Electrical and Electronics Commons^™

Developing Robust Autonomous Vehicles With Ros, Dylan J. Kangas

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The demand for autonomous vehicles (AVs) is rising across both military and civilian sectors. These unmanned systems offer numerous advantages, such as improved efficiency, safety, and adaptability. Addressing this demand requires the development of resilient and versatile autonomous vehicles crucial for the transport and reconnaissance markets.

The sensory perception of autonomous vehicles of any kind is paramount to their ability to navigate and localize in their environment. Factors such as sensor noise, erroneous readings, and deliberate attacks should all be considered when developing a robust autonomous system. This work aims to quantify the degradation of sensor data which causes mapping …

Implementing Associative Learning Using Neuromorphic Robot, Vinay Kumar Pillalamarri

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Associative learning, a key cognitive process seen across the animal kingdom, enables organisms to form connections between stimuli and adapt their behaviors based on past experiences. A particularly powerful example is fear conditioning, where animals learn to associate a neutral stimulus with an aversive one, allowing them to predict and avoid potential threats. Inspired by this mechanism, this project implements associative learning on an unmanned ground vehicle (UGV) to develop adaptive behavior through neuromorphic principles. Utilizing Nengo for neural modeling, the UGV learns to associate visual (red color) and tactile (vibration) stimuli through Hebbian learning, a biologically inspired synaptic adaptation …

Distance Estimation Based On Step Frequency Using Accelerometer Data, Rami M. Al-Naimat, Khawlah M. Harahsheh, Chung-Hao Chen

Electrical & Computer Engineering Faculty Publications

In recent years, smartphone sensors have become one of the most important and easily available sensors to facilitate people's lives, especially in health care and positioning (indoor environments). However, the data coming from smartphone sensors can be distorted during the user’s movement such as irrelevant movements, walk mode, and speed of walking. This distortion (noise) impairs the estimated distance accuracy (accumulative error) which increases with increasing walking distance. In addition, the accuracy of the distance traveled is affected by the user's speed, as the speed affects the step length. This work proposes a novel approach for calculating step length in …

Building Integration Of A Solar Air Heating System, Fernando Guerreiro

Doctoral

In order to achieve the global carbon emission target, the high fraction of locally available renewable energy sources will become necessary to meet energy demand. Solar energy is one of the most important renewable sources locally available for use in space heating, cooling, hot water supply and power production. Building integrated solar thermal systems (BISTS) can be a potential solution towards the enhanced energy efficiency and reduced operational cost in built environment. The current research aimed at developing an active solar air heating collector for building integration. This system consisted of several asymmetric compound parabolic concentrating collectors with inverted transpired …

Aggregation And Oligomerization Characterization Of Ss-Lactoglobulin Protein Using A Solid-State Nanopore Sensor, Mitu C. Acharjee, Brad Ledden, Brian Thomas, Xianglan He, Troy Messina, Jason Giurleo, David Talaga, Jiali Li

Physics Faculty Publications and Presentations

Protein aggregation is linked to many chronic and devastating neurodegenerative human diseases and is strongly associated with aging. This work demonstrates that protein aggregation and oligomerization can be evaluated by a solid-state nanopore method at the single molecule level. A silicon nitride nanopore sensor was used to characterize both the amyloidogenic and native-state oligomerization of a model protein ß-lactoglobulin variant A (βLGa). The findings from the nanopore measurements are validated against atomic force microscopy (AFM) and dynamic light scattering (DLS) data, comparing βLGa aggregation from the same samples at various stages. By calibrating with linear and circular dsDNA, this study …

Passive Wireless Corrosion And Temperature Detection In High-Temperature Environments, Noah Lane Strader

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

This work focuses on the theory and development of LC sensors for high temperature and corrosion measurement for stainless steel and copper surfaces with power industry and general corrosion detection applications. The LC resonators were fabricated via screen printing an Ag inductor on an alumina substrate. The LC design was modeled using the ANSYS HFSS modeling package. The LC passive wireless sensors operate with resonant frequencies centered at 85-110 MHz. The wireless response of the LC sensor was interrogated and received by a radio frequency signal generator and spectrum analyzer at temperatures from 50-800 °C for copper ground planes and …

Enhancing 5g Fixed Wireless Access In Rural Settings Via Machine Learning-Driven Resource Optimization, Maryam Amini

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Providing broadband access to rural communities continues to be an important societal problem whose solution would help to break down the digital divide. While 5G wireless networks may be used for rural broadband, a key challenge is the placement of base stations, which is exacerbated by the use of high frequencies in the millimeter-wave band. Such technology requires an unobstructed line of sight, demanding meticulous planning of the number, height, and location of base stations for optimal coverage. Conventional methods, such as ray-tracing to simulate signal propagation across varied terrain, are computational costly and not feasible for vast coverage areas. …

Cleaning And Characterization Of Chemical Vapor Deposited Graphene For Nanoelectronic Device Development, Sakib Ishraq

Graduate Theses, Dissertations, and Problem Reports (ETD)

Nanoelectronic devices based on graphene are a promising technology that combines the sensitivity and specificity of ion and element recognition with the accuracy and precision of electronics. The detection principle is based on the interaction of the target molecules with the nanodevice surface, which generates a measurable electrical signal. In the current study, graphene and its derivatives, synthesis and fabrication of high quality, good uniformity, and low defects graphene have been investigated as they are critical for high-performance and highly sensitive devices. Among many synthesis methods, chemical vapor deposition (CVD), have been used that needs to be transferred from the …

Particle Accelerator Spin-Transparent Storage Rings For Beyond State-Of-The-Art Science, R. Suleiman, Y. Derbenev, M. Grau, V. Morozov

Physics Faculty Publications

We will describe spin-transparent storage rings that exhibit spin-coherence times of several hours and store a large number of particles and their use in novel applications. For example, these rings can be used to directly measure the electric dipole moment of the electron, relevant to CP violation and matter-antimatter asymmetry in the universe, and to search for dark energy and ultra-light dark matter*. These rings can also serve as a compelling platform for quantum computing. In this presentation, we will describe how spin-transparent rings can be used in conjunction with ion traps to enhance scalability and increase quantum coherence times …

Application Of The Mixed Integer Nonlinear Programming Technique For The Economic Planning Of Transmission Networks In New Manner, Nader Shawky Abdelhakeem, Maged Gamal Lotfy, Mohamed Shibl Albags, Ahmed Saied Elzawawy

Mansoura Engineering Journal

In the recent years, the mathematical planning model of transmission networks based on full AC load flow has been developed. But, due to the model non-convexity and the existing of large number of local solutions, this model can only be used for small size networks as it consumes large unreasonable computation time in addition to its incapability to yield global solution in most cases. To overcome these problems, two new iterative solution procedures have been presented in this paper. In the first one, the objective function is changed to the minimization of the number of new lines required to satisfy …

Autonomous Damage And Structure Scanning Drone, Natasha Ninan, Amber Long, Lee Nestor, Emmanuel Jensen

Williams Honors College, Honors Research Projects

Remote damage analysis plays a crucial role in lowering the risk associated with human presence at dangerous sites. This project focuses on developing a system for remote structural examination using photogrammetric techniques and analysis. The system utilizes a drone equipped with cameras for photogrammetry, and LiDARs for navigation. This setup can enable efficient structural model generation with the collection of images from multiple points. A novel structural analysis is performed to detect potential damage or points of failure in the structure.

Key components include a teleoperated drone, a software pipeline for photogrammetric analysis, collision protection mechanisms, and a user interface. …

Functional Verification Of Additively Manufactured Metallopolymer Structures For Structural Electronics Design, Nathan D. Singhal

Honors Undergraduate Theses

As an attempt to improve the overall cost-effectiveness and ease of structural electronics manufacturing, this study characterizes the mechanical and electrical responses of structures which are fabricated from a novel metallopolymer composite material by fused deposition modeling as they are subjected to quasi-static, uniaxial mechanical tension. Baseline values of tensile properties and electrical resistivity were first obtained via ASTM D638-22 standard testing procedures and linear sweep voltammetry (LSV), respectively. A hybrid procedure to measure in-situ mechanically dependent electrical behavior was subsequently developed and implemented. The mechanical and electromechanical testing was followed by the derivation of stochastic values for several mechanical …

Smart Longboard, Ben Rath

Williams Honors College, Honors Research Projects

The proposed design project includes a motorized longboard, equipped with a wireless handheld remote to manage the speed of the board. An embedded system mounted underneath the board will gather data from an accelerometer and a GPS sensor. This information is sent through a Bluetooth connection to a compatible smartphone application where it will be displayed. The project also includes a custom battery and charging circuit for the board to ensure that all of the engineering requirements are met. The board will be easy to use and the smartphone application will be able to display ride statistics of the user …

Optimizing Energy-Efficient Grid Performance: Integrating Electric Vehicles, Dstatcom, And Renewable Sources Using The Hippopotamus Optimization Algorithm, Mohamed Abdelaziz, A.A. Ali, R.A. Swief, Rasha Elazab

Renewable Electrical Energy Engineering

The rapid increase in renewable energy integration and electric vehicle (EV) adoption creates significant challenges for the stability and efficiency of power distribution networks. This study addresses the need for optimized placement and sizing of Electric Vehicle Charging Stations (EVCSs), photovoltaic (PV) systems, and Distribution Static Compensators (DSTATCOMs) to enhance grid performance. The motivation for this work arises from the fluctuating nature of renewable energy generation and the unpredictable demands of EV charging, which strain existing infrastructure. To address these challenges, we propose a novel optimization framework that introduces the Renewable Distributed Generation Hosting Factor (RDG-HF) and Electric Vehicle Hosting …

Electronics Design For Krepe Atmospheric Entry Capsule Avionics, Matt Ruffner

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

This research documents the design, testing, and implementation of sensing, control, and communications subsystems for small atmospheric entry capsules. Atmospheric entry capsules pose a unique electronics design challenge given mission requirements, environmental constraints, and inherent risk involved in space based missions. Previous work on small satellites developed the CubeSat platform as a means of ensuring reliability after university-led small satellite missions experienced failures. The publication of the CubeSat platform allowed researchers to focus on the payload science utilizing a standardized form-factor and reusable electronics. Environmental and operational constraints of CubeSats and atmospheric entry capsules overlap and best-practices associated with building …

Mitigation Of Reflected Overvoltage In Wind-Turbine Generator-Converter Systems With A Smart Coil Concept, Lulu Wei

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

In the recent decade, ultra-fast wide bandgap switching devices such as Silicon Carbide (SiC) Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistors (MOSFETs) have been increasingly utilized in power electronic converters for renewable energy power generation systems due to their advantages of enabling high energy efficiency and high power density. However, the much higher voltage slew rate (i.e., dv/dt) with SiC power converters may induce voltage reflection and reliability concerns in machine-converter systems, especially for medium-voltage systems with long cable connections. In wind-turbine power generation systems, generators are typically located in the nacelles, and medium-voltage power converters are mostly placed at the bottom of the …

A Novel Processor Architecture Implementing The Stacked Error Diffusion Algorithm And Its Zynq-Based Realization, Qishi Hu

Theses and Dissertations--Electrical and Computer Engineering

Digital halftoning reproduces continuous-tone images using patterns of black and white dots, while multitoning extends this concept by incorporating inks with intermediate intensities. These techniques are extensively utilized in the printing industry to accommodate the limited range of inks available in printers. Stacked error diffusion is a high-quality multitoning algorithm that adheres to the blue-noise dithering standard. This thesis research studies the potential parallelism inherent in the algorithm and introduces the design of a novel processor architecture optimized for efficient execution. The architecture is realized on an FPGA development board featuring a Zynq SoC. Additionally, the hardware prototype can also …

Integrating Therapy Into Play: Stand-On Ride-On For A Child With Cerebral Palsy, Kira Flanagan

UNF Graduate Theses and Dissertations

This study focuses on the development of an adaptive ride-on toy specifically designed for a 2.5-year-old child with spastic diplegic cerebral palsy. As a feasibility study, the primary objective of this innovative device is to enhance motor function, foster autonomy, and improve the overall quality of life for the child. The Power Mobility Device (PMD) integrates actuation and steering modifications, and a harness mechanism tailored to meet the child's unique needs. Comprehensive assessments of the child's spatiotemporal gait characteristics were conducted before and after a three-month usage period. The results reveal significant improvements in the child's ability to control dynamic …

Detecting Bearing Race Defects With Inductive Magnetic Reluctance Sensors And Artificial Neural Networks, Collin Daly

College of Graduate Studies: Theses & Dissertations

This work proposes a method of detecting physical damage to bearing races in a rotational assembly by means of magnetic reluctance sensors generating a signal from a rotating gear-tooth wheel. A nominally sinusoidal signal is generated based on the rotation of a gearwheel with regularly spaced voids and lands. Detection is based on the time variance of the signal periodically in relation to the gearwheel and the bearing damage. The purpose of this work is to propose a process to detect and classify bearing race defects using existing sensors and neural networks for hazardous area equipment applications.

Experimental Investigation Of Self-Mixing Interferometric Technique For Displacement Assessment, Dulanjana Anuhas Egodagamage

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The self-mixing interferometric (SMI) technique has proven effective for achieving precise, contactless measurements of submicron displacements. This study aims to further investigate and experimentally assess the capabilities of the SMI technique in displacement sensing. While extensive research has been conducted on the SMI technique for displacement sensing, its performance can still be further explored in scenarios where the target exhibits varying displacement amplitudes and oscillation frequencies. Understanding the limitations and ranges of the SMI technique is crucial for advancing laboratory-based setups into practical applications. An experimental optoelectronic setup was used in this work, employing a semiconductor laser diode module integrated …

การพัฒนาแพลตฟอร์มเมตาเวิร์สแบบเว็บที่มีระบบสนับสนุนปัญญาประดิษฐ์, สืบพงศ์ น้อยศรี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วิทยานิพนธ์ฉบับนี้นำเสนอการพัฒนาต้นแบบแพลตฟอร์มเมตาเวิร์สที่มีขีดความสามารถขั้นพื้นฐานครอบคลุมระบบอวาทาร์ ระบบผู้ใช้หลายราย ระบบสื่อสารตามเวลา ระบบการเชื่อมต่อแชตบอต และฉากโลกเสมือนจริงสามมิติที่เหมือนจริง แพลตฟอร์มที่พัฒนาขึ้นนี้ถูกนำไปใช้ประโยชน์กับหน่วยงานภาคการศึกษาและภาคธุรกิจ ทั้งหน่วยงานภายในจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยและสถาบันการศึกษาทั้งในประเทศและระดับนานาชาติ ผลการทดสอบพบว่าระบบทำงานได้ให้ผลสัมฤทธิ์ที่ดีและมีคุณภาพตามความต้องการใช้งานในทางปฏิบัติ สามารถประยุกต์ใช้กับการสร้างห้องเรียนเสมือนออนไลน์ในโลกเสมือนจริง รองรับระบบการสื่อสารระหว่างผู้ใช้ทั้งภาพ เสียง และข้อความ อีกทั้งยังสามารถใช้งานร่วมกับระบบแชตบอตจากภายนอกได้ผ่านระบบเอพีไอที่พัฒนาขึ้น ผลการทดสอบบนระบบคลาวด์ของบริษัท โทรคมนาคมแห่งชาติ จำกัด แสดงให้เห็นว่าระบบสามารถรองรับปริมาณผู้ใช้งานได้ไม่น้อยกว่า 30 รายพร้อมกัน ผลการทดสอบในเชิงประสบการณ์การใช้งานมีระดับความพึงพอใจในเชิงบวก งานวิจัยและพัฒนาจึงให้ประโยชน์และเป็นจุดเริ่มต้นของการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีเมตาเวิร์สในวงกว้าง

Re-Envisioning Electric Railway Power Systems In Dense Urban Regions, Rohama Ahmad

Dissertations and Theses

Grid decarbonization and modernization are key requisites to combat global warming. Decarbonization entails the deployment of renewable energy sources, improving the energy efficiency of major consumers, and the electrification of the transportation and building sectors. Various US states and cities have pledged to reduce greenhouse gas (GHG) emissions (e.g., the Climate Leadership and Community Protection Act (CLCPA) in New York aims to reduce emissions to 40% below 1990 levels by 2030 and then to 85% below 1990 levels by 2050) via a set of targets in terms of renewable energy, energy storage system (ESS) capacity, and the number of electric …

Lightweight Neural Network Pipeline Model For Drone Collision Prediction System Using Limited Computing Resources, Rifqi Nabila Zufar

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This thesis focuses on developing a drone collision prediction algorithm by adapting the Neural Network Pipeline (NNP) for use in limited computing resources devices. While NNP is effective with sufficient computation, its performance in constrained environments remains untested. To address this issue, an adaptation of NNP using post-training quantization is developed. This method effectively compresses the model by reducing the precision of the 32-bit floating point. This adaptation aims at reducing model complexity and offers significant benefits in terms of reduced model size, increased processing speed, and reduced power consumption. It results in the expense of prediction accuracy. The MobileNetV3Small …

Study On Skin Cancer Classification Architectures Based-On Cnn With Channel And Spatial Attention Mechanism, Zahid Maqbool

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The early and accurate detection of skin cancer is crucial for effective treatment and improving patient survival rates. This research explores innovative CNN-based architectures enhanced with Channel Attention and Spatial Attention (CASA) mechanisms for classifying skin cancer types from dermoscopic images. Building on the strengths of transfer learning, the study applies pre-trained models VGG16, InceptionResNetV2, and EfficientNet variants (EfficientNet B0 to B7) and customizes them for skin cancer classification using CASA modules. The CASA integration allows the models to selectively focus on critical features within images, enhancing both spatial and channel-based feature extraction. Experiments utilize the HAM10000 dataset. Which contains …

Enhanced Cross-Modality Mri Segmentation Using Dilated Convolutions And Multi-Scale Gradient Map, Ghulam Murtaza

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Magnetic resonance imaging (MRI) segmentation is critical for accurate medical diagnosis, but cross-modal segmentation presents significant challenges due to domain shifts between imaging modalities and limited labeled data. This study proposes an enhanced U-Net framework designed to improve segmentation accuracy and generalization across different MRI modalities. The method incorporates dilated convolutions in the encoder to expand the receptive field, allowing for better contextual information capture without increasing the number of parameters. Additionally, squeeze and excite (SE) blocks are introduced to recalibrate channel-wise feature importance, addressing variations in tissue contrast across modalities. A multi-scale gradient map fusion strategy, based on holistic …

Classification Of Bearing Failure In Adverse Industrial Conditions, Bawar Masih

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

In industrial environments, the detection of machinery reliability is frequently compromised by surrounding noise. This interference can lead to unexpected machine failures, resulting in costly downtime and extensive repair expenses. This study investigates the application of CNN and LSTM networks for fault diagnosis under noisy conditions to achieve high classification accuracy across varying SNRs. The CNN model, designed to capture localized features, proved particularly effective in extracting critical information from complex vibration data despite substantial background noise. In contrast, the LSTM model, while optimized for sequential data analysis, showed limited performance under high-noise conditions. Using the CWRU Bearing dataset, the …

Small Object Detection Techniques In Remote Sensing Images Using Aam And Raspp, Farhan Iqbal

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Remote sensing technology has advanced substantially, with significant research focused on identifying and recognizing small, distant objects within large-scale scenes. Despite these strides, the task remains difficult due to limitations in image resolution, varied object scales, dense object distribution, and diverse orientations. Current object detection methods often struggle to maintain the fine detail essential for small object detection, resulting in the loss of critical information. To address this, we introduce an Advanced Attention Mechanism (AAM) that combines a novel Combined Channel and Spatial Attention (CCSA) approach with Residual Atrous Spatial Pyramid Pooling (RASSP). This integration enhances detection accuracy by preserving …

การกำหนดกำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้ในระบบจำหน่ายเเรงดันต่ำโดยใช้วิธีผสมผสานระหว่างวิธีเชิงสุ่มกับอนุกรมเวลา, ณัฐพัฒน์ รพีอาภากุล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในปัจจุบันการผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์เติบโตอย่างรวดเร็วโดยเฉพาะการติดตั้งแบบบนหลังคา อย่างไรก็ตามการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำอาจส่งผลกระทบต่อระบบไฟฟ้า เช่น โหลดหม้อแปลงและสายส่งไฟฟ้าเกินพิกัด แรงดันเกิน และความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า วิทยานิพนธ์ฉบับนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาวิธีการหาค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้ สำหรับระบบจำหน่ายแรงดันต่ำในประเทศไทย โดยคำนึงถึงผลกระทบด้านโหลดหม้อแปลงและสายส่งไฟฟ้าเกินพิกัด แรงดันเกิน และความไม่สมดุลของแรงดันไฟฟ้า เนื่องจากการเชื่อมต่อระบบ งานวิจัยนี้ได้ใช้วิธีมอนติคาร์โลควบคู่กับการค้นหาแบบผสมระหว่างไบนารีและเชิงเส้น ในการวิเคราะห์และคำนวณค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้ โดยมีการทดลองในระบบทดสอบที่ดัดแปลงมากจากระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำของประเทศไทยจำนวน 15 ระบบ ผลการวิจัยพบว่าการใช้วิธีการผสมผสานระหว่างวิธีเชิงสุ่มและวิธีอนุกรมเวลาสามารถเพิ่มความเร็วในการคำนวณค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้ โดยที่ยังคงความถูกต้องเเละความเเม่นยำเอาไว้ได้ นอกจากนั้นพบว่าปัจจัยที่ส่งผลต่อค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้อย่างมีนัยสำคัญ ได้แก่ ขนาดหม้อแปลง จำนวนผู้ติดตั้งระบบ PV และระยะจ่ายโหลดสูงสุด สุดท้ายได้นำเสนอเเนวคิดการใช้ค่ากำลังการผลิตไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานเเสงอาทิตย์ที่รองรับได้ ในการจำกัดกำลังติดตั้งรวมของระบบ ในข้อกำหนดการเชื่อมต่อโครงข่ายไฟฟ้าของระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ ในระบบจำหน่ายไฟฟ้าแรงดันต่ำของประเทศไทย และนำเสนอแนวทางการแบบเวลาจริงเพื่อใช้ในระบบจัดการพลังงาน

การประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกของลำต้นยูคาลิปตัสจากข้อมูลไลดาร์ที่ได้จากอากาศยานไร้คนขับด้วยเทคนิคการประมวลผลพอยต์คลาวด์, พีรพงศ์ แดงรุ่งโรจน์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การจัดการป่าไม้สำคัญสำหรับการแก้ปัญหาภาวะโลกร้อน เนื่องจากความสามารถในการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ของป่าไม้ การวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกของต้นไม้จำเป็นในการประเมินความสามารถในการกักเก็บคาร์บอนของป่าไม้ ซึ่งสำคัญในการพัฒนาการจัดการป่าไม้ให้มีประสิทธิภาพ วิธีการดั้งเดิมใช้แคลิเปอร์หรือเทปในการวัดเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอก ซึ่งใช้แรงและเวลามาก เพราะฉะนั้นวิทยานิพนธ์นี้นำเสนอวิธีการในการประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกของลำต้นยูคาลิปตัสจากข้อมูลไลดาร์ที่ได้จากอากาศยานไร้คนขับซึ่งเป็นวิธีที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพสำหรับป่าไม้ขนาดใหญ่ แต่ปัญหาคือความหนาแน่นของจุดข้อมูลไลดาร์ต่ำเนื่องจากระยะห่างระหว่างอากาศยานไร้คนขับติดกล้องไลดาร์และต้นไม้ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือพัฒนาวิธีการประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกภายใต้ปัญหาดังกล่าว ขั้นตอนประกอบด้วย การเก็บข้อมูล การทำให้ข้อมูลเป็นมาตรฐาน การแบ่งแยกต้นไม้แต่ละต้น การแบ่งแยกลำต้น การแปลง 2 มิติ และการประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์เพียงอกด้วยเทคนิคต่างๆ ได้แก่ การประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกด้วยการปรับค่าด้วยค่าคงที่ การประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกด้วยคุณลักษณะของเปลือกหุ้มคอนเวกซ์ และการประมาณค่าเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกด้วยคุณลักษณะของต้นไม้ ประสิทธิภาพของแต่ละวิธีถูกประเมินโดยการเปรียบเทียบกับวิธีเส้นฐานที่อ้างอิงในงานวิจัย ในแง่ของความคลาดเคลื่อน และระยะเวลาดำเนินงาน ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่าวิธีที่นำเสนอช่วยเพิ่มความแม่นยำในการประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางเพียงอกในสภาวะที่มีความหนาแน่นของจุดข้อมูลต่ำ โดยค่าความคลาดเคลื่อนเท่ากับ 1.24 เซนติเมตรหรือเท่ากับร้อยละ 9.5

การพัฒนาระบบกล้องส่องท้องฟ้าราคาประหยัดที่มีความสามารถประมาณค่าความเข้มแสงอาทิตย์และพยากรณ์ความเข้มแสงระยะสั้นมาก, ศุภกร บุญประเสริฐ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การพยากรณ์ความเข้มของแสงอาทิตย์ระยะสั้นมาก มีความสำคัญต่อการจัดการกับความผันผวนของพลังงานแสงอาทิตย์ เพื่อบูรณาการระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เข้าสู่ระบบโครงข่ายไฟฟ้าให้เป็นไปอย่างราบรื่น มีประสิทธิภาพ และเชื่อถือได้ การพยากรณ์ความเข้มแสงในระยะสั้นมากนั้นสามารถทำได้หลากหลายวิธี แต่วิธีที่นิยมใช้ในปัจจุบันใช้กล้องส่องท้องฟ้าเนื่องจากสามารถเห็นได้ถึงการเคลื่อนที่ของเมฆ ซึ่งเป็นสาเหตุหลักในความผันผวนของระบบการผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แต่เนื่องจากกล้องส่องท้องฟ้ามีราคาสูงจึงทำให้ไม่สามารถติดตั้งได้อย่างแพร่หลาย ในงานวิจัยนี้ต้องการสร้างกล้องส่องท้องฟ้าราคาประหยัดที่สามารถประมาณและพยากรณ์ความเข้มแสงอาทิตย์ในระยะสั้นมากได้ โดยใช้กล้องโทรทัศน์วงจรปิดร่วมกับระบบเก็บข้อมูลส่วนกลาง ทดสอบการประมาณค่าความเข้มแสง และพยากรณ์ความเข้มแสงในระยะสั้นมากโดยใช้ภาพที่ได้จากกล้องส่องท้องฟ้าราคาประหยัดที่ได้สร้างขึ้น ผลการพัฒนากล้องส่องท้องฟ้าสามารถถ่ายภาพท้องฟ้าได้ที่ความละเอียดเชิงเวลา 1 นาที มีมุมมองภาพ180 องศาในแนวนอน 102 องศาในแนวตั้ง และสามารถอัปโหลดเข้าสู่เซิร์ฟเวอร์ได้อย่างมีเสถียรภาพ ในส่วนของแบบจำลองประมาณค่าความเข้มแสง แบบจำลองสามารถให้ผลการประมาณมีรากของค่าคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ยอยู่ที่ 113.44 วัตต์/ตารางเมตร คิดเป็น 8.32 % เทียบกับค่าความเข้มแสงสูงสุด และในแบบจำลองพยากรณ์ความเข้มแสงล่วงหน้าระยะสั้นมากแบบจำลองที่ใช้ข้อมูลนำเข้าเพิ่มเติมจากเวกเตอร์การเคลื่อนที่ของเมฆสามารถให้ผลการพยากรณ์ที่ดีขึ้นกว่าแบบจำลองพยากรณ์ปกติโดยมีรากของค่าคลาดเคลื่อนกำลังสองเฉลี่ยในช่วง 140 – 170 วัตต์/ตาราเมตร คิดเป็น 10.26 – 12.46 % เทียบกับค่าความเข้มแสงสูงสุด