Mechanical Engineering Commons^™

การพัฒนาอุปกรณ์ถ่ายภาพอัตโนมัติและระเบียบวิธีการนับจุดสำหรับการวิเคราะห์ภูมิคุ้มกัน, ชยธร กู้เกียรติกูล

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวินิจฉัยเป็นกระบวนการที่สำคัญสำหรับแพทย์ในการวิเคราะห์และแนะนำทางเลือกในการรักษาสำหรับผู้ป่วย ELISpot เป็นหนึ่งในกระบวนการวินิจฉัยสำหรับผู้ป่วยที่เป็นที่นิยม ซึ่งขั้นตอนการปฎิบัติจะเกิดความเบื่อหน่ายเเละเมื่อยล้า ดังนั้นการพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยจึงเป็นสิ่งสำคัญในการลดภาระงานของแพทย์ ในการพัฒนานี่ระบบแพลตฟอร์มถ่ายรูปจาก 96 Well plate และวิเคราะห์ผล ELISpot อัตโนมัติถูกพัฒนาขึ้น ประกอบด้วย IAI TABLE TOP, กล้อง USB Microscope และ แผ่นกำเนิดเเสง สำหรับโปรเเกรมใช้งานเเพลตฟอร์มถูกพัฒนาขึ้นจาก C# window form application และ ทำการพัฒนาการวิเคราะห์ด้วยรูปภาพจากโปรเเกรม Halcon จาก MVTec โดยการพัฒนาเน้นให้หน้าต่างซอฟต์แวร์ที่เรียบง่ายและออกแบบมาเพื่อมอบประสบการณ์ที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ ซึ่งผู้ใช้งานจะสามารถใช้งานได้ทั้งในส่วนที่เป็นการถ่ายรูปเเละวิเคราะห์ภาพ โดนกระบวนการที่ถูกนำมาใช้คือ Dynamic thresholding algorithm เปรียบเทียบกับเครื่องที่เป็นที่ยอมรับ CTL immunospot analyzer โดยผลการทดสอบพบว่ามีความถูกต้องอยู่มากกว่า 80 %จากเกณฑ์ที่ถูกกำหนดขึ้น

การตรวจจับและระบุรูปแบบความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงโดยใช้วิธีการเรียนรู้แบบหมู่, ธิติพัทธ์ สนธิโพธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ในวิทยานิพนธ์นี้ได้เสนอระบบควบคุมสุขภาพเครื่องจักรที่สามารถตรวจจับการทำงานที่ผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในอุตสาหกรรมจริง ซึ่งเป็นเครื่องจักรที่มีความสำคัญต่อระบบโดยเมื่อมีการใช้งานเป็นระยะเวลานานทำให้ประสิทธิภาพลดลงและพบความผิดปกติที่เพิ่มขึ้น เครื่องจักรดังกล่าวจึงถูกติดตั้งเซนเซอร์เพื่อติดตามพฤติกรรมและบันทึกข้อมูล ซึ่งข้อมูลที่ได้รับมาจะยังไม่พบความเสียหายที่เกิดขึ้นอย่างชัดเจน วิธีการที่นำเสนอจะใช้การจำลองความผิดปกติให้กับข้อมูลที่ได้รับ จากนั้นจึงวิเคราะห์ประสิทธิภาพของเครื่องอัดอากาศและเปรียบเทียบกับการเรียนรู้ของเครื่องและเพอร์เซ็ปตรอนหลายชั้น ในการศึกษานี้พบว่าข้อมูลที่จะสะสมนั้นเป็นข้อมูลจริงที่มีความท้าทาย ซึ่งเทคนิคที่เสนอมามีประสิทธิภาพเพียงพอที่ใช้ในการตรวจจับความผิดปกติของเครื่องอัดอากาศแบบหมุนเหวี่ยงที่ติดตั้งในโรงงานจริง

ระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี Lorawan, พิทย ศุภนิรัติศัย

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

การวิจัยครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อออกแบบและสร้างระบบช่วยการทำการเกษตรอัตโนมัติด้วยเทคโนโลยี LoRaWAN (Long Range Wide Area Network) ที่สามารถควบคุมตัวแปรที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตของพืชได้ตามเงื่อนไขที่ต้องการ โดยหลักการทำงานของระบบช่วยการทำการเกษตรนี้ อุปกรณ์ตรวจวัดที่ติดเซนเซอร์ (Sensor End Device) จะทำงานวัดค่าตัวแปรและส่งข้อมูลต่อไปยังตัวรับสัญญาณศูนย์กลาง (Gateway) ที่เปรียบเสมือนเป็นตัวกลางการสื่อสารกับระบบเน็ตเวิร์ก (Network Server) เพื่อให้ข้อมูลต่าง ๆ ถูกประมวลผลและแสดงผลในรายงานภาพรวมผ่านระบบคลาวด์ได้ถูกต้องตามสถานการณ์จริง จากนั้นคำสั่งในการเปิดปิดควบคุมตัวกระตุ้นจะถูกส่งกลับมายังอุปกรณ์ควบคุมตัวกระตุ้น (Actuator End Device) เพื่อทำงานปรับค่าตัวแปรให้อยู่ในช่วงค่าตามที่ตั้งไว้ ในเรื่องของระยะการส่งสัญญาณ LoRa พบว่าระยะที่ไกลที่สุดที่อุปกรณ์ยังสามารถส่งสัญญาณไปถึงจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 300 - 1700 เมตร โดยขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย ทั้งอุปกรณ์ เสาส่งสัญญาณ ตำแหน่งที่ตั้ง การตั้งค่าการส่งสัญญาณ ไปจนถึงสัญญาณรบกวนในบริเวณนั้น ๆ เมื่อลองเปรียบเทียบการทำงานระหว่าง Wi-Fi และ LoRa จะพบว่า นอกจาก LoRa จะมีระยะทางการทำงานที่ไกลกว่าแล้ว ในสถานะที่ระบบมีการทำงานส่งสัญญาณ พลังงานที่ LoRa ใช้ในการส่งสัญญาณจะมีค่าน้อยกว่าการส่งสัญญาณด้วย Wi-Fi ถึง 2.4 เท่า ส่วนการใช้พลังงานในสถานะที่ระบบรอรอบการทำงานครั้งต่อไป ถ้าหากใช้บอร์ดที่ออกแบบมาเพื่อการประหยัดพลังงานโดยเฉพาะแล้วการสั่งให้บอร์ดอยู่ในโหมด Deep Sleep จะช่วยให้บอร์ดประหยัดพลังงานได้ถึง 3,330 เท่า เมื่อเทียบกับการที่บอร์ดอยู่ในสถานะการทำงานในโหมด Active ตลอดเวลา

การตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์ของคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบด้วยตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว, สุนิธิ อัศวเลิศพลากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความท้าทายหลักในการบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์คือปัญหาการขาดแคลนข้อมูลความผิดปกติของเครื่องจักรสำหรับใช้ในการฝึกสอนแบบจำลอง และความซับซ้อนของระบบโรงงานซึ่งมีสภาพการทำงานของเครื่องจักรที่ไม่แน่นอน ทำให้เกณฑ์ตรวจจับความผิดปกติที่ถูกกำหนดไว้ล่วงหน้าอาจเปลี่ยนแปลงได้ การตรวจจับความแปลกใหม่ (novelty detection) แก้ปัญหาดังกล่าวโดยการตรวจจับความผิดปกติผ่านการเรียนรู้เฉพาะข้อมูลปกติเท่านั้น วิทยานิพนธ์นี้ใช้วิธีการตรวจจับความแปลกใหม่เพื่อตรวจจับสัญญาณเริ่มต้นของความเสียหายในคอมเพรสเซอร์แบบลูกสูบโดยใช้ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาว ตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเป็นขั้นตอนวิธีการเรียนรู้เชิงลึกที่รวมตัวเข้ารหัสอัตโนมัติและเครือข่ายหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างข้อมูลปกติขึ้นมาใหม่เพื่อเรียนรู้ความสัมพันธ์ของข้อมูลที่ไม่เป็นเชิงเส้นและความสัมพันธ์เชิงเวลา คุณลักษณะทางกายภาพเพิ่มเติมของเครื่องจักรถูกคำนวณจากสมการอุณหพลศาสตร์เพื่อช่วยในการระบุความสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรแต่ละตัว ชั้นดรอปเอาท์ (dropout layer) ถูกใช้เพื่อสร้างแบบจำลองร่วมตัดสินใจของโครงข่ายประสาทเทียม แบบจำลองนี้ได้รับการฝึกสอนด้วยข้อมูลเซ็นเซอร์อนุกรมเวลาแบบหลายตัวแปรที่ถูกรวบรวมมาจากช่วงเวลาที่เครื่องจักรทำงานเป็นปกติโดยบริษัท ระยองวิศวกรรมและซ่อมบำรุง จำกัด แผนงานวิจัยได้รับการทดสอบกับรูปแบบความเสียหายที่ถูกจำลองขึ้นของคอมเพรสเซอร์ ผลการวิจัยชี้ให้เห็นว่าตัวเข้ารหัสอัตโนมัติประเภทหน่วยความจำระยะสั้นแบบยาวสามารถแยกความแตกต่างระหว่างรูปแบบความปกติและรูปแบบความเสียหายของคอมเพรสเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยความเที่ยงตรงสูงสุด 90% และความถูกต้อง 100% สุดท้ายจึงสร้างสัญญาณเตือนเพื่อจำแนกความเสียหายที่ตรวจจับได้ออกเป็น 3 ระดับตามความรุนแรง

การพัฒนาระบบเปลี่ยนผ่านระหว่างยานยนต์ขับขี่อัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลผ่านเครือข่าย 5g, กฤษฎิ์ ต.ศิริวัฒนา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันยานยนต์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยม มีการแข่งขันสูงจากผู้ผลิตทั้งภาครัฐและเอกชนในการพัฒนาขีดความสามารถหรือระดับขั้นของความเป็นอัตโนมัติที่สูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยระดับสูงสุด (ระดับ 5) เป็นระดับที่ไม่ต้องการการควบคุมใด ๆ จากผู้ขับขี่เลย ส่วนระดับที่ต่ำลงมายังคงต้องถูกควบคุมโดยผู้ขับขี่บางสถานการณ์ที่ระบบเกิดความผิดปกติ หรือพ้นช่วงสภาพแวดล้อมที่ระบบจำกัด งานวิจัยนี้พัฒนาต้นแบบยานยนต์อัตโนมัติที่สามารถควบคุมจากระยะไกลได้ ส่วนของยานยนต์ต้นแบบ ชุดควบคุมในระดับต่ำและระดับสูง โมดูลสั่งงานจากระยะไกล และสถานีควบคุม ถูกออกแบบและพัฒนาภายใต้วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้ด้วย รวมถึงระบบเปลี่ยนผ่านการควบคุมซึ่งถูกออกแบบเพื่อให้ยานยนต์ต้นแบบนี้สามารถสลับระบบควบคุมได้ทุกช่วง หากเกิดความผิดปกติขึ้นระหว่างการใช้งาน เช่น มีความหน่วงเวลาสูงเกิดขึ้น หรือมีวัตถุกีดขวางเส้นทางบริเวณด้านหน้า ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติจะตัดการทำงานเข้าสู่โหมดฉุกเฉินทันทีที่ระบบตรวจพบสถานการณ์ดังกล่าว พร้อมกับแจ้งเตือนสถานการณ์ที่เกิดขึ้นไปยังผู้ควบคุม ณ สถานี ให้ทำการสลับระบบควบคุมไปยังระบบอื่นเพื่อแก้ไขสถานการณ์ ผลการทดสอบการใช้งานระบบอัตโนมัติและระบบควบคุมระยะไกลทั้ง 4 ช่วง รอบจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย พบว่าระบบสามารถใช้งานได้ดี ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยระหว่างเส้นทางอ้างอิงและเส้นทางที่ถูกบันทึกขณะทดสอบระบบควบคุมไกลทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.19 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.41 และ 0.58 เมตร ส่วนเบี่ยงเบนเชิงเส้นเฉลี่ยขณะใช้งานระบบอัตโนมัติทั้งสองช่วงมีค่า 0.25 และ 0.33 เมตร ค่าสูงสุดอยู่ที่ 0.55 และ 0.83 เมตร ค่าความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดขณะทดสอบอยู่ที่ 109.7 และ 316.6 มิลลิวินาที ตามลำดับ ผู้ควบคุมไม่รู้สึกถึงความยากในการควบคุมหรือการเปลี่ยนโหมดระบบควบคุม จากการสังเกตภาพวิดีโอบนหน้าจอมอนิเตอร์ขณะมีความหน่วงเวลาสูงสุดดังกล่าวพบว่ามีอาการกระตุกบ้างเล็กน้อย ระบบเฝ้าระวังความผิดปกติสามารถตรวจพบปัญหาขณะใช้งานทั้ง 4 จุด ที่ทำการออกแบบไว้ และสามารถหยุดรถเพื่อเข้าสู่โหมดฉุกเฉินได้ การศึกษาระยะเบรกฉับพลันจากการที่ผู้ขับขี่ทำการเบรกปกติบนรถทดสอบ และผลกระทบของความหน่วงเวลาต่อระยะเบรกหากผู้ควบคุมกดปุ่มหยุดรถฉุกเฉินจากระยะไกลขณะมีอัตราเร็ว 3 เมตรต่อวินาที (อัตราเร็วสูงสุดที่ใช้ในการทดสอบ) พบว่าการมีความหน่วงเวลาเฉลี่ยและสูงสุดดังกล่าวเกิดขึ้น ส่งผลให้ระยะเบรกเพิ่มขึ้นจากระยะเบรกปกติของรถ 1.42 เมตร เพิ่มขึ้นเป็น 1.75 และ 2.37 เมตรตามลำดับ หากมีอุปสรรคกีดขวางหน้ารถอย่างกะทันหันภายในระยะดังกล่าว รถทดสอบจะไม่สามารถเบรกได้ทัน ผู้ควบคุมมีความจำเป็นต้องเข้าควบคุมระบบบังคับเลี้ยวจากระยะไกลเพื่อหลีกเลี่ยงสิ่งกีดขวางที่เกิดขึ้นด้วย กรณีมีความหน่วงเวลาเกิดขึ้นมากกว่า 500 มิลลิวินาทีขึ้นไป ณ อัตราเร็วสูงสุดขณะทดสอบ รถทดสอบอาจชนกับอุปสรรคที่กีดขวางกะทันหันในช่วงระยะเบรกปกติของรถก่อนที่ผู้ควบคุมจะเห็นภาพอุปสรรคดังกล่าวจากภาพหน้าจอมอนิเตอร์

การศึกษาตัวจำแนกประเภทการเรียนรู้ของเครื่องเพื่อทำนายโรคหลอดเลือดสมอง, ฐิติพร อ้ายดี

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โรคหลอดเลือดสมองเป็นโรคที่มีอัตราการเสียชีวิตสูงและยังเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการพิการ การทำวิทยานิพนธ์นี้มีจุดประสงค์ศึกษาตัวจำแนกประเภทในการเรียนรู้ของเครื่องที่มีประสิทธิภาพกับการทำนายโรคหลอดเลือดสมอง โดยใช้ตัวจำแนกประเภทกับข้อมูลที่ได้จากบันทึกของศูนย์โรคหลอดเลือดสมองแบบครบวงจรโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ พิจารณากับปัจจัยเฉพาะและทำการทดลองเพื่อความแม่นยำในการทำนายผล การศึกษาตัวจำแนกประเภทมีทั้ง K-Nearest Neighbors, Support Vector Machine, Random Forest และ Adaboost ปรับจูนพารามิเตอร์ที่เหมาะสมกับข้อมูลทางการแพทย์ที่มีอยู่ ตัวจำแนกประเภทแบบ Random Forest ให้ผลลัพธ์ค่าเฉลี่ยความแม่นยำ 78% ในข้อมูลโรงพยาบาลจุฬาลงกรณ์ รวมถึงวิเคราะห์ปัจจัยเสี่ยงที่ทำให้เกิดโรคหลอดเลือดสมองด้วยวิธีการเรียนรู้ของเครื่องจากข้อมูลชุดที่ทำการศึกษา โดยใช้ TreeExplainer ประมาณค่าของ shapley value เพื่อแสดงผลความสำคัญของปัจจัยเฉพาะ ทั้งนี้เพื่อต่อยอดแนวทางในการปรับใช้ข้อมูลที่จะเก็บเพิ่มขึ้นได้ในอนาคต

หุ่นยนต์สวมใส่แบบโครงร่างเพื่อฟื้นฟูการเดิน, ณัฐภัทร คิ้ววงศ์งาม

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่าเพื่อฟื้นฟูการเดินได้ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมองและโรคใกล้เคียง เพื่อลดภาระการทำงานของบุคคลากรและค่าใช้จ่ายที่ผู้ป่วยต้องแบกรับ รวมถึงยังเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพในการรักษา แต่ด้วยหุ่นยนต์ดังกล่าวในปัจจุบัน มีขนาดใหญ่ ยากต่อการพกพาและดูแล อีกทั้งยังมีราคาสูง ดังนั้น งานวิจัยนี้จึงมีจุดประสงค์เพื่อที่จะศึกษา ออกแบบ และจัดสร้าง หุ่นยนต์กายภาพบำบัดแบบสวมใส่ที่ข้อเข่า เพื่อฟื้นฟูการเดิน อันประกอบไปด้วย กลไกการส่งกำลังแบบหนึ่งข้อต่อและระบบควบคุมหุ่นยนต์อัตโนมัติ โดยมุ่งเน้นให้หุ่นยนต์มีน้ำหนักเบา สามารถพกพาได้ง่าย และมีราคาถูก โดยในขั้นตอนการออกแบบ ได้จัดทำการวิเคราะห์รูปแบบการส่งกำลัง และศึกษาสมการจลศาสตร์ของกลไก จากนั้นทำการจัดสร้างระบบกลไกส่งกำลังพัฒนาระบบควบคุม งานวิจัยนี้ได้ศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมแบบ Impedance control ในสองรูปแบบคือ ระบบแบบออกแรงช่วยและระบบแบบออกแรงต้าน ซึ่งจะทำให้หุ่นยนต์สามารถช่วยเหลือผู้ป่วยในการฝึกฝนการเคลื่อนที่ที่มีความหลากหลาย งานวิจัยนี้ได้ทำเสนอการทดลองทั้งหมด 4 การทดลอง อันประกอบด้วย การทดลองที่ 1 การทดลองหาสภาพการขับย้อนกลับและแรงเสียดทานในระบบส่งกำลัง โดยพบว่าหุ่นยนต์ต้องการแรงขับกลับเพียง 0.457 นิวตันเมตร ซึ่งแสดงถึงความสามารถในการขับกลับที่สูงและแรงเสียดทานในระบบที่ต่ำ การทดลองที่ 2 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบควบคุมแบบช่วยเหลือการเคลื่อนที่ในท่านั่ง การทดลองที่ 3 ศึกษาประสิทธิภาพของระบบต้านการเคลื่อนที่ในท่านั่ง โดยในการทดลองที่ 2 และ 3 หุ่นยนต์สามารถปรับแรงช่วยและแรงต้านสูงสุดให้เหมาะสมกับแต่ละผู้ใช้งานได้ในช่วงไม่เกิน 8 นิวตันเมตร และการทดลองสุดท้าย ศึกษาประสิทธิภาพในการช่วยเหลือการเดิน โดยพบว่าหุ่นยนต์สามารถช่วยส่งกำลังได้เพียงพอที่จะพาผู้ใช้งานให้เดินไปตามเส้นทางที่บันทึกไว้ได้ และในทุกการทดลองไม่พบผลกระทบอื่นใดในการใช้งานหุ่นยนต์

การพัฒนาและการศึกษาอิงพารามิเตอร์ของแบบจำลองทางเธอร์โมไดนามิกส์และการถ่ายเทความร้อนสำหรับโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนเรชั่นขนาดเล็ก, ณัฐณิชา มูสิกะสังข์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

โคเจนเนเรชั่นเป็นเทคโนโลยีประสิทธิภาพสูงและประกอบด้วยกังหันก๊าซ กังหันไอน้ำ และเครื่องผลิตไอน้ำจากไอเสีย ในการศึกษาวิทยานิพนธ์ฉบับนี้เป็นการพัฒนาและศึกษาแบบจำลองโรงไฟฟ้าระบบโคเจนเนชั่นขนาดเล็กภายในประเทศไทยและใช้ระเบียบวิธีคำนวณเชิงตัวเลขด้วยโปรแกรมแมทแลป นอกจากนี้พารามิเตอร์ที่ส่งผลต่อการใช้พลังงานและประสิทธิภาพได้แก่ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ และการปรับความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูง ผลลัพธ์จากการจำลองพบว่าในกรณีฐานประสิทธิภาพโคเจนเนเรชั่นมีค่าร้อยละ 56.96 ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนมีค่าร้อยละ 16.72 และอัตราส่วนของค่าความร้อน 7001 กิโลจูลต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง ในส่วนของการปรับพารามิเตอร์จะพบว่าการเพิ่มขึ้นประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของคอมเพรสเซอร์ ประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันก๊าซ อัตราส่วนความดัน อุณหภูมิอากาศทางเข้าคอมเพรสเซอร์ อัตราความร้อนเชื้อเพลิง และประสิทธิภาพไอเซนโทรปิกของกังหันไอน้ำ ส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นและความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนเพิ่มขึ้น แต่อัตราส่วนของค่าความร้อนลดลง ในทางกลับกันการเพิ่มความดันวาล์วทางออกกังหันไอน้ำความดันสูงส่งผลให้ประสิทธิภาพระบบโคเจนเนเรชั่นมีค่าเกือบคงที่ ความสามารถในการใช้พลังงานปฐมภูมิในกระบวนการผลิตพลังงานไฟฟ้าและพลังงานความร้อนลดลง และอัตราส่วนของค่าความร้อนเพิ่มขึ้น

การประเมินศักยภาพระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.), พร้อมศักดิ์ ทรัพย์ธนากร

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

แนวทางการแก้ไขปัญหาวิกฤตพลังงานในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่การส่งเสริมพลังงานทางเลือก รวมถึงพลังงานแสงอาทิตย์ ตามแผนพัฒนากำลังผลิตไฟฟ้าของประเทศไทย พ.ศ. 2561-2580 ฉบับปรับปรุงครั้งที่ 1 ระบุนโยบายส่งเสริมผลิตไฟฟ้าจากพลังงานหมุนเวียน โดยกำหนดให้มีการใช้เซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนผลิตกระแสไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.)ทั้งหมด 2,725 เมกะวัตต์ วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือการศึกษาศักยภาพของระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในอ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าของการไฟฟ้าฝ่ายผลิตแห่งประเทศไทย (กฟผ.) โดยแบ่งการศึกษาเป็น 2 ส่วน ส่วนที่ 1 เป็นการศึกษาและเปรียบเทียบศักยภาพในจากการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเต็มพื้นที่อ่างเก็บน้ำที่ผลิตไฟฟ้าพลังน้ำแต่ละแห่งในประเทศไทย อันได้แก่ เขื่อนสิรินธร เขื่อนภูมิพล เขื่อนสิริกิติ์ เขื่อนศรีนครินทร์ เขื่อนท่าทุ่งนา เขื่อนวชิราลงกรณ์ เขื่อนอุบลรัตน์ เขื่อนน้ำพุง เขื่อนห้วยกุ่ม เขื่อนจุฬาภรณ์ เขื่อนรัชชประภา และเขื่อนบางลาง โดยมีเงื่อนไขการพิจารณาคือเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำที่ติดตั้งเต็มพื้นที่ต้องไม่ส่งผลกระทบต่อการทำงานของโรงไฟฟ้าพลังงานน้ำที่มีอยู่เดิม และพิจารณาศักยภาพ 4 หัวข้อ ได้แก่ ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้ต่อปี ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Perez 1990 ปริมาณการลดการระเหยของน้ำ ซึ่งคำนวณด้วยวิธีของ Shuttleworth 1993 ความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์ และปริมาณก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ที่ลดลงจากการผลิตไฟฟ้าด้วยเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำแทนการใช้เชื้อเพลิงฟอสซิล ผลการศึกษาพบว่า เมื่อติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์จะผลิตไฟฟ้าและลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้สูงที่สุด เมื่อติดตั้งในเขื่อนอุบลราชธานีจะลดการระเหยน้ำได้มากที่สุด และเมื่อติดตั้งในเขื่อนสิริกิติ์จะถึงจุดคุ้มทุนเร็วที่สุด ส่วนที่ 2 ที่ทำการศึกษา เป็นการศึกษาศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำร่วมกับการผลิตไฟฟ้าจากพลังน้ำของเขื่อนเพื่อผลิตไฟฟ้าคงที่ตลอดเวลา โดยการศึกษาในส่วนนี้ ใช้ข้อมูลจริงของเขื่อนศรีนครินทร์ใน พ.ศ. 2560-2564 เป็นตัวอย่างในการทำแบบจำลองเพื่อแสดงศักยภาพในการใช้ระบบผลิตไฟฟ้าผสมเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้ารวมคงที่สูงสุดที่เป็นไปได้ของแต่ละขนาดการติดตั้งของเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำในเขื่อนศรีนครินทร์ ผลลัพธ์ของการจำลองแสดงให้เห็นว่าระบบผสมสามารถผลิตกำลังไฟฟ้ารวมคงที่ได้ระหว่าง 137.14 ถึง 246.76 เมกะวัตต์ และมีรูปแบบการเดินเครื่องได้ 3 รูปแบบ คือ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าพลังน้ำเพียงอย่างเดียวคงที่ตลอดเวลา สำหรับกรณีที่ไม่มีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำ รูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบไม่มีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำไม่เกิน 0.3391% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือ 170.4 เมกะวัตต์ และรูปแบบการเดินเครื่องผลิตไฟฟ้าผสมแบบมีการสูบน้ำกลับ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำระหว่าง 0.3391% ถึง 1.20% ของพื้นที่ที่ติดตั้งได้ หรือระหว่าง 170.4 ถึง 603.03 เมกะวัตต์ หากมีการติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์บนทุ่นลอยน้ำเกินกว่านี้จะไม่สามารถผลิตไฟฟ้ารวมแบบคงที่ได้ เนื่องจากข้อจำกัดของกำลังการสูบน้ำกลับของเครื่องผลิตไฟฟ้าที่ติดตั้งที่เขื่อนศรีนครินทร์ ข้อดีของรูปแบบการเดินเครื่องที่มีการสูบน้ำกลับร่วมด้วย คือสามารถมีช่วงกำลังการผลิตไฟฟ้าที่กว้าง แต่เนื่องจากการสูบน้ำกลับมีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าน้อยกว่าการผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ จะทำให้มีการสูญเสียพลังงานจากการสูบน้ำกลับไปบางส่วน แต่การลดลงนี้มีผลน้อยมากเมื่อนำมาประเมินความคุ้มค่าทางเศรษฐศาสตร์

Equations Of State For Warm Dense Carbon From Quantum Espresso, Derek J. Schauss

Theses and Dissertations

Warm dense plasma is the matter that exists, roughly, in the range of 10,000 to 10,000,000 Kelvin and has solid-like densities, typically between 0.1 and 10 grams per centimeter. Warm dense fluids like hydrogen, helium, and carbon are believed to make up the interiors of many planets, white dwarfs, and other stars in our universe. The existence of warm dense matter (WDM) on Earth, however, is very rare, as it can only be created with high-energy sources like a nuclear explosion. In such an event, theoretical and computational models that accurately predict the response of certain materials are thus very …

Impact Dynamics Of Surfactant-Laden Droplets On Non-Wettable Coatings, Amir Esmaeili

Theses and Dissertations

Owing to their excellent water repellency, non-wettable (superhydrophobic) coatings have gained tremendous attention in the past couple of decades. Alkyl ketene dimer (AKD), an inexpensive polymer frequently used in paper industry as a sizing agent, has shown potentials to become superhydrophobic. The formation of a porous structure after curing the solidified AKD for an extra-long time (4–6 days) results in superhydrophobicity, i.e., a static contact angle with water of >150° and a roll-off angle of <10°. In this work, a facile and low-cost method was used to turn the surface of AKD superhydrophobic in a very short period of time by briefly treating the coatings, obtained from isothermally heated molten AKD at 40 °C for 3 min, with ethanol. The resulting superhydrophobicity is due to the formation of porous, entangled irregular micro/nano textures that create air cushions on the surface leading to droplet state transition from Wenzel to Cassie. As a proof of concept, the same material was applied to the co-sputtered nickel-tungsten thin films, commonly used in micro/nano-electro-mechanical systems, to improve their hydrophobicity. According to the results, at least 20% increase was observed in the dynamic contact angles of the treated substrates.

In addition, this work presents a detailed high-speed imaging analysis of the influence of the molecular weight, concentration and ionic nature of surfactants on droplet …

Nebulizer-Based Systems To Improve Pharmaceutical Aerosol Delivery To The Lungs, Benjamin M. Spence

Theses and Dissertations

Combining vibrating mesh nebulizers with additional new technologies leads to substantial improvements in pharmaceutical aerosol delivery to the lungs across therapeutic administration methods. In this dissertation, streamlined components, aerosol administration synchronization, and/or Excipient Enhanced Growth (EEG) technologies were utilized to develop and test several novel devices and aerosol delivery systems. The first focus of this work was to improve the poor delivery efficiency, e.g., 3.6% of nominal dose (Dugernier et al. 2017), of aerosolized medication administration to adult human subjects concurrent with high flow nasal cannula (HFNC) therapy, a form of continuous-flow non-invasive ventilation (NIV). The developed Low-Volume Mixer-Heater (LVMH) …

Evaluation Of Regional Extrathoracic Deposition Of Low- And High-Momentum Aerosol Using Anatomically-Correct In Vitro Airway Models, Sana Hosseini

Theses and Dissertations

The popularity of pulmonary aerosol delivery is increasing due to numerous advantages including non-invasiveness, fast onset of action, avoidance of the first-pass metabolism, and relatively good patient compliance. However, aerosol delivery to the site of action within the extrathoracic regions is challenging to quantify from a regulatory perspective due to the combined effects of the device and formulation characteristics, complex morphology of the airways resulting in extreme anatomical variabilities, and user dependent administration methods. Besides the therapeutic aerosol delivery, electronic nicotine delivery systems (ENDS) are a user-driven aerosol technology used to deliver nicotine as one of the electronic liquid (e-liquid) …

Reducing Wind Farm Power Variance From Wind Direction Using Wind Farm Layout Optimization, Bertelsen Gagakuma, Andrew P.J. Stanley, Andrew Ning

Faculty Publications

This paper investigates reducing power variance caused by different wind directions by using wind farm layout optimization. The problem was formulated as a multi-objective optimization. The ε−constraint method was used to solve the bi-objective problem in a two-step optimization framework where two sequential optimizations were performed. The first was maximizing the mean wind farm power alone and the second was minimizing the power variance with a constraint on the mean power. The results show that the variance in power estimates can be greatly reduced, by as much as 30%, without sacrificing mean plant power for the different farm sizes and …

A Comparison Of Aerodynamic Models For Optimizing The Takeoff And Transition Of A Bi-Wing Tailsitter, Ryan Anderson, Jacob Willis, Jacob Johnson, Andrew Ning, Randal Beard

Faculty Publications

Electric vertical takeoff and landing (eVTOL) aircraft take advantage of distributed electric propulsion as well as aerodynamic lifting surfaces to take off vertically and perform long-duration flights. Complex aerodynamic interactions and a hard-to-predict transition maneuver from hover to wing-borne flight are one challenge in their development. To address this, we compare three different interaction models of varying fidelity for optimizing the transition trajectory of a biplane tailsitter. The first model accounts for simplified rotor-on-wing interactions using momentum theory, while the other two account for wing-on-wing interactions using a vortex lattice method and rotor-on-wing aerodynamic interactions using blade element momentum theory. …

Optimization Of Turbine Tilt In A Wind Farm, James Cutler, Andrew P.J. Stanley, Jared J. Thomas, Andrew Ning

Faculty Publications

Wind farm power production is significantly affected by upstream turbines creating wakes of slower wind speeds that overlap the rotor swept areas of downstream turbines. By optimizing the tilt angle of the turbines in a farm, wakes may be deflected away from downstream turbines, increasing the overall energy production. In this study, we optimized the tilt angle of turbines in a wind farm to maximize energy production. We used an analytic wake model modified for gradient-based optimization to consider wake deflection from tilt. We considered optimizing the tilt angle of each turbine assuming that it remained fixed for the lifetime …

Viability Of A Proposed Transparent Fluid Model For Analog Metal Casting Filling Process, Andres Segura Irazoqui

Dissertations and Theses @ UNI

This research work was conducted to develop a proposed transparent fluid model to mimic dross formation and dispersion in metal castings during the mold filling process. The major cause for dross formation includes the air entrainment, surface turbulence, and bubbles, which create oxide films inside the molten metal. The oxide films are trapped inside the casting after solidification causing detrimental effects on the mechanical properties of the casting.

The objective of the investigation was to explore the feasibility using phenolic urethane as a transparent fluid material to investigate air entrainment mechanism. The experimentation consists of the following materials: the phenolic …

User Guide For Dust Modeling Using Cmaq 5.3.1 And Wrf 4.2.1, Zachary D. Lawless, Ariel S. Cable, Cameron B. Van Dyke, Bradley R. Adams

Faculty Publications

Researchers at Brigham Young University (BYU) have developed a software framework for modeling dust emission and transport using the Community Multiscale Air Quality (CMAQ) modeling system in conjunction with the Weather Research and Forecasting (WRF) model and other utility programs. This framework uses meteorological data, land use data, and soil properties to predict dust concentrations for a specified area. This User Guide describes the start-to-finish process required to install and utilize relevant software to calculate and visualize dust concentrations. Note that the examples and figures provided in the guide are specific to Utah in the western United States, where this …

Atomistic Continuum Simulations For Nano-Indentation And Compression Of Multi-Layer Graphene, Ashwini Nikumbh

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Graphene has attracted a great share of research interest due to its extraordinary electrical, thermal, mechanical, and physical properties. Such spectacular properties of graphene open a wide range potential of applications in electronics, energy storage, composites, and biomedical fields. The mechanical properties of graphene can have a huge impact on its performance in graphene-based devices and thus it is important to study them. But the difficulties in experimental characterization and computational limitations to simulate large graphene sample consisting of billions of atoms makes it a challenging task. Thus, accurate and efficient simulation tools to predict the complex deformation of large …

Studying The Effects Of Initial Crack Angle On The Crack Propagation In Graphene Nano-Ribbon Through Molecular Dynamics Simulations, Vijay Kumar Pathak

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In this research, we have worked on the brittle fracture of graphene nano-ribbon to explore the behavior of crack propagation at different crack angles. We have performed classical Molecular Dynamics simulations using LAMMPS at ten different crack angles between 0 degrees and 45 degrees, in an increment of 5 degrees to observe the parameters that dominate the crack path. The graphene nanoribbon is loaded in the zigzag direction by pulling it in the armchair direction with a pre-existing crack in the center. We have used OVITO for the visualization of the simulation. AIREBO potential is employed in this work because …

Nonlinear Model Predictive Control Of Wave Energy Converter, Isha Malekar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In this report model predictive control (MPC) is applied to a simulated, spherical, point absorber wave energy converter to maximize energy extraction. Constraints are applied to the buoy's displacement and the power take-off (PTO) generator force. The WEC's "truth” model uses nonlinear Froude-Krylov (FK) hydrostatic and hydrodynamic forces. This is in contrast with previous studies where linear approximations are used in the form of a hydrostatic stiffness force and a wave excitation force. The nonlinear forces become significant when the vertical displacement of the buoy exceeds about 40% of the buoy's radius. Two versions of MPC are compared where optimal …

Torrefaction Of Mixed Solid Waste, Zhuo Xu

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The world is witnessing unprecedented accumulation of solid wastes in the environment and landfills with well-documented ecological, environmental, health, and economic consequences. With population growth and rise in living standards, solid wastes generation will increase, making the issue more pressing. In addition, current practices of solid waste disposal are creating an immediate challenge and a long-term disaster-scale problem. The solid wastes comprises two main groups of materials: (i) fiber wastes (paper, food, wood, trimming, 61% of U.S. municipal solid waste) and (ii)uniquely challenging subset of plastic wastes (13%) that become a threat to global sustainability including dangers to marine and …

Application Of Carbon Nanotube Thermophones As Duct Noise Cancelling Speakers: Using New Technology With Old Theories, Stephania M. Vaglica

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Certain materials can produce sound through heat fluctuations. In recent times, the material capable of this was discovered to be Carbon Nanotubes (CNT). The idea is to create a flexible speaker that can be made into any shape or form to create sound. Once a speaker has been created, an active noise control system can be designed to cancel loud sounds in building and pipe ducts. This technology, similar to noise cancelling headphones, allows a user to create a modular system to mitigate noise in everyday life. Thus, the purpose of this research is to illustrate the abilities of a …

Experimental Evaluation And Simulation Of Torque Transmissibility Frequency Response Functions Of Vibration Isolators And Absorbers For Drivetrain Applications, Luke Jurmu

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Four studies involving torsional vibration isolation performance of automotive drivetrain components, make up this dissertation. One study features a prototype planetary torsional vibration absorber, a unique device that targets low frequency torsion modes in automotive drivetrains. Two studies feature experiments on several torque converters, clutch locked and open, to validate models of the hardware. The last study details experiments on a centrifugal pendulum absorber in a torque converter, to characterize the viscous friction while submerged in automatic transmission fluid (ATF). The enclosed studies improve the state of the art of drivetrain vibration absorbers and isolators, by introducing a new vibration …

Thermomechanical Mechanisms That Cause Adhesion Of Aluminum High Pressure Die Castings To The Die, Alex Monroe

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

In high pressure die casting (HPDC) of aluminum, cast material adhering to die is a significant defect. Adhesion occurs in two primary ways. The casting may stick preventing its removal from the die. Aluminum can also adhere to the die and buildup in local areas on the die surface with additional casting cycles. This second form of adhesion is called soldering. Lubricant is the best technology to control all forms of adhesion, but it comes at the cost of casting porosity, blisters, reduced die life, and increased die casting machine wear. New strategies to prevent adhesion are desired to eliminate …

Sliding Mode Control Of A Nonlinear Wave Energy Converter Model, Tania Demonte Gonzalez

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The most accurate wave energy converter models for heaving point absorbers include nonlinearities, which increase as resonance is achieved to maximize energy capture. The efficiency of wave energy converters can be enhanced by employing a control scheme that accounts for these nonlinearities. This project proposes a sliding mode control for a heaving point absorber that includes the nonlinear effects of the Froude-Krylov force. The sliding mode controller tracks a reference velocity that matches the phase of the excitation force to ensure higher energy absorption. This control algorithm is tested in regular linear waves and is compared to a complex-conjugate control …

Development Of Autonomous Vehicle Motion Planning And Control Algorithm With D* Planner And Model Predictive Control In A Dynamic Environment, Somnath Mondal

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The research in this report incorporates the improvement in the autonomous driving capability of self-driving cars in a dynamic environment. Global and local path planning are implemented using the D* path planning algorithm with a combined Cubic B-Spline trajectory generator, which generates an optimal obstacle free trajectory for the vehicle to follow and avoid collision. Model Predictive Control (MPC) is used for the longitudinal and the lateral control of the vehicle. The presented motion planning and control algorithm is tested using Model-In-the-Loop (MIL) method with the help of MATLAB® Driving Scenario Designer and Unreal Engine® Simulator by Epic Games®. Different …

High Injection Pressure Impinging Diesel Spray Characteristics And Subsequent Soot Formation In Reacting Conditions, Zhihao Zhao

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

The spray impingement in diesel engines attracts the attention of engine researchers in recent decades as the physical size of the engine is reduced. Due to the spray impingement, the atomization, vaporizing and air-fuel mixing quality is altered compared to a free spray. For emission control, soot is one of the major particulate emissions from diesel combustion and its formation in an impinged spray is worthy to be investigated.

Firstly, to understand the impinged spray characteristics, the experiments for both non-vaporizing and reacting conditions were conducted in a constant volume combustion vessel. The impinged spray was captured by a high-speed …

Defect Detection Using Dynamic Analysis For Additive Manufactured Metals, Gita Deonarain

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Additive manufacturing (AM) has the ability to produce parts with complex geometries and internal features, however, for demanding applications such as the automotive and aerospace industries, it is crucial that the parts can meet the demanding functional and geometric requirements. Quality control for AM parts focuses on nondestructive methods of testing, but many of the current methods are expensive and time-consuming. The research presented in this report explores various methods of nondestructive evaluation (NDE) using dynamic analysis on stainless steel parts produced with selective laser melting (SLM). Methods include, but are not limited to, frequency response functions (FRF), impedance-based measurements, …

Integrated Torrefaction-Extrusion System For Conversion Of Fiber-Plastic Wastes Into Solid Fuels, Shreyas Kolapkar

Dissertations, Master's Theses and Master's Reports

Waste generation is increasing, and a significant portion is being landfilled. In parallel, we are constantly pursuing cleaner fuels due to environmental and regulatory factors. To address both these challenges, torrefaction of wastes to produce clean fuels and feedstock for other thermochemical processes is one of the potential solutions. This work focuses on (a) fundamental understanding of the properties of un-torrefied and torrefied wastes and (b) development of a pilot-scale integrated torrefaction-extrusion system for converting fiber-plastic wastes to solid fuels.

In this study, a 60:40 fiber-plastic waste blend was used for performing extensive experiments on densified and un-densified wastes to …