komputerowe systemy pomiarowe
Zadania do wykonania według umowy
Algorytmy sterowania aktywnego filtru mocy do eliminacji harmonicznych prądu i napięcia. Przetwarzanie sygnałów i obrazów biomedycznych metodami sztucznej inteligencji dla potrzeb diagnostyki i predykcji. Analiza własności dynamicznych układów nieliniowych. Rozwój
metod i aplikacji tomografii komputerowej. Opracowanie efektywnych modeli do symulacji komputerowej oddziaływania pola magnetycznego na organizm człowieka. Rozwój narzędzi CASE programowania informatycznego. Wykorzystanie zespołu (w formie matrycy) czujników pola magnetycznego w badaniach materiałowych blach elektrotechnicznych. Wykorzystanie metod czasowo-częstotliwościowych oraz
modelowania w analizie sygnałów pomiarowych i systemów. Wykorzystanie zdobyczy technologii informacyjnej w projektowaniu rozpro szonych terytorialnie i funkcjonalnie systemów pomiarowych. Zastosowanie wybranych algorytmów grafiki komputerowej do symulacji
efektów występujących w aplikacjach techniki świetlnej.
Zadania wykonane
Wszystkie przewidziane w planie badawczym zadania zostały zrealizowane. W szczególności prowadzono badania nad opracowaniem
nowych udoskonalonych algorytmów sterowania układów przełączanych generujących pożądane harmoniczne prądu, opracowano nowe
zastosowania sieci neuronowych w przetwarzaniu sygnałów i obrazów dla potrzeb diagnostyki medycznej, nowe skuteczniejsze algorytmy
tomografii 3D i jej zastosowania w różnych dziedzinach techniki. Opracowano oprogramowanie do modelowania tkanek ludzkich do
badania wpływu pola magnetycznego i elektrycznego na ludzki układ nerwowy, w szczególności zastosowań terapeutycznych. Opracowano
model numeryczny elektrycznej aktywacji tkanki nerwowej dla badań rozprzestrzeniania się impulsów w systemie nerwowym człowieka.
Uzyskano rozwiązanie zagadnień związanych z konstrukcją narzędzi CASE dla ponownego wykorzystania modeli oprogramowania, ze
szczególnym uwzględnieniem modeli wymagań. Zastosowano układ multipleksera do wybierania czujnika z matrycy oraz układ sumatora do
analizy wartości uśrednionej sygnału z czujników. Kontynuowano badania związane z praktycznym wykorzystaniem wybranych
algorytmów grafiki komputerowej do symulacji efektów występujących w aplikacjach techniki świetlnej. Pozwoli to na efektywne
projektowanie systemów oświetleniowych. Prowadzono również prace w zakresie algorytmów oceny jakości energii elektrycznej,
identyfikacji zaburzeń w sieci elektroenergetycznej.
Wykaz aparatury zakupionej: komputery, monitory, dyski twarde, pamięci RAM, projektory multimedialne
Kwota przyznana
362 312 zł
Kwota wykorzystana
362 312 zł
Sposób wykorzystania wyników i forma zakończenia pracy
Wyniki badań są wykorzystywane w badaniach prowadzących do rozpraw doktorskich (jedna na ukończeniu) i habilitacyjnych (dwie w fazie
końcowej), rozwijaniu metod badawczych w teorii pola, obwodów i sygnałów, opracowaniu nowych rozwiązań przetworników pomiarowych
oraz projektowania i optymalizacji systemów kontrolno-pomiarowych. Oprogramowanie wykonane w wyniku pracy jest dostępne dla
wszystkich pracowników i doktorantów IETiSIP a także studentów Wydziału Elektrycznego. Wyniki pracy są publikowane w czasopismach
oraz prezentowane na konferencjach naukowych.
Data
Podpis dziekana
Podpis dyr. Inst.
Podpis kier. Pracy
Ocena Komisji
Praca wykonana prawidłowo .
Uzasadnienie oceny
Wyniki pracy są bardzo dobrze udokumentowane publikacjami, zarówno w czasopismach naukowych (filadelfijskich) jak i referatami
prezentowanymi na konferencjach naukowych. Wynikiem pracy jest ukończona rozprawa habilitacyjna i 2 obronione rozprawy doktorskie.
Skład komisji,
Prof. dr hab. inż. Marian Kaźmierkowski
Prof. dr hab. inż. Stanisław Osowski
Prof. dr hab. inż. Jerzy Tokarzewski
Prof. dr hab. inż. Sylwester Robak
Dr inż. Bolesław Kuca
Uwagi Rektorskiej Komisji ds. Badań Naukowych
Podpisy
..................................
..................................
..................................
..................................
..................................
zał. nr 4a. Arkusz oceny pracy własnej i statutowej
wypełniany przez Kierownika Tematu
Program Priorytetowy / Praca statutowa / Grant Dziekana (niepotrzebne skreślić)
Informacja Kierownika Tematu
Temat opiniowanej pracy
„Rozwój komputerowych narzędzi analizy i optymalizacji w zastosowaniu do obwodów, pól
elektromagnetycznych, przetwarzania sygnałów elektrycznych i biomedycznych oraz przetworników i
informatycznych systemów pomiarowych”
Nazwisko, imię, stopień nauk. kierownika pracy
Prof. dr hab. Andrzej Michalski
Główni wykonawcy
Prof. dr hab. Stanisław Osowski, prof. A. Michalski, prof. S.
Tumański, dr hab. inż. J. Starzyński, dr hab. inż. S. Filipowicz,
dr inż. B. Sawicki, dr A. Majkowski, dr inż. J. Olędzki, dr hab.
inż. M. Śmiałek, dr hab. D. Sawicki, dr hab. T. Markiewicz
Kierownik proszony jest o
odpowiedzi na podane pytania,
stawiając znak + lub −
w odpowiedniej kratce.
Wszystkie 28 kratek
należy wypełnić.
Instytut, Wydział
Instytut Elektr. Teor. i Systemów Informacyjno Pomiarowych, Wydz. Elektryczny PW
Nr
pyt.
Treść pytania
1. Czy otrzymane wyniki są oryginalnym osiągnięciem wykonawców
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Czy otrzymane wyniki dotyczą
głównie:
a) badań zjawisk, procesów,
b) udoskonalenia metod badawczych,
c) budowy, modernizacji aparatury badawczej.
a) dla pracy doktorskiej (wymienić osoby*)
b) dla pracy habilitacyjnej (wymienić osoby i
Czy otrzymane wyniki będą
przybliżony stan zaawansowania*),
użyteczne:
c) do wystąpienia o grant Europejski lub do
MNiI lub (wymienić kierownika, tytuł i
datę*).
a) międzynarodowym (wymienić tytuł
Czy otrzymane wyniki będą
czasopisma i termin zgłoszenia*),
wykorzystane w publikacjach o
b) krajowym (wymienić tytuł czasopisma i
zasięgu:
termin zgłoszenia*),
a) opatentować (podać nazwiska twórców i
przypuszczalny termin wystąpienia*),
Czy osiągnięcia techniczne
b) wdrożyć (podać przypuszczalnych
można:
partnerów*),
c) nawiązać współpracę z innymi zespołami z
PW (wymienić zespoły*),
a) międzynarodowych (nazwa, termin,
Czy otrzymane wyniki są
wymienić ewentualne referaty plenarne*),
zgłoszone lub były prezentowane
na konferencjach:
b) krajowych (nazwa, termin*).
Czy w wyniku realizowanego
a) do MNiI (podać o jaki)
grantu opracowano projekt
b) do Unii Europejskiej
wystąpienia o nowy grant
*) - dodatkowe informacje Kierownika proszę podać poniżej i na odwrocie
Tak
całkowicie
częściowo
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
+
–
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
–
+
+
–
ad 3a:
prace doktorskie:
Michał Chojnowski – zakończenie w 2011
Przemysław Płonecki – zakończenie w 2011
ad 3b)
praca habilitacyjna dr inż. Krzysztof Siwek – zakończenie pracy w 2011
praca habilitacyjna dr inż. Bartosz Sawicki – zakończenie pracy w 2011
ad 3c)
ad 4a) Czasopisma międzynarodowe: Neural Computing and Applications, IEEE Transactions
on Instrumentation and Measurements, IEEE Instrumentation & Measurement Magazine,
Sensors and Actuators – Chemical, Lecture Notes on Computer Science, International
Journal of Environment and Pollution
ad 4b) Przegląd Elektrotechniczny, Archive of Electrical Eng.
Ad 5b) Prace wdrożeniowe oprogramowania w szpitalu na ul. Szaserów w Warszawie
ad 5c) Współpraca z zespołem prof. K. Brudzewskiego z Wydziału Chemii , PW
ad 6a)
ad 6b) ZKwE (Poznań), SPETO (Ustroń).
ad7a)
ad7b )
Data…………………………
Podpis………………………
Załącznik nr 6 do zarządzenia nr 5
Rektora PW z dnia 31 marca 2004 r.
Arkusz oceny pracy własnej i statutowej
wypełniany przez opiniodawcę
Nazwisko, imię, stopień naukowy opiniodawcy : prof. PW dr hab. Andrzej Dzieliński
Temat opiniowanej pracy:
„Komputerowe narzędzia analizy i optymalizacji w zastosowaniu do obwodów, pól elektromagnetycznych,
przetwarzania sygnałów elektrycznych i biomedycznych oraz przetworników i informatycznych systemów
pomiarowych”
Opiniodawca proszony
jest o odpowiedzi na
podane pytania, stawiając
znak + lub −
w odpowiedniej kratce.
Wszystkie 30 kratek
Nr
pyt.
Nazwisko, imię, stopień nauk. Kier. Pracy:
Prof. dr hab. Andrzej Michalski
Wydział, Instytut Elektrotechniki Teoretycznej i Systemów
Informacyjno-Pomiarowych
Tak
Treść pytania
1. Czy zakres przeprowadzonych badań jest zgodny z harmonogramem
2. Czy otrzymane wyniki są oryginalnym osiągnięciem wykonawców
Czy otrzymane wyniki dotyczą
3.
głównie:
4.
5.
6.
7.
a) badań zjawisk, procesów,
b) udoskonalenia metod badawczych,
c) budowy, modernizacji aparatury badawczej.
Czy otrzymane wyniki nadają się a) w recenzowanych publikacjach o zasięgu
międzynarodowym (jęz. angielski),
do publikacji w czasopismach
naukowych lub materiałach
b) w recenzowanych publikacjach o zasięgu
konferencyjnych:
krajowym (jęz. polski),
a) patentowania,
Czy wyniki stanowią osiągnięcia, b) wdrożenia,
które mogą być podstawą do:
c) nawiązania współpracy z innymi zesp. z PW
d) wystąpienia o grant MNiI lub Europejski,
a) międzynarodowych (jęz. angielski lub inny),
Czy otrzymane wyniki były
prezentowane na konferencjach: b) krajowych (jęz. polski).
Czy nakłady finansowe zostały poniesione i wykorzystane racjonalnie
8. Czy sprawozdanie z pracy zostało opracowane właściwie
całkowicie
+
częściowo
–
–
+
–
+
+
–
–
–
+
+
+
–
–
–
–
+
+
+
+
–
+
–
+
+
–
+
–
Propozycja oceny przez podkreślenie następującej kwalifikacji:
praca niewykonana, wykonana częściowo, wykonana prawidłowo, wykonana z nadmiarem
Dodatkowe informacje opiniodawcy: Wszystkie przewidziane w planie badawczym zadania zostały
zrealizowane. Wyniki pracy są bardzo dobrze udokumentowane publikacjami, zarówno w czasopismach
naukowych (filadelfijskich) jak i referatami prezentowanymi na konferencjach naukowych. Wynikiem pracy są 2
ukończone (obronione) rozprawy habilitacyjne, kolejna rozprawa w trakcie recenzji i jeszcze jedna na
ukończeniu oraz trzy obronione rozprawy doktorska oraz dwa podręczniki o charakterze monografii.
Data…………………………Podpis……………………………………
Krytyczna ocena badań i wyników: .............................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Wybrane publikacje