Polytechnic
& Design
Vol. 1, No. 1, 2013.
Tehničko veleučilište
u Zagrebu
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
ISSN 1849 - 1995
Polytechnic and Design
2
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Izdavač
Petar damović
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Damir Boras
Vrbik 8, 10000 Zagreb
Žarko Nožica
Za izdavača
Boris Baljkas
Slavica Ćosović Bajić
Zorislav Despot
Ivan Legac
Glavni urednik
Klaudio Pap
Vilko Žiljak
Zdravko Linarić
Savjet časopisa
Nenad Mikulić
Slavica Ćosović Bajić
Vjeran Mlinarić
Krešimir Meštrović
Mladen Petričec
Petar damović
Damir Pološki
Jana Žiljak Vujić
Heinrich Werner
Vesna lić Kostešić
Sanja Lozić
Vedran Mornar
Toni Bjažić
Mladen Franz
Hugo Birolla
Borivoj Modlic
Petar Jandrić
Damir Boras
Darko gić
Vladimir Mateljan
Ivica Pogarčić
Pomoćnica urednika
Međunarodni uređivački savjet
leksandra Bernašek
Rajendrakumar Anayath (Indija)
Anastasios Politis (Grčka)
Uredništvo
Jevgenij Paščenko (Ukrajina)
Vilko Žiljak
Werner Sobotka (Austrija),
Sonja Zlatović
Borut Zalik (Slovenija)
Vesna lić-Kostešić
Džafer Kudumović (Bosna i Hercegovina)
Krešimir Meštrović
Isak Karabegović (Bosna i Hercegovina)
Programski odbor
Saša Stojković (Republika Srbija)
Stjepan Car
Atilla Ansal (Turska)
Ante Elez
Pisit Kuntiwattanakul (Tajland)
Tomislav Plavšić
Rolando P. Orense (Novi Zeland)
Dubravko Sabolić
Shamsher Prakash (Sjedinjene američke
Ognjen Kuljača
države)
Sejid Tešnjak
Yoshimichi Tsukamoto (Japan)
Igor Kuzle
Lektori i prevoditelji
Predrag Valožić
Lidija Tepeš Golubić
Sonja Zentner Pilinsky
Biljana Stojaković
Mladen Zeljko
Vida Senci
Ervin Zentner
Branko Somek
Grafička redakcija
Mladen Mauher
leksandra Bernašek
Miroslav Slamić
Sandra Koprivnjak
Zvonimir Valković
Ivo Čala
Elektroničko (HR, ENG) i tiskano izdanje
Jana Žiljak Vujić
(HR). Izlazi 2 puta godišnje.
3
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Sadržaj
1.
Otkrivanje kvarova rotacijskih strojeva analizom magnetskog polja u zračnom rasporu
7
nte Elez, Stjepan Car, Krešimir Meštrović, Stjepan Tvorić
2.
Utjecaj sjenila na fotostruje optički senzora
20
Ljubivoj Cvitaš, Dubravko Žigman, Krešimir Meštrović
3.
Blizanci Bojila za proširenje Infra informacijske tehnologije
27
Darko gić, na gić, leksandra Bernašek
4.
Metoda izrade dualnog portreta na osobnim dokumentima
33
Klaudio Pap, Jana Žiljak Vujić, Ulla Leiner Maksan, Vesna Uglješić
5.
Procjena tlačne čvrstoće betona
39
Mario Juričić, Donka Wurth, Igor Gukov
6.
CakePHP & ExtJS - responsive web tehnologies
45
Davor Lozić, len Šimec
7.
Klizišta - mogučnost smanjenja šteta
49
Željko Sokolić
8.
Application of a Spectral Angular Mapper on the multispectral Daedalus images improved
classification quality of the indicators of the minefields
57
Slavica Ćosović Bajić
9.
Fusion and Visualisation of the Color and Long Wave Infrafed Images of Vegetation Fires
64
Slavica Ćosović Bajić, Milan Bajić
10.
Čemu suradnja između visokog obrazovanja i gospodarstva?
70
Sonja Zlatović
11.
Složeni priključak drvenih rešetkastih nosača
75
Krunoslav Pavković
4
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Riječ dekanice Tehničkog veleučilišta u Zagrebu
Tehničko veleučilište u Zagrebu vodeće je veleučilište u Hrvatskoj, koje nudi dodiplomske i diplomske
studijske programe na području tehničkih znanosti͘ Tehničko veleučilište u Zagrebu nudi edukaciju i
istraživanje na područjima elektrotehnike, graditeljstva, strojarstva, mehatronike, informatike i
računarstva͘ Također se trenutačno razmatra i mogućnost uvođenja doktorskog studija͘
Visokokvalitetno obrazovanje, koje se bazira na praktičnom radu, spoj inženjerstva i znanstvene
ekspertize i sjajna komunikacija između nastavnika i studenata čine TVZ iznimnom visokoškolskom
ustanovom.
Naš časopis Polytechnic & Design je proširenje i zajedništvo tehnike i konvencijalnog dizajna͘
Naglašena je primjena računarstva u svim područjima koja se izučavaju na studiju: graditeljstvo,
strojarstvo, multimedijske tehnologije, tiskarstvo i ambalaža, računarska grafika, informatika,
mehatronika i elektrotehnika͘ Ponosni smo što na našem Veleučilištu trenutačno studira preko četiri
tisuće mladih ljudi͘
Slavica Ćosović Bajić
Riječ urednika
Polytechnic & Design je časopis koji objavljuje recenzirane članke u tiskanoj i online verziji͘ utori
objavljuju rezultate znanstvenih i stručnih istraživanja te studije o projektima koji su uspješno
primijenili u industriji͘ Zanimaju nas postignuta nova znanja u području tehničkih znanosti,
informacijskih sustava, novih tehnologija u računarstvu, proširenje metoda e-nastave na visokim
učilištima͘ Objavljujemo tekstove o primjenama na temelju znanstvenih projekata͘ U tom smjeru su
nam interesantni izvještaji o inovacijama i patentima koji su ocjenjeni u svijetu i kod nas͘ Časopis
Polytechnic & Design prihvaća za objavljivanje teorijska i iskustvena istraživanja, rasprave iz
pedagoško - nastavnih pitanja, recenzije knjiga, izvještaje doktorskih radova͘ Pozivamo znanstvenike,
nastavnike visokih učilišta da ponude svoj izvorni rad, pregledni rad, kratko izvješće ili analizu svojega
područja istraživanja͘ Časopis izlazi na hrvatskom jeziku u tiskanom obliku te na engleskom i
hrvatskom u elektroničkoj verziji͘ Okupili smo prijatelje našeg područja kao članove programskog
odbora, recenzentski i savjetodavni tim kako bismo što kvalitetnije sakupili i prezentirali znanstveni
rad kolega iz cijelog svijeta͘ Ovaj prvi broj je tek ulaz u publicističku aktivnost s pretenzijom širenja
znanstvene misli koju razvijamo na Tehničkom veleučilištu u Zagrebu͘
Vilko Žiljak
5
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
6
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
OTKRIVANJE MEĐUZAVOJNIH KRATKIH SPOJEVA NAMOTA
ROTACIJSKIH STROJEVA ANALIZOM MAGNETSKOG POLJA U
ZRAČNOM RASPORU
Ante Elez1, Stjepan Car1, Krešimir Meštrović2, Stjepan Tvorić1
1KONČAR - Institut za elektrotehniku,
2Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
Abstract
U ovom radu su na osnovu matematičkih
This paper explains inter-turn short circuits
MKE modela i mjerenja na stvarnom stroju
of the armature and field winding of
analizirani međuzavojni kratki spojevi
synchronous machine based on mathematical
armaturnog i uzbudnog namota sinkronog
FEM models and measurements on the real
stroja. Analizom magnetskog polja u zračnom
machine. Conclusions about the state of the
rasporu doneseni su zaključci o stanju stroja.
machine have been drawn based on the
Senzorima za mjerenje magnetske indukcije
magnetic field analysis in the air gap. By
(Hall sonda) smještenima u zračni raspor, tj. na
sensors (Hall probe) embedded in the air gap,
zub statora i polnu papuču snimana je
i.e. on the stator tooth and pole shoe, magnetic
raspodjela magnetske indukcije. Proračuni na
field distribution has been monitored.
modelima vršeni su za normalno i kvarno
Calculations have been performed on the
stanje stroja pri praznom hodu te opterećenju.
models for normal and faulty machine
Provedena su mjerenja na stvarnom stroju za
condition at idling and load. Measurements on
ista radna stanja, kako bi se potvrdili rezultati
the real machine for the same operating
proračuna te donijeli zaključci na osnovu kojih
conditions have been performed, in order to
je moguće pravovremeno utvrditi međuzavojni
confirm the calculation results and draw
kratki spoj. Odabrana mjesta promatranja
conclusions for detection of inter-turn short
magnetske indukcije korištena su da bi se
circuit in the early stage. The selected places of
pravovremeno i pouzdano detektirao kvar. Na
the monitoring magnetic field distribution were
osnovu dobivenih rezultata numeričkog
used to detect a fault early and reliably. Based
proračuna i mjerenja pokazano je da je za
on the numerical calculations and measured
pouzdanu detekciju kratkog spoja između
results it is shown that for the reliable detection
zavoja armaturnog namota potrebno raspodjelu
of the inter-turn short circuit in the armature
magnetske indukcije promatrati Hall sondom
winding, it is required to observe the magnetic
smještenom na polnoj papuči rotora (s rotorske
field distribution by Hall sensor embedded on
strane). Nasuprot tome, za pouzdanu detekciju
the rotor pole pedal (from the rotor side). In
međuzavojnog kratkog spoja uzbudnog
contrast, for the reliable detection of the inter-
namota, raspodjelu magnetske indukcije
turn short circuit in the field winding, the
potrebno je promatrati Hall sondom
magnetic field distribution should be observed
smještenom na zub statora (sa statorske
by Hall sensor embedded on the stator tooth
strane). Rezultati su također pokazali da za
(from the stator side). The obtained results also
pouzdanu detekciju kvarova nije dovoljno
show that for the reliable faults detection it is
samo promatrati promjene u amplitudi
not enough to observe only changes in the
promatranog valnog oblika, nego je potrebno
amplitude of the monitored waveform. It is
provesti i frekvencijsku analizu valnog oblika
also necessary to perform frequency waveform
te pratiti promjene u amplitudi karakterističnih
analysis and monitor changes in the amplitude
harmonika.
of the characteristic harmonics.
Ključne riječi: MKE, sinkroni generator,
magnetska indukcija, zračni raspor, Hall
senzor, detekcija kvara.
7
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
1. UVOD
metode detekcije i procedure obrade mjerenog
signala za otkrivanje kvara predstavljaju
Otkrivanje kvarova rotacijskih strojeva
ekspertno znanje. Današnji trendovi pokazuju
danas ima značajnu ulogu u području
da se broj osoblja odgovornog za nadzor i
proizvodnje, prijenosa i distribucije električne
održavanje strojeva te analizu mjerenih
energije te privlači pažnju brojnih inženjera i
podataka konstantno smanjuje. Stoga je
znanstvenika. Brojne ideje i metode za
naglasak stavljen na ekspertne monitoring
detekciju kvarova [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
sustave koji će zamijeniti dugogodišnje znanje
ugrađene su u veliki broj monitoring sustava
i iskustvo te omogućiti pravovremeno
čime je podignuta vrijednost sustava. Osnovni
otkrivanje kvarova. Danas se pored detekcije
koncept svih monitoring sustava je
kvarova od monitoring sustava zahtijeva i
prikupljanje i obrada podataka dobivenih od
dijagnostika kvara koja mora omogućiti
strane senzora koji su ugrađeni na sam stroj.
utvrđivanje uzroka i mjesto kvara. U
Međutim, razina razvoja monitoring sustava,
monitoring sustave ugrađene su brojne metode
ekspertno znanje ugrađeno u njega te primjena
za otkrivanje kvarova kako bi se ostvarili ovi
različitih metoda određuje mogućnosti i
ciljevi. Brojna istraživanja su pokazala kako se
vrijednost monitoring sustava. Osnovni
mjerenjem magnetskog polja u i izvan stroja
koncept tradicionalnih monitoring sustava je
mogu otkriti različiti kvarovi, poput
procjena vrijednosti mjerenih signala
međuzavojnog kratkog spoja, prekida štapa i
dobivenih od senzora kao prihvatljivih ili
prstena kaveznog rotora te ekscentriciteta [11,
neprihvatljivih za siguran rad stroja. Mjereni
12, 13, 14, 15]. U ovom članku primijenjen je
podaci se kontinuirano ili periodički
upravo taj pristup, gdje se zaključci o stanju
uspoređuju s unaprijed određenim granicama
stroja donose na osnovu mjerenja i analize
koje su preuzete iz određenih standarda
izmjerenog i izračunatog magnetskoga polja u
(ukoliko postoji) ili su određene na temelju
zračnom rasporu stroja. U prvom dijelu
dugogodišnjeg iskustva osoblja zaduženog za
istraživanja korišteni su matematički MKE
nadzor i održavanje strojeva ili na temelju
modeli za proračun magnetskog polja stroja i
inicijalnog stanja koje je uzeto kao referentno.
detekciju kvarova, a udrugom dijelu provedena
Značajna promjena jedne ili više mjerenih
su mjerenja na stvarnom stroju. Analiziran je
veličina, uspoređena s unaprijed određenom
međuzavojni kratki spoj koji se pojavljuje na
vrijednošću upućuje na promjenu stanja stroja
statorskom i rotorskom namotu, a odabrano
koje zahtijeva zahvat za povratak vrijednosti u
mjesto promatranja stanja stroja je zračni
početno stanje. Gledano sa strane otkrivanja
raspor u koji su ugrađeni senzori za mjerenje
kvarova na stroju, ovaj koncept ne predstavlja
magnetske indukcije (Hall sonde).
najbolje rješenje. Razlog je taj što se u početku
pojave kvara mjerena veličina koja predstavlja
srednju veličinu svih elemenata koji utječu na
2. MKE ANALIZA STANJA STROJA
nju neće znatno promijeniti. Stoga parametri
Prilikom projektiranja stroja i određivanja
poput vršne ili efektivne vrijednosti nisu
primjenjivi za ranu detekciju kvarova.
dozvoljenih granica opterećenja važno je
poznavati elektromagnetske prilike u stroju. Za
Međutim, ako se obradom signala može
proračun strojeva, danas se koriste moćni
izdvojiti samo dio iz mjerenog signala,
promatrana vrijednost koja bi upućivala na
softverski paketi temeljeni na metodi konačnih
elemenata (MKE). Takvi matematički modeli
prisutnost kvara značajno će se promijeniti pri
stoga mogu dati detaljan uvid u
pojavi kvara. Na ovaj način, kvar može biti
otkriven s većom točnošću znatno ranije te
elektromagnetske prilike stroja za različita
pogonska stanja, kako za simetrična tako i za
daljnja oštećenja izazvana radom stroja uz
prisutan kvar mogu biti smanjena. Ovo
nesimetrična. U normalnom pogonskom stanju,
u rotacijskom stroju prisutno je simetrično
predstavlja napredni koncept monitoring
magnetsko polje te se prilikom pojave kvara
sustava koji omogućuje znatno raniju detekciju
kvarova na stroju. Danas svi monitoring i
javlja nesimetrija u stroju. Cilj rada je pokazati
da je upravo zračni raspor ključno mjesto za
zaštitni sustavi koriste digitalne procesore koji
monitoring magnetskog polja i glavni izvor
kroz programiranje dopuštaju definiranje
kompleksnih kriterija za određivanje
informacija o stanju stroja te mjesto gdje je
moguće pouzdano otkriti prisutnost kvarova,
prisutnosti kvara na stroju. Odabir mjerenja,
8
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
kao što je međuzavojni kratki spoj armaturnog
je stroj pod nazivnim opterećenjem. Kako bi se
i uzbudnog namota.
spriječila oštećenja armaturnog namota,
Analiza međuzavojnih kratkih spojeva na
potrebno je stroj isključiti te otkloniti nastali
namotima stroja provedena je na modelu
kvar (međuzavojni kratki spoj). Slika 1
četveropolnog sinkronoga generatora s
prikazuje nadomjesnu shemu kratkospojenog
istaknutim polovima, čiji su nazivni podaci
zavoja generatora u praznom hodu.
prikazani u tablici 1. U tablici 2 prikazani su
provedeni simulacijski proračuni na
Rp
navedenome generatoru.
Tablica 1. Nazivni podaci stroja
i
z
uz
~
Zz
Slika 1. Nadomjesna shema kratkospojenog zavoja
generatora u praznom hodu
Tablica 2. Provedeni simulacijski proračuni
Najjednostavniji način analize međuzavojnih
kratkih spojeva je ukoliko se promotri
protjecanje u zračnom rasporu, što je prikazano
na slici 2 za analizirani stroj s koncentriranim
uzbudnim namotom. Međuzavojni kratki spoj
zavoja uzbudnog namota, promatran je kao
dodatni uzbudni svitak koji ima
zavoja
omotanih oko pola broj 4. Protjecanje
dodatnog svitka prikazano je na slici 2 i
označeno je crvenom bojom. Nadalje, njegovo
protjecanje raspodijeljeno je po cijelom obodu
zračnog raspora te za njega vrijede sljedeće
relacije:
(2.1.)
(2.2.)
(2.3.)
Ukupno protjecanje u zračnom rasporu stroja u
praznom hodu pri smanjenom iznosu broja
Ukoliko je međuzavojni kratki spoj prisutan u
zavoja jednog pola, rezultat je zbroja uzbudnog
faznom namotu, struja će teći kroz
protjecanja i dodatnog protjecanja. Slika 2
kratkospojeni zavoj. U tom slučaju, struja
prikazuje ukupno protjecanje, iz kojeg se može
stvara vlastito magnetsko polje koje se protivi
uočiti da smanjenje broja zavoja na jednom
promijeni magnetskog polja uzbude. Struja u
polu utječe na protjecanje svih polova na
kratkospojenom zavoju iz ovisi o impedanciji
sljedeći način: protjecanje pola broj 1 i pola
tog zavoja Zz, naponu koji se inducira u tom
broj 3, odnosno
, smanjiti će se za
zavoju uz te prijelaznom otporu mjesta kratkog
iznos
; protjecanje pola broj 2, odnosno
spoja Rp. Impedancija zavoja može se
, povećati će se za iznos
; dok
izračunati iz tehničkih podataka stroja koji se
protjecanje pola broj 4, odnosno
, smanjiti
analizira. Napon koji se inducira u zavoju ovisi
će se za iznos
. Iz relacija (2.1), (2.2) i
o uzbudnom protjecanju i brzini vrtnje rotora.
(2.3) slijede iznosi za protjecanje
, odnosno
Efektivna vrijednost struje koja teče kroz
:
kratkospojeni zavoj može biti značajno veća
nego iznos struje u armaturnom namotu kada
9
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Krivulja 1 - za pol broj 1, Krivulja 2 - za pol broj 2,
(
)
(2.4.)
Krivulja 3 - za pol broj 3, Krivulja 4 - za pol broj 4.
(
)
(2.5.)
Tablica 3 prikazuje srednje vrijednosti
magnetske indukcije sa slike 3, na dijelu polne
papuče s konstantnim zračnim rasporom.
Također su prikazane i relativne vrijednosti
istih u odnosu na vrijednost magnetske
indukcije pod polom broj 4.
Tablica 3. Srednje vrijednosti magnetske indukcije na
dijelu polne papuče s konstantnim zračnim rasporom, pri
10% smanjenom iznosu broja zavoja pola broj 4.
Slika 2. Protjecanje u zračnom rasporu stroja u praznom
hodu pri smanjenom broju zavoja uzbudnog svitka:
krivulja 1 - uzbudno protjecanje; krivulja 2 - dodatno
Pored smanjenja od 10%, raspodjela
protjecanje; krivulja 3 - ukupno protjecanje.
magnetske indukcije izračunata je za slučaj
smanjenja broja zavoja za 5% i 2.5%, pri
Prema relacijama (2.4) i (2.5), vrijedi da se
sniženoj struji uzbude te za nazivnu vrijednost.
smanjenjem broja zavoja jednog od polova za
Na osnovu rezultata izračuna, može se
10 % (u ovom specijalnom slučaju pol broj 4),
zaključiti da odnos promjene broja zavoja
protjecanje pola broj 1 i pola broj 3 smanji za
omotanih oko pola i promjene iznosa
2.5 %, protjecanje pola broj 2 poraste za 2.5 %,
magnetske indukcije pod polom uzrokovane
dok se protjecanje pola broj 4 smanji za 7.5 %.
promjenom broja zavoja ovisi o uzbudnoj
Za provjeru gore navedenih tvrdnji, izračunat
struji. Naime, ovisnost između njih je određena
je valni oblik magnetske indukcije u zračnom
nagibom krivulje praznog hoda u točci
rasporu pod svim polovima, pri smanjenom
promatranja. Navedena ovisnost bit će u skladu
iznosu broja zavoja pola. Rezultati izačuna
s relacijama (2.4) i (2.5), sve dok je magnetski
magnetske indukcije pod svakim polom
krug stroja nezasićen. Kako magnetski krug
međusobno su uspoređeni, a načinjena je i
stroja postaje zasićen, promjena iznosa
usporedba s podacima izračuna magnetske
magnetske indukcije uslijed promjene broja
indukcije bez prisutnog smanjenja broja zavoja
zavoja na polu postaje sve manje izražena.
pola. Na slici 3 prikazana je raspodjela
Stoga se za svaki stroj sa
polova, za
magnetske indukcije na polnom koraku za sva
promjenu magnetske indukcije pod polom
četiri pola za prazni hod i smanjenu uzbudnu
uzrokovane promjenom broja zavoja
pola
struju. Prikazana raspodjela magnetske
, može pisati:
indukcije promatrana je sa statorskog zuba
Hall sondom te izračunata u slučaju kada je za
10 % smanjen broj zavoja uzbudnog namota na
݇
(
)
jednom polu.
0,6
B [T]
1
(
)
݇
(
)
2
0,5
3
4
0,4
(
േ௝)
݇
( ͺ)
0,3
0,2
0,1
gdje je:
ǥ ,
ǥ
,
݇
0
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
t [ms]
faktor koji je određen nagibom krivulje
praznog hoda u točci promatranja magnetske
Slika 3. Raspodjela magnetske indukcije na polnom
koraku, promatrana sa zuba statorskog paketa za prazni
indukcije. Za nezasićeni magnetski krug stroja
hod:
10
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
݇
, a kako magnetski krug stroja postaje
njegovim višim harmonicima. Promjena
zasićen faktor ݇ poprima vrijednosti manje
amplituda odabranih harmoničkih članova
zbog smanjenja broja zavoja na polu prikazana
od 1.
je u tablici 4.
Utvrđivanje prisutnosti smanjenog broja
Tablica 4. Prikaz promjene amplitude odabranih
zavoja (međuzavojnih kratkih spojeva) na
harmoničkih članova zbog smanjenja broja zavoja na
nekom od polova nije pouzdana ukoliko je
polu za 10 %.
provedena samo na osnovu detekcije promjene
amplitude valnog oblika u vremenskom
području. Stoga je za donošenje odgovarajućih
zaključaka potrebno provesti i frekvencijsku
analizu valnog oblika. Na osnovu promjena u
frekvencijskom sastavu analiziranog valnog
oblika može se nedvojbeno utvrditi je li broj
zavoja uzbudnog namota smanjen, tj. jesu li
međuzavojni kratki spojevi prisutni u
Analiza međuzavojnog kratkog spoja
uzbudnom namotu. Slika 4 prikazuje
armaturnog namota također je provedena na
frekvencijski sastav raspodjele magnetske
istom generatoru. Slika 5 redom prikazuje:
indukcije na polnom koraku pola broj 4 i pola
segment generatora (označeno brojem 1),
broj 2, koji su prikazani na slici 3.
magnetsko polje u praznom hodu (označeno
brojem 2), magnetsko polje nastalo uslijed
međuzavojnog kratkog spoja armaturnog
namota u praznom hodu (označeno brojem 3).
Slika 4. Frekvencijski sastav raspodjele magnetske
indukcije na polnom koraku: 1 - za pol broj 2; 2 - za pol
broj 4.
Slika 5. Prikaz: 1 - segment analiziranog generatora, 2 -
magnetsko polje u generatoru tijekom praznog hoda, 3 -
Podaci prikazani na slici 4 ukazuju da se
magnetsko polje nastalo uslijed međuzavojnog kratkog
promjena broja zavoja pola ne odražava
spoja armaturnog namota tijekom praznog hoda
jednako na sve izražene harmoničke članove.
Na osnovu rezultata izračuna utvrđeno je da
Slika 6 prikazuje magnetsko polje u generatoru
različiti iznosi uzbudne struje i različito
tijekom praznog hoda bez i uz prisutnost kvara,
smanjenje broja zavoja na polu različito utječe
odnosno međuzavojnog kratkog spoja
na promjenu amplituda pojedinih izraženih
armaturnog namota. Svitak s kratko spojenim
harmonika te nije u skladu s danim odnosima,
zavojem označen je crvenom bojom.
tj. nije ih moguće predvidjeti. Stoga je
potrebno izdvojiti samo one harmoničke
članove kod kojih je promjena amplitude
uzrokovana promjenom iznosa broja zavoja
pola, u skladu s ranije donesenim zaključcima
te samo njih koristiti kao indikatore prisutnosti
smanjenja broja zavoja uzbudnog svitka. Za
analizirani generator, odabrani pokazatelji
prisutnosti broja zavoja na polu su nulti, prvi i
drugi harmonički član, kao i harmonički
članovi uzrokovani prigušnim namotom i
11
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Raspodjela magnetske indukcije izračunata je
uz 14, 10 i 1 kratko spojeni zavoj te bez kratko
spojenih zavoja svitka armaturnog namota, a
rezultati izračuna prikazani su na slici 8.
Slika 6. Magnetsko polje u generatoru prilikom praznog
hoda:
a - uz prisutnost međuzavojnog kratkog spoja u
armaturnom svitku,
b - bez prisutnosti međuzavojnog kratkog spoja u
armaturnom svitku.
Slika 8. Raspodjela magnetske indukcije promatrana sa
zuba statorskog paketa u generator za prazni hod:
Jedna strana svitka s kratko spojenim
Krivulja 1 - 14 kratko spojenih zavoja; Krivulja 2 - 10
zavojem smještena je u utoru broj 3, dok je
kratko spojenih zavoja; Krivulja 3 - 1 kratko spojeni
druga strana smještena u utor broj 12. Slika 6
zavoj; Krivulja 4 - bez prisutnih međuzavojnih kratkih
prikazuje da je gustoća silnica magnetskog
spojeva.
polja veća u zubima smještenima desno od
utora broj 3 i to tamo gdje je smještena jedna
Udaljenost između mjesta promatranja
strana svitka s kratko spojenim zavojem, nego
što je gustoća magnetskih silnica u zubima
magnetske indukcije i utora s kratkospojenim
smještenima lijevo od istog utora. Jednaka
svitkom značajno utječe na detekciju
kratkospojenog zavoja. Što je mjesto
pojava prisutna je u utoru broj 12, gdje je
smještena druga strana svitka s međuzavojnim
promatranja magnetske indukcije bliže utoru s
kratkim spojem. Razlog tome je što magnetsko
kratkospojenim svitkom, intenzitet poremećaja
bit će veći, što je i prikazano na slici 9.
polje kratko spojenog zavoja i magnetsko polje
uzbudnog namota, u zubu s desne strane utora
broj 3 i 12, imaju isti smjer i potpomažu se,
dok u zubu s lijeve strane utora broj 3 i 12
imaju suprotni smjer i međusobno se
oduzimaju. Koliki će biti intenzitet poremećaja
magnetskog polja u stroju uzrokovan
međuzavojnim kratkim spojem ovisi o iznosu
struje iz te o broju zavoja koji sudjeluju u
kratkom spoju. Ovaj efekt moguće je uočiti na
realnom stroju, ukoliko se kontinuirano
promatra raspodjela magnetske indukcije u
Slika 9. Raspodjela magnetske indukcije promatrana sa
zračnom rasporu. Na slici 7 prikazano je kako
zuba statorskog paketa, uz prisutne kratke spojeve 10
pojava međuzavojnog kratkog spoja utječe na
zavoja svitka namota armature generatora u praznom
raspodjelu magnetske indukcije u zračnom
hodu: Krivulja 1 - mjesto promatranja udaljeno 4.5
rasporu, promatranu sa zuba statora.
utorskih koraka; Krivulja 2 - mjesto promatranja
udaljeno 3.5 utorskih koraka; Krivulja 3 - mjesto
promatranja udaljeno 2.5 utorskih koraka; Krivulja 4 -
magnetska indukcija
mjesto promatranja udaljeno 1.5 utorskih koraka;
napon svitka
kvar
Krivulja 5 - mjesto promatranja udaljeno 0.5 utorskih
time ( ms)
koraka.
svitak s međuzavojnim
kratkim spojem
Ukoliko je udaljenost između točke
promatranja magnetske indukcije i utora u
kojem se nalazi kratkospojeni zavoj veća od
S
N
ω
S
N
polnog koraka, poremećaj magnetskog polja u
zračnom rasporu uzrokovan međuzavojnim
Slika 7. Utjecaj međuzavojnog kratkog spoja na
raspodjelu magnetske indukcije u zračnom rasporu
kratkim spojem neće utjecati na raspodjelu
promatranu sa zuba statora
magnetske indukcije u točci promatranja. Iz
12
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
navedenoga slijedi da, ukoliko se analizirani
indukcije u vremenskoj domeni nije
poremećaj želi otkriti, raspodjela magnetske
preporučljiva metoda. Razlog za to je složenost
indukcije trebala bi biti promatrana simultano i
algoritma za prepoznavanje kvarova za
to na 2p mjestima koja su jednoliko
različita pogonska opterećenja. Detekcija
raspodijeljena po zračnom rasporu. Budući da
promjena u određenim amplitudama
udaljenost točke promatranja magnetske
harmonika analiziranog valnog oblika u
indukcije i utora u koji je smješten vodič s
frekvencijskoj domeni ne samo da daje bolje
kratkospojenim zavojima, značajno utječe na
rezultate, nego je i metoda detekcije značajno
izraženost poremećaja, najpraktičnije mjesto
pouzdanija. Stoga, kako bi se izveli
promatranja poremećaja uzrokovanog
odgovarajući zaključci o prisutnosti
međuzavojnim kratkim spojem armaturnog
međuzavojnih kratkih spojeva armaturnog
namota je polna papuča rotora. Slika 10
namota generatora, provedena je kontinuirana
prikazuje utjecaj međuzavojnog kratkog spoja
frekvencijska analiza valnog oblika magnetske
na raspodjelu magnetske indukcije u zračnom
indukcije u zračnom rasporu. Na osnovu
rasporu generatora, promatranu s polne papuče
promjena u harmonijskom sastavu analiziranog
rotora.
valnoga oblika, nedvojbeno se može utvrditi
jesu li u svicima armaturnog namota prisutni
međuzavojni kratki spojevi. Na slikama 12, 13
magnetska indukcija
kvar
i 14 prikazane su frekvencijske analize
raspodjele magnetske indukcije u zračnom
rasporu promatrane s polne papuče, uz prisutne
vrijeme (ms)
kratke spojeve 14 i 5 zavoja svitka namota
svitak s međuzavojnim kratkim spojem
armature i bez prisutnosti istih. Prikazane
frekvencijske analize računate su za vremenski
S
N
period kojem odgovara jedan puni okret rotora.
ω
S
N
Slika 10. Utjecaj međuzavojnog kratkog spoja na
raspodjelu magnetske indukcije u zračnom rasporu
promatrane s polne papuče rotora generatora.
Raspodjela magnetske indukcije
promatrana s polne papuče rotora, izračunata je
uz 14, 10 i 1 kratko spojeni zavoj te bez
kratkospojenih zavoja armaturnog namota i
prikazana je na slici 11.
Slika 12. Frekvencijska analiza raspodjele magnetske
indukcije u zračnom rasporu promatrana s polne papuče
generatora u praznom hodu, bez prisutnosti kratkih
spojeva zavoja svitka namota armature.
Slika 11. Raspodjela magnetske indukcije promatrana s
polne papuče u generatoru za prazni hod: Krivulja 1- 14
kratkospojenih zavoja; Krivulja 2 - 10 kratkospojenih
zavoja; Krivulja 3 - 1 kratkospojen zavoj; Krivulja 4 -
bez kratkospojenih zavoja.
Slika 13. Frekvencijska analiza raspodjele magnetske
indukcije u zračnom rasporu promatrana s polne papuče
Određivanje prisutnosti međuzavojnih
generatora u praznom hodu, uz prisutne kratke spojeve
kratkih spojeva armaturnog namota na temelju
14 zavoja svitka namota armature.
promjene u valnom obliku magnetske
13
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
3. REZULTATI MJERENJA
Za potrebe ovog članka, mjerenja su
provedena za normalno stanje (bez prisutnosti
kratkih spojeva) i za kvarna stanja, a s ciljem
izrade analize i usporedbe mjerenja za ta
stanja. Na ovaj način omogućeno je otkrivanje
karakterističnih promjena u mjerenom signalu
uzrokovanih pojavom kvara. Za provedbu
Slika 14. Frekvencijska analiza raspodjele magnetske
mjerenja korištene su tehnike i tehnička
indukcije u zračnom rasporu promatrana s polne papuče
rješenja prisutna u monitoringu rotacijskih
generatora u praznom hodu, uz prisutne kratke spojeve 5
strojeva. Upotrijebljena je oprema koju se
zavoja svitka namota armature.
može svrstati u sljedeće cjeline: prednji rub,
procesna jedinica, jedinica za bežični prijenos
Kako se može vidjeti sa slika 13 i 14, kada
podataka i serversko računalo. Principna
se pojavi međuzavojni kratki spoj u svitku
shema mjernog sustava prikazana je na slici
namota armature u frekvencijskom sastavu
15. Procesna jedinica putem ulaznih modula
analiziranog valnoga oblika magnetske
prikuplja mjerne signale s Hall senzora te vrši
indukcije pojavi se niz harmoničkih članova.
njihovu obradu. Obrađeni podaci se putem
Promjena amplitude harmoničkih članova,
bežične jedinice prosljeđuju u serversko
uzrokovana kratkim spojevima 14 i 5 zavoja
računalo, gdje se podaci pohranjuju i
svitka namota armature prikazana je u
analiziraju.
tablicama 5 i 6
Tablica 5. Prikaz promjena amplituda izraženih
harmoničkih članova uslijed kratkog spoja 14 zavoja
svitka namota armature.
RF
1
4
3
3
analogni podaci,
digitalni podaci.
2
Slika 15. Principna shema mjernog sustava: 1- Hall
senzor, 2 - procesna jedinica, 3 - jedinice za bežični
prijenos podataka, 4 - računalo.
Iz mjerenih rezultata vidljivo je da odabrano
mjesto mjerenja značajno utječe na valni oblik
raspodjele magnetske indukcije. Na slici 16
Tablica 6. Prikaz promjena amplituda izraženih
prikazana je ugradnja dvaju Hall senzora na
harmoničkih članova uslijed kratkog spoja 5 zavoja
svitka namota armature.
polnu papuču rotora i to na dio s konstantnim
zračnim rasporom.
2
1
Slika 16. Hall senzori ugrađeni na polnu papuču rotora
na dio s konstantnim zračnim rasporom.
14
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Iako se mjerna mjesta, označena brojevima 1
magnetske indukcije u zračnom rasporu za
i 2 na slici 16, nalaze na dijelu polne papuče s
dvije pozicije ugradnje mjernih senzora na
konstantnim zračnim rasporom, dobiveni valni
polnoj papuči rotora. Valni oblici prikazani na
oblici raspodjele magnetske indukcije na
slici 19 dobiveni su jednim senzorom
navedenim mjestima nisu jednaki, što je i
ugrađenim na polnoj papuči (pozicija 1) za
prikazano na slici 17.
jednake radne uvjete, ali uz različiti smjer
okretanja generatora. Naime, valni oblik
1
prikazan na slici 19 -krivulja 2 mjeren je za
0,9
0,8
desni smjer vrtnje, a valni oblik prikazan na
0,7
slici 19 - krivulja 4 mjeren je istim senzorom
0,6
uz jednake radne uvjete, ali za lijevi smjer
0,5
vrtnje. Magnetska indukcija dobivena MKE
0,4
0,3
izračunima za ista mjerna mjesta kod jednakih
0,2
1
radnih uvjeta te za dva smjera vrtnje
0,1
2
generatora, prikazana je na slici 19 - krivulja 1
0
5
6
7
8
9
10
11
12
13
time (ms)
i slika 19 - krivulja 3. Iz prikazanog se vidi da
Slika 17. Raspodjela magnetske indukcije promatrana s
je odstupanje između mjerenih i izračunatih
polne papuče rotora na pozicijama označenima na slici
rezultata zanemarivo.
12: Krivulja 1 - na mjestu 1, Krivulja 2 - na mjestu 2.
1,6
1
1,4
Razlog odstupanja valnih oblika prikazanih
2
3
1,2
na slici 17 vezan je za raspodjelu silnica
4
1
magnetskog polja u polnoj papuči na
0,8
promatranim mjestima. Kod opterećenog
0,6
generatora, ovaj efekt u velikoj mjeri utječe na
0,4
rezultate mjerenja. To zapravo proizlazi iz
0,2
prostorne raspodjele magnetske indukcije u
0
5
6
7
8
9
10
11
12
13
time (ms)
zračnom rasporu na polnom koraku. Na slici
18 prikazana je rotorska polna papuča,
Slika 19. Raspodjela magnetske indukcije u zračnom
rasporu promatrana s pozicije 1 na polnoj papuči
raspodjela magnetske indukcije u zračnom
opterećenog generatora: Krivulja 1 - izračun, lijevi
rasporu na polnom koraku za opterećeni
smjer vrtnje, Krivulja 2 - mjerenje, lijevi smjer vrtnje,
generator, dvije pozicije ugradnje mjernih
Krivulja 3 - izračun, desni smjer vrtnje, Krivulja 4 -
senzora te magnetsko polje opterećenog
mjerenje, desni smjer vrtnje.
generatora.
Na slikama 20 i 21 prikazana je raspodjela
magnetske indukcije u zračnom rasporu
dobivena mjerenjima i proračunima za poziciju
c)
mjerenja 1 i lijevi smjer vrtnje. Dobiveni
B1
b)
rezultati su mjereni i izračunati uz prisutne
B2
međuzavojne kratke spojeve svitka namota
2
1
armature za prazni hod, tj. neopterećeno stanje
(slika 20) te za nazivno opterećenje (slika 21).
Smjer vrtnje
a)
1
0.9
Slika 18. a) Rotorska polna papuča, b) - prostorna
0.8
raspodjela magnetske indukcije u zračnom rasporu na
0.7
polnom koraku za opterećeni generator, c) magnetsko
0.6
polje opterećenog generatora.
0.5
0.4
0.3
0.2
Za prikazani smjer vrtnje rotora, senzor broj
1
0.1
2
1 mjeriti će najviše iznose magnetske indukcije
0
10
15
20
25
30
35
40
45
time (ms)
nego senzor broj 2. To je moguće uočiti iz
Slika 20. Raspodjela magnetske indukcije u zračnom
raspodjele silnica magnetskog polja za
rasporu promatrana s polne papuče rotora za generator
opterećeni generator prikazan na slici 18, gdje
u praznom hodu uz prisutne međuzavojne kratke spojeve
je gustoća magnetske indukcije veća na desnoj
svitka namota armature: Krivulja 1- mjerenje; Krivulja 2
strani pola. Slika 19 prikazuje raspodjelu
- izračun.
15
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
kratki spoj, mogu se uočiti izražene promjene
koje se mogu koristiti kao pouzdani indikatori
međuzavojnih kratkih spojeva armaturnog i
uzbudnog namota. Ovakav način detekcije
kvarova namota primjenjiv je na širok raspon
sinkronih generatora i motora. Detekcija
međuzavojnog kratkog spoja namota u
stvarnom stroju zahtijeva mjerenje magnetske
indukcije u zračnom rasporu, koje se može
Slika 21. Raspodjela magnetske indukcije u zračnom
ostvariti ugradnjom Hall senzora na zub statora
rasporu promatrana s polne papuče rotora za nazivno
ili na polnu papuču rotora. Rezultati proračuna
opterećeni generator uz prisutne međuzavojne kratke
pokazali su da se pojava međuzavojnog
spojeve svitka namota armature: Krivulja 1- mjerenje;
Krivulja 2 - izračun.
kratkog spoja armaturnog i uzbudnog namota
može detektirati sa zuba statora ili polne
Iz rezultata prikazanih na slikama 20 i 21,
papuče. Međutim, postoje značajne razlike u
primjeni navedene metode detekcije, što
može se vidjeti da postoje određene razlike u
valnim oblicima dobivenima mjerenjem i
naravno ovisi o odabiru točke mjerenja
izračunima. Glavni razlog ovih odstupanja je
magnetske indukcije i kvarovima koji se žele
pravovremeno detektirati. Odabrana mjesta
razlika struje kratkog spoja između mjerenja i
izračuna. Međutim, prisutna odstupanja valnih
promatranja magnetske indukcije korištena su
oblika ne dovode u pitanje ispravnost metode
kako bi se pravovremeno i pouzdano detektirao
međuzavojni kratki spoj namota. Na osnovu
detekcije međuzavojnih kratkih spojeva
armaturnog namota. Glavni efekt
dobivenih rezultata numeričkog proračuna i
kratkospojenih zavoja, detalj a) i b) na slici 21,
mjerenja pokazano je da je za pouzdanu
detekciju kratkog spoja između zavoja
može se vidjeti iz mjerenih i izračunatih
podataka.
armaturnog namota potrebno raspodjelu
magnetske indukcije promatrati Hall sondom
smještenom na polnoj papuči rotora, tj. s
4. ZAKLJUČAK
rotorske strane. Nasuprot tome, za pouzdanu
detekciju međuzavojnog kratkog spoja
U članku su prikazani rezultati numeričkog
uzbudnog namota, raspodjelu magnetske
proračuna i mjerenja raspodjele magnetske
indukcije potrebno je promatrati Hall sondom
indukcije u zračnom rasporu, a koji su
smještenom na zub statora, tj. sa statorske
korišteni za utvrđivanje stanja sinkronog stroja
strane. Rezultati su također pokazali da za
te detekciju međuzavojnih kratkih spojeva u
pouzdanu detekciju kvarova nije dovoljno
armaturnom i uzbudnom namotu. Odabranom
samo promatrati promjene u amplitudi
metodom promatra se magnetska indukcija u
promatranog valnog oblika, nego je potrebno
zračnom rasporu za jednu periodu koja
provesti i frekvencijsku analizu valnog oblika
odgovara jednom punom okretu rotora.
te pratiti promjene u amplitudi karakterističnih
Poremećaj magnetskog polja u stroju
harmonika. Stoga su promjene u amplitudama
uzrokovan međuzavojnim kratkim spojem, koji
karakterističnih harmonika glavni indikatori na
je uočljiv kao lokalizirani poremećaj, rezultira
osnovu kojih se može pravovremeno i
promjenama značajnog broja harmoničkih
pouzdano utvrditi prisutnost kratkih spojeva
članova analiziranog valnog oblika raspodjele
svitka namota. Budući da rotor rotira zajedno s
magnetske indukcije.
ugrađenim mjernim senzorima, kada senzor
Relativne promjene u vrijednosti magnetske
nailazi na kvar, on može biti detektiran iz
indukcije ΔA snimljene na dijelu oboda u
samih podataka mjerenja. Ograničavajući
zračnom rasporu (Z-N)s, gdje je Z broj zuba
faktor u ovom načinu detekcije kvara je
statora, N broj statorskih zuba obuhvaćenih
potreba za bežičnim prijenosom podataka s
analiziranim poremećajem i s korak između
rotirajućeg dijela stroja, čime je tehničko
zuba statora, sastoje se od (Z-N) harmonika
rješenje monitoring sustava kompliciranije i
čije amplitude su u rasponu od ΔA i njihovih
skuplje.
viših harmonika s nešto nižim amplitudama.
Ukoliko se ti harmonici usporede s istim
harmonicima kada nije prisutan međuzavojni
16
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
5. LITERATURA
medium for faults detection", IEEE
Trans. Industrial Electronics, vol. 47, nr.
[1]
A. Elez, B. Tomičić, A. Čolak, "The
5, pp. 984-993, Oct. 2000.
Comparison of Magnetic Values
Obtained from Hall Probes and
[9] J. Penman, H. G. Sedding, B. A. Lloyd
Measuring Coils in Synchronous
and W. T. Fink, "Detection and location
Generators", International Conference
of inter-turn short circuits in the stator
on Electrical Machines ICEM'08- XVIII,
windings of operating motors", IEEE
Portugal - Vilamoura 2008, pp 1-6
Trans. on Energy. Conversion, vol. 9,
no. 4, pp. 652-658, Dec. 1994.
[2]
A. Elez, “Intelligent system for
synchronous generators fault detection”,
[10] A. Bellini, F. Filippetti, C. Tassoni, and
PhD dissertation, Dept. of Electrical
G.-A. Capolino, “Advances in diagnostic
Machines, Drives and Automation,
techniques for induction machines”,
Faculty of Electrical Engineering and
IEEE Trans. Industrial Electronics, vol.
Computing (FER), Zagreb, Croatia,
55, no. 12, pp. 4109-4126, Dec. 2008.
2010.
[11] J. S. Hsu, "Monitoring of Defects in
[3]
H. C. Karmaker; - “Broken Damper Bar
Induction Motors Through AirGap
Detection Studies Using Flux Probe
Torque Observation," IEEE Trans. on
Measurments and Time-Stepping Finite
Industry Applications, vol. 31, no. 5,
Element Analysis For Salient - Pole
pp.1016-1021, Sep./Oct.1995.
Synchronous Machines”, Sdemped
2003, Symposium for Electric
[12] S. Nandi, H. Toliyat; - Novel
Machines, Atlanta USA August 2003.
Frequency-Domain-Based Technique to
Detect Stator Inter-turn Faults in
[4]
R. Rajeswari an d N. Kam; - “Diagnosis
Induction Machines Using Stator-
of Inter Turn Fault in the Stator of
Induced Voltages After Switch-Off,
Synchronous Generator Using Wavelet
IEEE Transactions on industry
Based ANFIS”, International Journal of
applications. Vol. 38. No. 4. January
Mathematical, Physical and Engineering
2002.
Sciences, Vol.2, October 2007.
[13] F. Zidani, M. Benbouzid, D. Diallo, M.
[5]
D. R. Albright, D. J. Albright, J. D.
Said; - Induction Motor Stator Faults
Albright; - “Generator field winding
Diagnosis by a Current Concordia
shorted turn detection technology”,
Pattern- Based Fuzzy Decision System,
Power Engineering September 1999,
IEEE Transactions on energy
Volume 103, Issue 9, p. 28-32.
conversion. Vol. 18. No. 4. December
2003.
[6]
E. Garbe, R. Helmer, B. Ponick; -
Modelling and Fast Calculating The
[14] R. Ong, J. H. Dymond, R. D. Findlay, B.
Characteristics of Synchronous
Szabados; - Shaft Current in AC
Machines With The Finite Element
Induction Machine- An Online
Method”, Proceedings of the 2008
Monitoring System and Prediction
International Conference on Electrical
Rules, IEEE Transactions on industry
Machines.
applications. Vol. 37. No. 4. July 2001.
[7]
A. Siddique, G. S. Yadava and B. Singh,
[15] Sergio M. A. Cruz, A. J. Marques
"A Review of Stator Fault Monitoring
Cardoso; - Stator Winding Fault
Techniques of Induction Motors", IEEE
Diagnosis in Three-Phase Synchronous
Trans. on Energy. Conversion, vol. 20,
and Asynchronous Motors, by the
pp. 106-114, Mar. 2005.
Extended Park's Vector Approach, IEEE
Transactions on industry applications,
[8]
M. E. H. Benbouzid, "A review of
Vol. 37. No. 5. September 2001.
induction motors signature analysis as a
17
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Fakultetu elektrotehnike i računarstva
(Sveučilište u Zagrebu). Profesor Car objavio
je preko 70 znanstvenih i stručnih članaka i
studija. Također, član je brojnih organizacija
(tehničkog odbora Hrvatske akademije
znanosti i umjetnosti (HAZU), član
Ante Elez rođen je 14. svibnja 1979.g. u
Povjerenstva fonda Jedinstvo pomoću znanja
Splitu, Hrvatska. Tehničku školu završio je
Ministarstva znanosti obrazovanja i športa i
1998.g. u Splitu, a diplomirao na Fakultetu
Svjetske banke, Udruge inovatora Hrvatske,
elektrotehnike i računarstva (Sveučilište u
itd.) te dobitnik brojnih priznanja, nagrada i
Zagrebu), Zavod za elektrostrojarstvo i
odlikovanja.
automatizaciju 2003. Nakon diplome zaposlio
se u KONČAR - Institutu za elektrotehniku,
gdje radi i danas te se bavi razvojem,
istraživanjem i monitoringom u Zavodu za
rotacijske strojeve. Pohađao je i
poslijediplomski studij na Fakultetu
elektrotehnike i računarstva, gdje je prvo 2008.
završio magistarski studij, a potom i doktorski
studij te 2010.g. stekao titulu doktora tehničkih
Dr. sc. Krešimir Meštrović rođen je 1958.
znanosti. Znanstvene aktivnosti usmjerene su
godine u Zagrebu. Diplomirao je 1982.,
na mjerenja, proračune i analizu parametara
magistrirao 1988. i doktorirao 2008. godine na
električnih strojeva. Autor je i koautor brojnih
Fakultetu elektrotehnike i računarstva
članaka objavljenih u časopisima, znanstvenim
Sveučilišta u Zagrebu. Godine 2009. izabran je
i stručnim konferencijama i skupovima kod
u profesora visoke škole u trajnom zvanju.
kuće i inozemstvu te dobitnik mnogih
Radio je u KONČAR - Institutu za
priznanja i nagrada.
elektrotehniku na poslovima istraživanja i
razvoja visokonaponskih sklopnih aparata i
sklopnih postrojenja, poslovima rukovođenja
odjelom i poslovima rukovođenja zavodom.
Od 1991. godine radi na Tehničkom
veleučilištu u Zagrebu kao predstojnik zavoda,
a danas je pročelnik Elektrotehničkog odjela.
Bio je tajnik i predsjednik studijskog odbora
Stjepan Car zavšio je Elektrotehnički fakultet
SO A3 HRO CIGRÉ te predsjednik hrvatskog
u Zagrebu 1972. godine. Sedam godina
ogranka Vijeća za velike elektroenergetske
kasnije, 1979. stekao je akademsku titulu
sustave HRO CIGRÉ od 2008. do 2012.
doktora tehničkih znanosti, područje
godine. Bio je član međunarodnih radnih
elektrotehnika. Pohađao niz specijaliziranih
grupa, član međunarodnog studijskog komiteta
seminara i tečajeva iz područja poslovnog
SC A3 CIGRÉ, kao i član Administrativnog
upravljanja kod kuće i u inozemstvu. Nakon
vijeća CIGRÉ. Bio je tajnik, a danas je
diplome zaposlio se u KONČAR Institutu, gdje
predsjednik elektrotehničkog odbora ETO 17
se preko 18 godina bavio istraživanjem i
Hrvatskog zavoda za norme (HZN). Više je
razvojem na području rotacijskih strojeva i
puta bio član stručnog i programskog odbora
elektromotornih pogona. Osam je godina
domaćih i međunarodnih stručnih skupova.
proveo na poziciji člana uprave KONČAR
Senior Member je američkog udruženja IEEE.
Elektroindustrije, zaduženog za korporativni
Član je Znanstvenog vijeća za energetiku
razvoj i poslovno područje industrija. Od
Hrvatske akademije znanosti i umjetnosti
1998.g. obnaša dužnost predsjednika Uprave
(HAZU). Suradnik je Akademije tehničkih
KONČAR - Instituta za elektrotehniku. Držao
znanosti Hrvatske (HATZ). Član je Matičnog
je predavanja na predmetu Električni strojevi
povjerenstva za područje tehničkih znanosti
na fakultetima u Rijeci i Varaždinu. Godine
Vijeća veleučilišta i visokih škola. Dobitnik je
2004. izabran je u nastavno zvanje kao
nagrade “7 sekretara SKOJ-a” za tehniku 1985.
izvanredni profesor te je od 2006.g. predavač
godine. Sedam puta je dobio priznanje i četiri
na predmetu Menadžment u inženjerstvu na
puta nagradu SOUR- Rade Končar. Dobio je
18
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
srebrnu plaketu RAST YU 88’, priznanje
RAST YU 89’ te zlatnu plaketu INOVA 88’.
Dobitnik je nagrade CIGRÉ „Eminent Member
Award”. Dobitnik je povelje HAZU „Josip
Juraj Strossmayer“. Dobitnik je „Nagrade za
životno djelo” HRO CIGRÉ. Odlikovan je
"Spomenicom domovinskog rata 1990. -
1992.".
Stjepan Tvorić rođen je 1. listopada 1985.g. u
Zagrebu, Hrvatska. Srednju školu (gimnaziju)
završio je 2004.g. u Vrbovcu, a diplomirao na
Fakultetu elektrotehnike i računarstva
(Sveučilište u Zagrebu), Zavodu za visoki
napon i energetiku 2009. Tijekom studija
sudjelovao je na projektu o utjecaju
elektromagnetskog zračenja trafostanica na
ljudsko zdravlje, naručenog od strane HEP-a
kod Zavoda za osnove elektrotehnike i
električna mjerenja (FER ZOEEM). Nakon
diplome zaposlio se u KONČAR - Institutu za
elektrotehniku, gdje radi kao razvojni inženjer
u Odjelu za istraživanje i razvoj koji djeluje u
sklopu Zavoda za rotacijske strojeve. Autor je i
koautor nekoliko članaka objavljenih u
časopisima, znanstvenim i stručnim
konferencijama i skupovima kod kuće i
inozemstvu. Trenutno pohađa poslijediplomski
doktorski studij na Fakultetu elektrotehnike i
računarstva.
19
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
UTJECAJ SJENILA NA FOTOSTRUJE OPTIČKIH SENZORA
Ljubivoj Cvitaš, Dubravko Žigman, Krešimir Meštrović
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
smanjenje globalnog zagrijavanja i onečišćenja
zraka. Takva energija se dobiva
U radu je opisan koncept pronalaženja
fotonaponskom pretvorbom sunčeve energije u
položaja Sunca primjenom optičkih senzora u
električnu energiju [1]. Zbog promjene azimuta
svrhu boljeg rasporeda fotonaponskih panela
i elevacije sunčevog zračenja iskoristivost
zbog povećanja njihove učinkovitosti.
takve energije u slučaju fiksnih fotonaponskih
Poboljšanja u pretvorbi sunčeve energije u
panela je uvelike manja od sustava s pokretnim
električnu, jednako kao smanjenje cijene i
osima [2] Jednoosnim sustavima se poboljšava
troškova, imali su utjecaj pri razvoju
iskoristivost zračenja prema azimutu, a
fotonaponskih sustava. Bez obzira na viši
dvoosnim i prema elevaciji [3]. Najveća
stupanj učinkovitosti i niže cijene ugradnje cilj
iskoristivost sunčeve energije je kada upadni
ostaje povećanje snage fotonaponskih sustava
kut zračenja na fotonaponske panele iznosi
pod različitim uvjetima osvijetljenosti.
90°. Iz toga proizlazi istraživanje najboljeg
Predočen je razmještaj optičkih senzora, te
načina praćenja upadnog kuta i pretvorbenog
utjecaj sjenila na fotostruje prema azimutu i
mehanizama dvoosnih sustava. Zbog
elevaciji za dvije vrste sjenila.
fotonaponskih karakteristika senzora značajnu
ulogu pri proračunu imaju oblici sjenila.
Ključne riječi: senzor, sjenilo, svjetlo, sunce,
Polazno istraživanje obuhvaća ispitivanje
obnovljivi izvori, foto napon
postojećih rješenja realizacije senzora
intenziteta sunčevog zračenja [4], [5]. Obzirom
Abstract
da se sunčevo zračenje sastoji od frekventnog
spektra u rasponu od 100 nm do 1000 nm,
The paper describes a concept of sun
infracrveni dio spektra (od 700 do 1000 nm)
tracking system based on the application of
dobar je reprezentant intenziteta zračenja.
optical sensors used to enhance positioning of
Naime, preko 40% ukupne energije zračenja
photovoltaic panels in order to increase their
nalazi se u tom dijelu spektra [5].
efficiency. Improvements in solar energy
Infracrvene (IR) foto diode novije generacije
conversion as well as price and cost reduction
dobar su izbor senzora zbog svoje male
have induced the photovoltaic system
dimenzije, širokog kuta pojačanja te praktične
development. Regardless of higher efficiency
mogućnosti montaže na odgovarajući supstrat
rate and lower installation costs the objective
ili tiskanu pločicu. Prikladna dimenzija i
remains increasing power of photovoltaic
mogućnost površinske montaže više paralelno
systems in various light conditions. Optical
vezanih IR foto dioda, uvjet su za njihov
sensor arrangement and shade effect on
smještaj pod zadanim kutom u segmente
photocurrent using the azimuth and elevation
prostorne sfere. Takvo rješenje omogućuje
reference voltage are both demonstrated on
integriranja višesegmentnog senzora na način
two types of shades.
da se na bazi elementarnih računskih operacija
može rasporediti izvor zračenja i prema
Key words: sensor, shade, light, Sun,
azimutu i prema elevaciji te registrirati tzv.
renewable resources, photovoltage
pozadinsko osvjetljenje.
Ugradnja prikladnog mikro upravljača s
1. UVOD
višekanalnim analogno-digitalnim (A/D)
pretvornikom, te digitalnom komunikacijom,
čini segmentno rješenje senzora općenito
Upotrebom sunčeve energije kao čiste i
primjenljivim u više primjena, a posebno u
obnovljive energije može se u značajnoj mjeri
sustavima za pozicioniranje fotonaponskih
smanjiti korištenje drugih oblika energije, prije
ploča.
svega one iz fosilnih goriva, čime se utječe na
20
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
2. ISTRAŽIVANJE
površinu, odnosno kada dolaze iz „središta“
sfernog kvadranta. Međutim, dok je za jednu
Senzor svjetla treba naznačiti vektor
od 4 IR foto diode kut upada zraka optimalan,
upadnog svjetla iz smjera najjačeg izvora
za ostale tri diode kut upada je nepovoljan, a
svjetlosti na horizontalnu površinu, uzevši pri
generiranje foto struje dodatno je narušeno
tom u obzir zbroj izravnog sunčevog zračenja i
zbog djelovanja križnog sjenila.
reflektiranog zračenja od okolnog tla, objekata
Najveći ukupni učinak zračenja na sve četiri IR
i od oblaka. Vektor upadnog svjetla određuje
foto diode postiže se kada je vektor upadnog
se kutom azimuta i kutom elevacije u odnosu
svjetla okomit na križni spoj sjenila odnosno
na horizontalnu plohu čije je središte
okomit na baznu plohu sfere. Samo u tom
zemljopisna pozicija smještaja senzora. U
slučaju su foto struje sve četiri diode jednake
slučaju izostanka reflektiranih zračenja vektor
budući da upadne zrake padaju na osjetilne
upadnog svjetla pokazuje točno na trenutačnu
plohe dioda pod istim kutom (45°), uz
poziciju sunca na nebeskoj sferi u odnosu na
odsustvo zasjenjenja.
ishodište senzora.
Primjena petosegmentnog senzora je prije
Iq1= Iq2= Iq3= Iq4
(2.1)
svega u sustavu za raspoređivanje
fotonaponskih ploča u dvije osi (PV tracking)
U primjeni, u slučaju rasporeda fotonaponskih
koji se primjenjuje za povećanje iskoristivosti
ploča prema dvije osi, sastavlja se
fotonaponskih elektrana, ali se može
petosegmentni senzor tako da mu bazna ploha
primijeniti i za pozicioniranje zaštite od
sfere bude paralelna s plohom fotonaponskih
sunčevog zračenja, traženja točke najvećeg
ploča, a križno sjenilo raspoređeno tako da je
svjetlosnog zračenja i slično.
jedna pregrada paralelna s horizontom, a druga
Senzor se sastoji od pet infracrvenih foto dioda
okomita na taj smjer. Za praćenje najvećeg
smještenih unutar posebne konstrukcije te
izvora svjetla prema azimutu računa se
elektronskog sklopa koji se koristi za
sljedeće:
prilagodbu signala s dioda (slika 2.1). Tijelo
senzora podijeljeno je na dvije polusfere.
∆Iaz = (Iq1 + Iq4) - (Iq2 + Iq3)
(2.2)
Prednja polusfera nosi 4 IR foto diode
smještene u 4 kvadranta koji su međusobno
gdje je ∆Iaz struja greške azimuta, a Iqx foto
odijeljeni pregradama - sjenilima. Stražnja
struje pojedinih dioda
polusfera ima jednu IR foto diodu smještenu
Raspored prema azimutu postiže se uz uvjet
blizu baznog kruga koji razdvaja polusfere, a
dobivanja minimalne struje greške ∆Iaz. Za
osjetilna površina diode paralelna je s
praćenje najvećeg izvora svjetla prema
površinom baze tako da može „osjetiti“
elevaciji koristi se izraz:
svjetlosne zrake iz područja te polusfere.
∆Iel = (Iq1 + Iq2) - (Iq3 + Iq4)
(2.3)
gdje je ∆Iel struja greške elevacije
Kao optički senzori koriste se foto diode
tipa BPW41N [7]. Struja koju generira
osvijetljena foto dioda je mala, do 100 μA pa
Slika 2.1 Prikaz rasporeda foto dioda u petosegmentnom
je potrebno pojačalo da se može dobiti koristan
senzoru
signal za daljnju analizu. Pojačalo je spojeno u
takvu konfiguraciju da pretvara strujni signal
U prednjoj polusferi su infracrvene foto diode
foto diode u napon na svom izlazu [8].
optički razdvojene u četiri kvadranta konusnim
sjenilom koji se sastoji od dva međusobno
ukrštena trokuta. U odnosu na bazu sfere diode
su položene tako da im je osjetilna ploha pod
kutom od 45°. Na taj način svaka od
senzorskih dioda generira najveću foto struju
kada upadne zrake djeluju okomito na osjetilnu
21
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Slika 2.2 Relativna spektralna osjetljivost foto diode
BPW41N1
Na veličinu foto struje, također ima utjecaj
valna duljina svjetlosti kojom je foto dioda
osvijetljena (relativna spektralna osjetljivost) i
kut pod kojim svjetlost pada na foto diodu
(kutna osjetljivost, slika 2.2). Dioda BPW41N
utvrđuje infracrveno zračenje u spektru valnih
Slika 2.4 Shema sklopa za utvrđivanje položaja Sunca
duljina od 870 do 1050 nm. Za zračenje svoje
prema dvije osi
osjetljive plohe u rasponu od 0.01 do 2
mW/cm2 foto dioda daje izlaznu foto struju u
Na slici 2.5 u trodimenzionalnoj predodžbi
rasponu od 0.5 do 100 μA.
uočava se križno sjenilo. Dimenzije sjenila
odredit će dvodimenzionalnu karakteristiku
ukupnog napona greške kojeg generira sklop.
Slika 2.3 Kutna osjetljivost foto diode BPW41N1
Sklop izrađen u analognoj tehnici predočen je
na slici 2.4. Operacijska pojačala s velikim
Slika 2.5 Predodžba funkcije križnog sjenila
ulaznim otporom (FET) obavljaju konverziju
foto struje u napon. Ostatak sklopa računa
3. REZULTATI ISTRAŽIVANJA
napon greške prema izrazima (2.2) i (2.3). Foto
dioda je spojena s invertirajućim ulazom
Ispitivanje je provedeno s umjetnim
pojačala na način da kada je osvijetljena,
izvorom svjetlosti, halogenim reflektorom od
njezina inverzna struja odnosno fotostruja ulazi
150W učvršćenim iznad ispitnog pulta u
na invertirajući ulaz tako da se na izlazu dobije
prostoriji bez drugih izvora svjetla.
pozitivan napon. Izlazni napon je osim foto
Petosegmentni senzor postavljen je na gibljivi
strujom još određen otpornikom u povratnoj
zglobni držač u kojem se baždari raspored
vezi.
prema azimutu i elevaciji. Tijekom ispitivanja
mjereni su naponi na izlazima foto pojačala.
1 Vishay Semiconductors, User manual BPW41N,
Pojačalo za generiranje napona greške realizira
Revision: 02-Oct-12
22
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
se za potrebe mjerenja digitalnim sklopom
Ispitivanja su provedena s dva tipa sjenila: tip
korištenjem modula MBED odnosno
1 kraće sjenilo, tip 2 produženo sjenilo.
mikroupravljača LPC1768 [9]. Ispitna
Analizom podataka sa svjetlosnih senzora
konfiguracija predočena je na slici 3.1.
dobiveni su naponi greške prema azimutu
(slika 3.3) i elevaciji (slika 3.4). Ukupni zbroj
+30 °
napona greške prema obje dimenzije daje
IZVOR
prostornu sliku koja pokazuje obrnuto okrenuti
SVJETLA
stožac s minimumom u prostornoj točki koja
-20 °
odgovara smjeru i iznosu najvećeg vektora
osvjetljenja. Predodžba je dobivena
0 °
180 °
algebarskim zbrojem korištenjem tabličnog
kalkulatora. Rezultati mjerenja ukupnih
Q2
Q1
napona greške predočeni su na slikama 3.5 i
3.6.
Q3
Q4
FOTONAPONSKO
POJAČALO
Ain1
Ain2
Ain3
Ain4
MBED
USB
LPC1768
Slika 3.3 Napon greške prema azimutu
Slika 3.1 Ispitna konfiguracija sklopa
Sklop senzora zakretan je prema azimutu od
0° do 180° u koracima po 10°, a prema
elevaciji u području od -30° do +20° s istim
korakom. Mikroupravljač snima napone
senzora i serijskom komunikacijom predaje
podatke na prijenosno računalo na daljnju
obradu.
Slika 3.4 Napon greške prema elevaciji
Slika 3.5 Ukupni napon greške, sjenilo tip 1
Slika 3.2 Ispitivanje s halogenim reflektorom
23
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Mikroupravljač koji sakuplja, mjeri i
obrađuje napone (konvertirane foto struje
senzora) trebao bi imati ugrađenu i funkciju
umjeravanja jakosti signala foto dioda. Uz
vektor svjetla okomit na glavnu simetralu
križnog sjenila, trebalo bi normalizirati sva
četiri signala na 100% iznosa, odnosno
izračunati i zapisati korektivne koeficijente za
svaki od senzora ponaosob. Obzirom na kutnu
osjetljivost foto diode (slika 2.3) za očekivati
je jakost signala pri okomitom upadu svjetla na
Slika 3.6. Ukupni napon greške, sjenilo tip 2
površinu diode od približno 110%.
4. DISKUSIJA
5. ZAKLJUČAK
Analiza napona greške prema elevaciji
U radu predočena je konstrukcija sklopa
(slika 3.4) uočljiva je linearnost pri okomitom
senzora za praćenje položaja Sunca. Ispitane su
vektoru upada kroz cijelo područje azimuta.
dvije vrste sjenila senzora. Utvrđeno je da je
Pri većem odmaku od ±20° prema elevaciji
ovakav sklop senzora općenito primjenljiv u
dolazi do utjecaja sjenila, što ukazuje da se
više prilika, a posebno u sustavima za raspored
greška prema elevaciji povećava. Povećanjem
fotonaponskih ploča. Izborom sjenila moguće
visine sjenila dolazi do povećanja osjetljivosti
je dobiti sporije i brže odzive samog sklopa na
na sjenu te ista počinje djelovati i pri manjem
promjene azimuta i elevacije izvora sunčevog
kutu.
zračenja. Izbor samog sjenila ovisit će o
Također, ako se promatra napon greške
proračunu energetske učinkovitosti sustava za
prema azimutu (slika 3.3) može se uočiti
raspored fotonaponskih ploča. U nastavku
linearnost greške prema elevaciji koja se
razvojnog istraživanja trebalo bi ispitati utjecaj
pojavljuje pri 90°. Greška na 90° prema
debljine sjenila na napon greške, utjecaj
azimutu jednaka je u slučaju svih tehnički
temperature na rad kompletnog sklopa te
mogućih elevacija, dok se pri promjeni
ugraditi petosegmentni senzor na dvoosni
elevacije, pri čemu kut vektora ne „upada“
sustav rasporeda fotonaponskih ploča. Pri
okomito na senzor počinje primjećivati
takvom načinu rasporeda treba istražiti faktor
zasjenjenje u obliku pada greške. Također,
dobitka, tj. odnos uložene energije za sustav
može se uočiti da je greška najveća pri
pozicioniranja u odnosu na dodatnu dobivenu
elevaciji +45° i -45° kada je kut upadnog
energiju zbog točnijeg praćenja lokacije Sunca,
vektora svjetla okomit na diodu, što je i za
uključivo i njegove odsjaje.
očekivati zbog kutne osjetljivosti infracrvene
diode BPW41N.
U slučaju kraćeg sjenila (slika 3.5) kada se
6. LITERATURA
promatra najveća greška može se vidjeti kako
je greška stvarno najveća u trenutku okomitog
[1] A. Li, „Solar Photovoltaic-engineering
upada svjetlosnog zračenja na jednu od foto
Systems“, Beijing: Beijing University of
dioda. To sjenilo daje „blaži“ prijelaz u
Technology Press, 2001
područje apsolutnog minimuma napona greške
(žarište u vrhu stošca).
[2] J. Xue, “Design on automatic follow
U slučaju produženog sjenila može se
system of low power consumption solar
primijetiti kako je imanentna greška znatno
veća na rubovima odziva, ali i kako je
cell based on HYM 8563 and single
vrijednost minimuma greške veća nego u
chip,” Journal of Shenyang Institute of
slučaju kraćeg sjenila. Sa sjenilom tipa 2 može
Engineering, vol. 1, no. (2,3), pp.113-
se dobiti veća osjetljivost na kut upada
116, 2005.
sunčevog zračenja i samim time točnije
rasporediti senzor na točku okomitog upada
[3] Y. Cao and W. Chen, “A new automatic
svjetlosti na sam senzor.
sun-tracking control system for solar
24
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
energy water-heater,” Journal of
Sektoru razvoja. Kao specijalist za analogno-
Nantong Vocational College, vol. 21,
digitalne mjerne sustave radi na razvojnim
projektima industrijske mjerne instrumentacije.
no. 4, pp. 65-67, 105, 2007.
Godine 1991. imenovan je voditeljem Sektora
[4]
Tiberiu Tudorache, Liviu Kreindler:
razvoja i istraživanja gdje koordinira rad 16
„Design of a Solar Tracker System for
razvojnih inženjera. Vodi projekte razvoja
PV Power Plants“, Acta Polytechnica
sustava daljinskog nadgledanja, višeciklusnog
Hungarica, Vol.7, No. 1, 2010
računala protoka, sustave nadgledanja u
eksplozijski ugroženom prostoru i druge te u
tom razdoblju objavljuje radove u časopisima i
[5]
Jing-Min Wang , Chia-Liang Lu:
na skupovima vezane uz navedeno znanstveno
“Design and Implementation of a Sun
područje. Preuzimanjem ATM-a od strane
Tracker with a Dual-Axis Single Motor
korporacije Siemens te osnutkom Siemens d.d.
for an Optical Sensor-Based
u Hrvatskoj, nastavlja rad kao voditelj
Photovoltaic System”, Sensors, 2013, I3
istraživanja i razvoja u novonastaloj tvrci.
Područje rada proširuje se na međunarodne
[6]
Yiwang Wang: “Design of a Digital
projekte obzirom da se uspostavlja široka
suradnja sa Siemensovim razvojnim i
Solar Panel Automatic Tracking
proizvodnim centrima u Njemačkoj i
Controller for Photovoltaic Generation
Francuskoj. Na domaćoj znanstvenoj sceni
System”, Power and Energy Engineering
povezuje se i surađuje s Fakultetom
Conference (APPEEC), 2012 Asia-
elektrotehnike i računarstva u Zagrebu,
Pacific
Fakultetom Strojarstva i brodogradnje u
Zagrebu te posebno intenzivno na zajedničkim
[7]
Vishay Semiconductors, User manual
istraživačkim projektima sa Elektrotehničkim
fakultetom sveučilišta J.J. Strossmayer u
BRW41N, Revision: 02-Oct-12
Osijeku. U okviru firme Siemens organizira
2002. godine u Zagrebu razvojno-istraživački
[8]
Graeme Jerald G.:“Photodiode
centar za područje mjerenja temperature u
amplifiers: op amp solutions“,New York
industriji te vodi taj centar kao tehnički
, McGraw Hill 1996
voditelj. Na Tehničko veleučilište u Zagrebu
prelazi 2009. gdje i danas radi na kao predavač
na Elektrotehničkom odjelu te voditelj
[9]
NXP Semiconductors: „Rapid
razvojno istraživačkih projekata.
prototyping for the LPC1768 MCU“,
2009 NXP B.V.
Mr.sc. Dubravko Žigman rođen je 28. lipnja
1970. godine u Zagrebu, gdje završava
Dr. sc. Ljubivoj Cvitaš rođen je 1952. godine
osnovnu školu i srednju matematičku
u Zagrebu. Diplomirao je 1976. i magistrirao
školu(MIOC).Nakon odsluženja vojnog roka
1982. godine na Fakultetu elektrotehnike i
upisuje Elektrotehnički fakultet u Zagrebu
računarstva Sveučilišta u Zagrebu, a doktorsku
1990. godine. Tijekom studija aktivno
disertaciju obranio je 2009. godine na
učestvuje u domovinskom ratu na ratištu
Elektrotehničkom fakultetu u Osijeku. Radio je
Posavine. Studij završava 1996. godine na
10 godina u KONČAR-Institutu za
smjeru Elektroenergetika, usmjerenju Opća
elektrotehniku kao specijalist za
energetika. Godine 1998. upisuje
mikroprocesorsku tehniku, a posebno na
poslijediplomski studij za stjecanje
višeprocesorskom upravljanju dizalom. Godine
akademskog stupnja magistra znanosti na
1986. zapošljava se u firmi ATM Zagreb u
FER-u. Godine 2002. stiče stručni naziv
25
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
magistra znanosti iz polja Elektrotehnike,
smjer Elektroenergetika. Od 1996. zaposlen je
na Višoj Tehničkoj Školi u Zagrebu u zvanju
stručnog suradnika. Od 2006. radi na TVZ-u
kao viši predavač te je član stručnog vijeća
TVZ-a, član Povjerenstva za e-obrazovanje,
član projektnog tima za uvođenje sustava
upravljanja kvalitetom prema ISO 9001,
CARNet koordinator, zamjenik pročelnika
Elektrotehničkog odjela TVZ-a, predstojnik
KiRT zavoda, mentor voditelj na
Specijalističkom studiju Informatike modula:
Projektiranje i implementacija računalnih
mreža, voditelj NetAkademije, kao i voditelj
Cisco akademije. Dobitnik je slijedećih
nagrada: 2013 nagrada u kategoriji CCNP
Curricula Excellence - priznanje je za stalnu
predanost i poticanje polaznika na izvrsnost i
napredak, a NetAkademija ga je dobila u
konkurenciji 1.818 akademija iz 30 zemalja
srednje Europe, 2008. dobitnik tri od četiri
priznanja koje dodjeljuje Cisco: Education
Recognition, Extraordinary Contributions i
Pioneer Recognition kao jedina akademija u
svijetu, 2005 NetAkademija proglašena za
najbolju lokalnu Cisco akademiju u EMEA
regiji. Nositelj je nekoliko priznatih
industrijskih certifikata: CompTIA A+, MCP,
CCNA, CCAI, CCNP, NLP-Practitioner
IANLP.
Dr. sc. Krešimir Meštrović, osobni podaci su
na stranici 18.
26
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
BLIZANCI BOJILA ZA PROŠIRENJE INFRA INFORMACIJSKE
TEHNOLIGIJE
Case study: defining twin color pairs for developing comprehensive extended NIR image
parameters
Darko Agić, Ana Agić1, Aleksandra Bernašek2
1Grafički fakultet Sveučilišta u Zagrebu
2Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
1. UVOD
Druga, proširena slika pripremljena za
Problematika definiranja dualne slike, za
NIR područje sastavni je dio slike u
vizualno područje i za blisko infracrveno
vidljivom dijelu spektra. Za njene potrebe
područje (NIR) se proširuju, nadopunjuju
slika za vizualno područje priređena je i
unapređenim workflowom kao i definiranim
definirana pravilima upravljanja bojama za
dvojnim sustavom promatranih boja.
vizualno područje, dok se druga slika za NIR
Prethodna istraživanja standardnog
područje bazira na akromatskoj redukciji
upravljanja bojama (color management) s
osnovnih CMY pokrivenosti uz karbon crnu i
namjenskim podešavanjem za izabrani
instrumentalni prikaz. Pošto je upravljanje
izlazni sustav za vizualno područje su
bojama u osnovi povezano s vidljivim
primijenjena [1], dok akromatska redukcija
dijelom, standardno akromatsko podešavanje
koja podrazumijeva UCR/CCR funkciju [2]
nije prilagođeno za NIR potrebe, namjenski
[3] kao i određivanje parametara i krivulje
prilagođeni workflow je prikazan za potrebe
crnog izvatka su se prilagodila NIR području
druge slike.
koliko je bilo moguće kroz postojeći profil.
Unutar takvog okruženja nije se iskazalo
Ključne riječi: Proširena CMYKIR slika,
neko značajnije odstupanje za vizualno
podešavanje boja, NIR područje, akromatska
područje, dok je druga slika za prošireno
podešavana
NIR područje podlijegala uzajamnom učinku
pojedinih vrijednosti slikovnih elemenata i
iznosa akromatske funkcije na pojedinom
Abstract
mjestu. Akromatski podešavanje u
praktičnim uvjetima ne bi trebao postizati
Second, extended image prepared for NIR
maksimalnu, već na neku umjerenu
domain is constituent part of visual image.
vrijednost (što je za konkretne
For this purpose visual image is prepared and
reprodukcijske uvjete izlaznog sustava
defined according to rules of visual color
potrebno zasebno razmotriti, testirati i
management, while second NIR image is
odrediti). Takva situacija je za drugu
based on achromatic reduction basis of
proširenu NIR sliku znala biti nepodobna,
primary CMY coverage with carbon black.
nestabilna te ne uvijek predvidiva, čak je
While color management is basically focused
moglo doći do re-podešavanja dijela
on visual, and standard achromatic settings
postavki. Neki kompromis trebalo je provesti
are not dedicated customized for NIR
između utjecaja parametara upravljanja
purposes, a comprehensive workflow
bojama te specifičnosti značajki crnog
specially adjusted for second image is
(karbon) izvatka za potrebe proširene NIR
introduced.
slike. Moguće rješenje je redizajn
postojećeg workflowa te ustanovljavanje
Key words: Extended CMYKIR image, color
definiranih boja u obliku parova boja, koji će
settings, NIR domain, achromatic adjustment
u vizualnom, kao CMY izkazati isti
doživljaj, kao i u akromatski reduciranom
27
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
obliku s karbon crnom (K). Takvi su parovi
što je povoljno za unaprijeđeni sustav [6]. U
nazvani dvojni parovi.
ovom stanju osnovne značajke profila (bijela
točka, temperature boje svjetla, oblik
2. REDIZAJNIRANI WORKFLOW
krivulje reprodukcije, kontrola optičkih
mjernih vrijednosti. Modul K dinamički
Za svaki slijed, u svakom slučaju potrebno je
rekalkulira tražene/željene vrijednosti
odrediti neke značajne korake. Početni korak
akromatske redukcije za svaki slikovni
podrazumijeva situaciju prihvaćanja slike,
element, što se unaprijeđuje u predloženom
jedna za vizuelno područje, višebojna, na
workflowu. ARS modul (autotypic reducing
koju se primjenjuje upravljanje bojama
separation) ujedinjuje (novo) zadane
(color management) te druga o obliku sive
elemente, te priređuje datoteku za izlaznu
skale, koja će biti ujedinjena a prvom u
jedinicu.
skladu s CMYKIR [4] principima, vidljiva
instrumentalno u NIR području. Za ulazne
3. DVOJNI PAROVI
slike nije bitno da li su analogne (višebojne
slike, diapozitivi ili crtana slika) koje će se
Kako je već napomenuto color management
digitalizirati (snimiti ili skenirati) ili direktno
koji je predviđen za vizualno područje
snimljene digitalne slike.
automatski ne ujedinjuje i posebne zahtjeve
za drugu (NIR) sliku. Aplikacije za obradu
slika obično nude opcije za akromatsku
redukciju UCR, CCR, light-medium-
maximum ne podržavaju ujednačeni iznos
akromatske redukcije potreban za NIR. To
pretpostavlja situaciju da svaki djelić slike,
slikovni element, se renderira na drugačiji
način (iznos) postižući različite K iznose. To
u osnovi ne smeta vizualnoj slici, ali nije
podobno za NIR sliku. Već u prijašnjim
sustavima workflowa CMYKIR separacije
uočeno je da neko CMY mjesto mora postići
isti vizualni odziv kao i s K reduciranog
mjesta. Unaprijeđeni, predloženi proces
kompromisno je rješenje za vizualnu
reprodukcijsku, kao i ono za instrumentalnu
NIR detekciju, prihvaćajući utjecaj
aditivnosti, prirasta elemenata, iznosa
redukcije, reoloških značajki sustava i sl,
koji nisu linearni. Niz ispitivanja pokazao je
podobnost umjerenog iznosa redukcije (na
primjer 40% iznosa crne). To praktički znači
Slika 1: pretpostavljeni redefinirani workflow za
analizu svakog slikovnog elementa cijele
CMYKIR proces reprodukcije
slike posebno te mogućnost akromatske
zamjene napretpostavljenu vrijednost od 0 do
Za vizualno područje prvoj slici koja je u
40. Naravno zamjena se može provesti po
RGB sustavu se dodjeljuju odgovarajući
principima akromatske zamjene samo ako je
profili. Već je napomenuto da standardno
separacijska vrijednost tercijarna. Obzirom
upravljanje bojama [5] nije optimizirano za
na nelinearnost spomenutih zakonitosti te na
CMYKIR potrebe, ali u ovom koraku
raznolikost profila, za sada je generiranje
podešavanja za vizualno područje se
dvojnih parova izabranih boja se pokazuje
provode. Standardna procedura i programska
kao prihvatljivo rješenje za definiranje,
podrška podrazumijeva separacijske podatke
renderiranje i prikazivanje druge CMYKIR
za pokrivenost, uključivo i pripadajuće
slike.
kolorimetrijske vrijednosti. Te se vrijednosti
Pretpostavimo situaciju jednostavne slike
za dalnje CMYKIR potrebe, privremeno
koja sadrži reducirani broj boja, tonova i
tretiraju i prevode u osnovni CoMoYo oblik,
intenziteta (ili gustoća). Može se prikazati
28
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
kao kombinacija na slici 2 kao original i
mogući model boja koje sadrži.
Slika 3: primjer održavanja tona boja uz moguće
promjene intenziteta
Za neku kompleksniju kombinaciju boja
modelni krug boja treba proširiti, kao na slici
4.
Slika 2: primjer slike reduciranog opsega boja
Slika 4: prošireni model kombinacija obzirom na
osnovni
Sljedeće pitanje koje se može postaviti je da
li su sve prikazane boje podobne za
Ako se promatra niz od neutralne (u centru)
CMYKIR potrebe. Analiza uzorka uvijek je
do crvene (na obodu), neutralna iskazuje nap
potrebna. Boje na rubu opsega su primarne
r. pokrivenost K=64, ona do nje K=35, a
ili sekundarne, U RGB modelu prikazivanja
rubna crvena 3%, što bi se moglo zamijeniti
pojednostavljeno bi se mogle opisati kao
kao u primjeru slike 5. To znači da u ovom
crvena (Red) 255, 0, 0), žuta (yellow)
primjeru boje prema rubu, osim uz korekciju,
255,255,0) itd . Subtraktivno s crnom
mogu dati malu CMYKIR zamjenu te je i
(CMY+K) mogle bi se prikazati kao crvena
pitanje njihove podobnosti. Naravno za
(0, 100, 100, 0), žuta (0, 0, 100, 0) itd. U
mjesta zamjene treba naći kompromis,
navedenim primjerima nema tercijarne
budući se ne mogu tražiti samo visoko
kombinacije, tako se K za CMYKIR sustav
zasićena tercijarna ili mjesta malog
ne može postići. Alternativno, pomoćno
intenziteta. Praktični rezultat neprilagođenja
rješenje ako je ton boje pogodan,
prikazan je na slici 6, koji je dio sekundarne
kombinacija smanjene svjetline se može
slike, gdje manjkaju dijelovi ili
razmatrati. Na slici 3 tonska skala se
neujednačenost slike. (primjer načinjen sa
postavila kao suptraktivna M i Y
starim modulom)
kombinacija (lijevo), a desno se nekoj
optimalnoj kombinaciji crvene dodala
komplementarna ili crna čime se postiže
tercijarnost.
29
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Slika 5: manjkavost na sekundarnoj (NIR) slici
Slika 6: primjer nekih signifikantnih boja
(lijevo), neujedačenost (desno)
Prikazani su neki parovi. To mogu biti
Pretpostavljeni broj dvojnih polja raste s
osnovni parovi, ali u slučaju kompleksne
kompleksnosti izabrane slike. Nepravilnosti
slike potrebno ih je razgranati i po zasićenju
koje se mogu pojaviti naročito u drugoj slici
i intenzitetu. Svaki separacijski iznos je
mogu biti uzrokovani vizualnim
(re)renderiran PS jednakostima na osnovne
upravljanjem bojama, ako nisu definirane
CMY pokrivenosti prikazane kao:
dvojne boje.
Cyan = Min (1, Cyan* (1 - Black) + Black)
Magena = Min (1, Magenta* (1 -Black) +Black)
4. PROŠIRENJE SUSTAVA DVOJNIH
Yellow = Min (1, Yellow*(1-Black)+Black)
BOJA
kao lijevi dio dvojnog para te je zatim tražen
Nelinearnost nekih reprodukcijskih
njegov par u tercijarnom obliku, (ako
parametara, dok se matematski ne obrade,
postoji) desni dio dvojnog para, pri čemu
vodi do definiranja dvojnih boja kako bi i
nije uzet maksimum akromatske redukcije,
vizualna reprodukcija, a napose detekcija
već izabrani udio, na pr. 40% :
druge slike bila optimalna. Obzirom na
brojnost izlaznih jedinica sugerira se
Black = Min (Cyan, Magenta, Yellow)
reduciranje izlaznih jedinica, budući da je
Cyan
= (Cyan-Black)/(1-Black)
definiranje niza dvojnh boja vremenski i
Magenta = (Magenta-Black)/(1-Black)
instrumentalno zahtjevan zadatak.
Neki originali, kao oni predstavljeni na
Yellow = (Yellow-Black)/(1-Black)
slikama 3 i 4 su relativno jednostavni, no ako
je vizualna slika višebojna i višetonska, broj
Polje 1A je mijenjano po svjetlini
promatranih parova, barem za signifikantna
(vertikalno) i zasićenju (horizontalno) .
mjesta naglo raste.
Međukombinacije svjetlina/zasićenje za ovaj
primjer nisu definirane. Postupak treba
ponoviti za sve signifikantne kombinacije.
30
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Sewickley, PA, 15143Item no 50534
pp20, 2005
[3]
Tomasz J. Cholewo: Conversion
between CMYK spaces preserving
black separation Lexmark
International, Inc.Lexington, KY,
USA:
http://ci.uofl.edu/tom/papers/Cholewo
00cic-titled.pdf, acc. 2007
Slika 7: Primjer kombinacija jednog dvojnog para
[4]
Žiljak V, Pap K, Žiljak-Vujić, J,
Treba napomenuti da se uz kontrolu
Žiljak, I: Infraredesign or CMYKIR
separacijskih vrijednosti po potrebi
separation // Inovacijska kultura i
kontroliraju i ostale mjerne vrijednosti.
tehnologijski razvoj / Božičević, Juraj,
Optički, razlike između samih parova u
editor(s). Zagreb : Hrvatsko društvo za
zadanim uvjetima praktički ne smiju
sustave, 2009. Str. 169-174.
postojati, a mjerena kolorimetrijska DE76
vrijednost, manja od 1.
[5]
McDowell David Q: Color
Management: What’s Needed for
5. ZAKLJUČAK
Printing and Publishing GATFWorld
3, 6-7, GATF Pittsbourg 2000
Definiranje dvojnih vrijednosti je realno
praktično rješenje, obzirom na niz
[6]
Žiljak. V, Pap, K; Žiljak, I.: Infrared
nelinearnih funkcija koje postoje u
hidden CMYK graphics. // Imaging
reprodukcijskom lancu, a nisu
Science Journal. 58 (2010) , 1; 20-27
implementirane u sustav. Kolor management
(journal article)
utječe na vizuelni doživljaj reprodukcije i
važan je da održi vizuelni dojam obzirom na
CMY-CMYK-akromatske transformacije,
koje omogućuju instrumentalnu detekciju
druge slike. Redizajnirani ARS modul
omogućuje bolje sudjelovanje značajki gray
scale slike na generiranje karbon crne
potrebne za instrumentalno prikazivanje
Dr. sc Darko Agić, red. prof. Od početka
druge slike. Definiranje akromatskog iznosa
svog znanstvenog rada interes je bio
na neku, za sve elemente istu vrijednost,
problematika fotokemijskih i fotografskih
ujednačuje drugu sliku i smanjuje distorzije.
postupaka te njihove primjene za potrebe
Implementiranje definiranih dvojnih
ondašnjih pripremnih fotografskih
vrijednosti izabranih boja ujednačuje
reprodukcijskih postupaka, a istraživanje se
kvalitetu vizualnog doživljaja slike kao onog
proširivalo na područja rasterskih sustava i
koji se tretira instrumentalno.
optičkih mjerenja potrebnim za određivanje,
uspoređivanje i karakterizaciju odnosa
6. LITERATURA
originala i reprodukcije, unutar pripremnih i
reprodukcijskih sustava grafičke reprodukcije
[1] Žiljak, V, Pap K, Žiljak-Stanimirović,
u pocetku klasicnim, a kasnije programski
I, Žiljak-Vujić, J: Managing dual color
vodjenim postupcima.
properties with the Z-parameter in the
Najveći dio istraživanja, nakon prelaska
visual and NIR spectrum. // Infrared
prilagodbe kolegija i preustroja laboratorija i s
physics & technology. 55 (201
fotomehaničkih postupaka na računalne i
informatički podržane pripremne postupke
[2] Enoksson E.:A digital test form for
posvećeni, su kolorimetrijskim postupcima
ICC profiles, Printing industries of
definiranja ulaznih i izlaznih parametara
America, 200 Deer Run Road,
reprodukcijskog sustava, kolor managementu,
31
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
problematici digitalizacije slikovnih
slog i računala kao asistent na kolegijima
informacija za potrebe grafičke reprodukcije.
Tipografija i Osnove računala i programiranje.
To je povezano i s definiranjima i
Od ožujka 2012. godine radi na Tehničkom
istraživanjem optimalnog workflowa koji
veleučilištu u Zagrebu na kolegijima Grafički
obuhvaća različite ulazne i izlazne veličina kod
programski jezici, Interaktivno programiranje
sustava stvaranja i reprodukcije slike,
na web-u, Računalna tipografija, Pretražnici i
namjenskim rasterskim elementima za posebne
navigacija na web-u, Obrada slike zvuka i
potrebe, kao i specifičnim svojstvima bojila u
videa i Multimedijski marketing. Objavila je
područjima vidljivog dijela spektra, ali i izvan
radove u znanstvenim časopisima: Industria
vidljivog dijela. Surađuje u radu Tehničkog
Textila (Romania) ( 2013.), Acta Graphica 22
veleučilišta u Zagrebu. Redoviti je član je
(2011), Journal of graphic engineering and
tehničke akademije znanosti Hrvatske.
design (2011). Izlagala na konferencijama:
Tiskarstvo 10 (2010.), Design 2010 (2010.),
Ana Agić rođena sam 31.05.1989 godine u
Tiskarstvo 11 (2011.), Tiskarstvo 12 (2012.),
Zagrebu, gdje sam pohađala osnovnu i srednju
Blaž Baromić (2012.), Tiskarstvo 13 (2013.).
školu. Nakon srednje škole, gimanzije Tituša
Brezovačkog (2005-2008) upisala sam
preddiplomski studij na Grafičkom fakultetu
Sveučilišta u Zagrebu, smjer tehničko-
tehnološki i stekla akademski naziv
prvostupnica inženjerka grafičke
tehnologije(univ.bacc.ing.techn.graph.). Zatim
sam upisala diplomski studij na istom
fakultetu; smjer: Grafička tehnologija, upisano
akad. god. 2012/2013. Završila sam i stručno
osposobljavanje 2012. god. u -POU
“ALGEBRA” - Stručno osposobljavanje za
program “Web dizajn” i 2013. god. u -POU
“PROANIMA” - Stručno osposobljavanje za
program “Web master”. Pišem studentske i
znanstvene članke za različite simpozije i
konferencije na temu grafičke struke vezane uz
colour management, sustave boja i
performanse strojeva u grafičkoj struci, web
programiranje i dizajn.
Aleksandra Bernašek, dipl. ing. graf. teh.
rođena u Zagrebu 1986 godine. Diplomirala je
2010. godine na Grafičkom fakultetu u
Zagrebu, Sveučilišta u Zagrebu pod
mentorstvom prof.dr.sc. Vilka Žiljka. Iste
godine upisuje Sveučilišni doktorski studij
Grafičkog fakulteta u Zagrebu; znanstveno
područje tehničkih znanosti, znanstveno polje
grafička tehnologija, znanstvena grana procesi
grafičke reprodukcije. Nakon završenog
fakulteta zapošljava se na Grafičkom fakultetu
Sveučilišta u Zagrebu, na Katedri Tiskarski
32
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
METODA IZRADE DUALNOG PORTRETA NA OSOBNIM
DOKUMENTIMA
Klaudio Pap1, Jana Žiljak Vujić2 ,Ulla Leiner Maksan2, Vesna Uglješić2
1
Grafički fakultet Sveučilišta u Zagrebu
2 Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
documents from passports to ID cards. It is a
new procedure to protect from portrait
Ova inovativna metoda rješava problem
reproduction with an additional security
krivotvorenja portreta osoba na mnogim
portrait, without undermining the originality of
zaštitnim dokumentima od putovnice do
the main portrait of a person on a protected
osobnih iskaznica. To je novi postupak zaštite
document. The additional security profile
reprodukcije portreta s dodatnim sigurnosnim
portrait is detected in the near-infrared part of
portretom, a da se istovremeno ne narušava
the spectrum. One picture protects the other
originalnost glavnog portreta osobe izvedenom
picture during production, during
na zaštitnom dokumentu. Dodatni sigurnosni
authentication and during counterfeiting
portret profila osobe se detektira u bliskom
attempts. Thus the print security level for
infracrvenom dijelu spektra. Jedna slika štiti
protected documents is increased through an
drugu sliku tokom proizvodnje, tokom
embedded portrait. Two pictures are detected
autentifikacije i tokom pokušaja krivotvorenja.
on the same print location with the aim of
Na taj način se podiže razina sigurnosnog tiska
reproduction to protect it self. Both pictures
zaštitnih dokumenata s ugrađenim portretom
have a joint information source: en
osobe. Na istom otisnutom mjestu detektiraju
face/profile. An algorithm connects two
se dvije slike u cilju da reprodukcija štiti samu
independent sources - en face and profile - by
sebe. Obje slike imaju zajednički korijen
developing a final protected printing form.
informacije: anfas/profil. Algoritam spaja dva
Such printed portraits cannot be scanned and
nezavisna izvora: anfas i profil razvijajući
reproduced without information loss in the
finalnu zaštitnu tiskovnu formu. Takva otisnuta
near-infrared part of the spectrum. The infrared
slika portreta osobe ne može biti skanirana i
part of profile portrait protection is verified
ponovno reproducirana bez gubljenja
with standard infrared cameras which can
informacije u bliskom infracrvenom dijelu
detect a near-infrared wavelength range of
spektra. Provjera infracrvenog dijela zaštite
700-1000 nm. Parallel authentication is given
portreta profila vrši se sa standardnim
through the simultaneous use of two cameras,
infracrvenim kamerama koje vide blisko
one which validates the portrait en face in the
infracrveno područje valnih duljina od 700 do
visible part of the spectrum (standard color
1000 nm. Simultanom upotrebom dvije
camera) and another which verifies the safety
kamere, jedna koja validira portret anfas u
profile portrait (IR camera). Established
vidljivom dijelu spektra (standardna kolor
printing processes do not need to be changed
kamera) i druga koja provjerava zaštitni portret
for the production of protected picture
profila (IR kamera) dobivena je istovremena
documents with a picture.
autentifikacija. Za proizvodnju zaštitnih
dokumenata sa slikom ne treba mijenjati
Keywords: Security printing, Infraredesign,
postojeći uhodani tiskarski proces.
near infrared pectrum
Ključne riječi: Zaštitni tisak, Infraredesign,
1. UVOD
blisi infracrveni spektar
Mnogi danas izvedeni portreti osoba izvedeni
Abstract
na zaštitnim dokumentima svih vrsta su i dalje
napravljeni klasičnim fotografskim
This innovative method resolves the issue of
reprodukcijskim tehnikama, bez obzira da li su
picture counterfeiting on many protected
analognog ili digitalnog porjekla. Česta je
33
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
tehnika da se nakon toga priljepljuju na
Sam pojam boje nestaje izvan vidljivog dijela
podlogu dokumenta koja se dodatno zaštićuje
spektra. Izvan vidljivog dijela spektra se
dodatnim tehnikama kao na primjer
detektira samo određeni intenzitet zračenja
foliotiskom. Također se portreti tiskaju i
neke materije, a ne više tristimulusni doživljaj
digitalnim tehnikama tiska direktno na podlogu
boje. Tisak i svi vezani procesi su potpuno
dokumenta pa se isto dodatno zaštićuju
ovisni o vidljivom svjetlu i ograničenjima i
dodatnim zaštitama. U izvedbi portreta
mogućnostima ljudskog vida. Ljudski vid kao i
digitalnim tehnikama tiska direktno na
proces fotosinteze u biljkama se razvio u
dokument ponekad se rabe zaštitne tehnike
području valnih duljina sunčeve svjetlosti koje
rastriranja [1, 2] i moire tehnike protiv
naša atmosfera nije uspjela apsorbirati, a to je
skaniranja [3]. Spomenute tehnike se bore
između 300 nm i 1100 nm. Ljudsko oko vidi
protiv krivotvorenja slike na način da se nakon
između 400 nm i 700 nm. Prema CIE (The
pokušaja krivotvorenja reproducirane slike
International Commission on Illumination)
degradira vidljivi original. Kada krivotvoritelj
područje od 700 nm do 1400 nm se naziva IR-
želi ubaciti svoju novu sliku on isto istražuje i
A ili NIR (NearInfraRed) koje naše oči više ne
eksperimentira s istim ciljem - kako dobiti
vide. Područje od 1000 nm do 1100 nm je
istovjetni original slike u određenoj tehnologiji
NIR-Z područje [6] i nama je od posebnog
zaštite.
interesa jer se u njemu odvija ugradnja i
Metoda u ovom izumu ima za cilj ubaciti u
detekcija nevidljivog profila osobe.
klasičan vidljiv anfas portret portret profila
osobe koji će biti skriven za oči, a vidljiv samo
u bliskom infracrvenom području. Na taj način
se dodatno štiti portret od krivotvorenja s
postojanjem dodatne slike profila iste osobe
ugrađene za krivotvoritelja na nepoznati način.
Današnje stanje tehnike reprodukcije slika i
njezine kvalitete se bazira na definicijama
Slika 1. Dio elektromagnetskog spektra s označenim
izvorišta svjetlosti, vrsti tiskarske boje,
vidljivim VS područjem za koje se stvara vidljiva slika
portreta i NIR-Z područjem za koje se stvara nevidljiva
tehnikama rastriranja, prikaznim monitorima i
slika profila osobe
njihovim kalibracijama, ekspozicijama svjetla,
kolor separacijama, vrsti materijala i
Upravo manjak istraživanja tiska i pripadnih
tehnikama tiskarske tehnologije [4], ali unutar
vezanih tehnika u bliskom infracrvenom
vidljivog područja od 380 nm do 700 nm.
području otvara područje podizanja nivoa
Postoje iskustva i s detektorima posebno
zaštite protiv krivotvorenja. Tehnike koje
stvorenih boja u ultraljubičastom području kao
danas postoje za tisak portreta osobe u boji na
i u infracrvenom području [5], ali ta posebno
zaštitnim dokumentima skoro nikako ne
stvorena bojila nisu uopće pogodna za
koriste blisko infracrveno područje u momentu
realizaciju kolor portreta slika. Mnoge
stvaranja reprodukcije same slike. Blisko
reprofotografske tehnike kao i kvalitativni
infracrveno zračenje je potpuno bezopasno za
mjerni uređaji otiska današnjice podložni su
razliku nasuprotnog ultraljubičastog zračenja
ljudskom vidu i doživljaju boje od strane
koje se puno više koristi u zaštitnim
čovjeka. Grafička priprema, prikaz na kolor
dokumentima.
monitorima, in-line kontrole tiska, CTP
Dugo vremena je fotografski film bio
(Computer To Plate) kao i moderne tehnike
svjetlosni detektor i to dosta neučinkovito.
tiska zahtijevaju optiku razvijenu za vidljivi
Svega jedan od 50 fotona pokrenu kemijsku
dio spektra. Zbog toga je borba protiv
reakciju koja je potrebna za stvaranje
krivotvorenja zaštićenih dokumenata otežana
fotografskog slikovnog elementa. Zbog toga je
jer su te tehnologije toliko proučene i poznate
otprilike 98% svjetla neiskorišteno na
da se s tim znanjima ne može napraviti veliki
fotografskom filmu. Trenutačno je CCD
potreban iskorak u zaštitama dokumenata.
(charge-coupled device) najosjetljiviji detektor
Materije se drukčije ponašaju u drugim
svjetla. CCD su ugrađeni u današnje digitalne
dijelovima spektra pod drugim detektorima
kamere, digitalne fotoaparate, skenere, fax
različitim od ljudskog oka. Neka bojila čovjek
uređaje, ali i u vrhunske astronomske teleskope
doživljava kao tamnu boju, a na primjer pod
kao i mikroskope. Kada fokusirano svjetlo
infracrvenim detektorom daje svijetli doživljaj.
34
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
padne na jedan CCD slikovni element stvara se
Zaštita reprodukcije portreta sa sigurnosnim
količina naboja proporcionalna broju fotona na
portretom je planirani zaštitni postupak koji
tom mjestu. CCD tehnologija je osjetljivija oko
omogućuje istovremenu reprodukciju dva
35 puta nego fotografski film (iskorišteno 70%
portreta s time da je portret anfas vidljiv u
padajućeg svjetla u odnosu na 2% kod
vidljivom dijelu spektra, a drugi portret profila
fotografskog filma).
je vidljiv pod uvjetima gledanja u
Za razliku od fotografskog filma najosovniji
infracrvenom dijelu. Takva zaštita ne zahtjeva
CCD uređaji osim od 380 do 700 nm
specijalne tiskarske boje.
detektiraju i zračenja do 1000 nm, a to je
Projektiranje zaštite ovom metodom uključuje
blisko infracrveno zračenje. Upravo zbog
integraciju zaštitne slike portreta profila osobe
dostupnosti takvih detektora danas moguće je
u originalni portret anfas osobe što daje završni
realizirati detekciju ovdje predloženog
rezultat u vidu otiska slike na zaštitnom
postupka zaštite reprodukcije portreta u
dokumentu. Shema postupka zaštite
dokumentima.
reprodukcije portreta anfas sa sigurnosnim
portretom profila prikazana je na slici 2.
2. METODA IZRADE DUALNOG
ZAŠTITNOG PORTRETA
Ovom metodom se štiti reprodukcija portreta
osobe snimljene s prednje strane (anfas portret)
s ugrađenom reprodukcijom portreta profila u
zaštitnom infracrvenom području. Stvara se
grafika s dvostrukom portret slikom: jedna je
vidljiva ljudskom oku, a druga samo pod
bliskim infracrvenim svjetlom. Tako otisnutu
grafiku nije moguće krivotvoriti pa ponovo
reproducirati danas poznatim tehnikama.
Slika 2. Shema postupka zaštite reprodukcije portreta
Portret koji je vidljiv za naše oči nazivati ćemo
anfas sa sigurnosnim portretom profila
VS (Visual Spectrum) portret odnosno portret
vidljivog spektra, a ugrađeni infracrveni portret
Provjera infracrvenog dijela zaštite portreta
profila NIR (Near InfraRed) portret odnosno
odnosno NIR portreta vrši se sa standardnim
bliski infracrveni portret.
infracrvenim kamerama koje vide infracrveno
U takvoj sigurnosnoj izvedbi moguće je
područje valnih duljina od 700 do 1000 nm.
planirano upravljanje vlastitim svojstvima
Postupak metode se sastoji od ovih faza:
svake reprodukcijske boje posebno [7]. Svaka
reprodukcijska boja ima svojstveni odziv u
1. Snimanje osobe s prednje strane u koloru
infracrvenom dijelu spektra. Za ugradnju
za dobivanje digitalnog portreta anfas
infracrvenog zaštitnog portreta profila
2. Snimanje osobe iz profila u koloru za
pronalaze se skupovi uzoraka onih boja koje
dobivanje digitalnog portreta profila
imaju sličan odziv u vidljivom dijelu spektra, a
3. Resempliranje oba portreta na isti broj
različiti u infracrvenom dijelu spektra, kao i
adresibilnih slikovnih elemenata po retku
skupovi uzoraka boja koja imaju različiti odziv
i stupcu
u vidljivom dijelu spektra, a sličan odziv u
4. Pretvorba kolor slike portreta profila u
infracrvenom dijelu spektra. Boja koja se
jednotonsku sliku
odaziva u NIR svjetlu podložna je
5. Povećavanje kontrasta jednotonskog
kompleksnom dizajnu pa se svojstvo takve
portreta profila za željenu infracrvenu
boje iskorištava za izmjene informacija pod
vidljivost
NIR svjetlom što je ugrađeno u algoritam
6. Korekcija slikovnih elemenata u boji
CMYKIR separacije [8].
portreta anfas na temelju željenog
Na istom otisnutom mjestu detektiraju se dvije
intenziteta slikovnih elemenata s jednakih
slike u cilju da reprodukcija štiti samu sebe.
adresnih koordinata iz portreta profila
Obje slike imaju zajednički korjen informacije:
ovisno o intenzitetu odziva korištenog
anfas/profil. Algoritam spaja dva nezavisna
bojila unutar infracrvenog područja po
izvora: anfas i profil razvijajući tiskovnu formu
Infraredesign teoriji [7].
koja će reproducirati predloženu zaštitu.
35
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
7. Ugradnja tiskovnih kolor svojstava za
1000 nm. Nakon izmjene svakog filtera izvršen
određenu vrstu tiska, bojila i papira
je digitalni snimak pa se u slijedu može pratiti
8. Definiranje konačnog zapisa za tisak
kako ova metoda translatira vidljivu scenu u
portreta anfas s ugrađenim zaštitnim
nevidljivi dio spektra u kojem se u potpunosti
infracrvenim portretom profila
razotkriva oku nevidljiva slika profila osobe.
Takva otisnuta slika portreta osobe ne može
Na slici 4 je prikazan eksperimentalno izveden
biti skanirana i ponovno reproducirana bez
prototip osobne iskaznice s ugrađenom
gubljenja informacije u infracrvenom dijelu
zaštitom u portret osobe tako da ga se nemože
spektra. Istovremeno se ne treba mijenjati
krivotvoriti fotokopiranjem ili skaniranjem.
radni tok tiskarskog procesa koji mora biti pod
Rezultat eksperimenta se vidi pomoću ZRGB
istim uvjetima kontrole kvalitete tiska kao i za
sustava za dualno gledanje [9] gdje jedna
ostale uhodane poslove.
kamera validira VS portret (standardna kolor
kamera), druga koja provjerava oku skriveni
portret u NIR-Z području.
3. EKSPERIMENTALNI REZULTATI
Eksperimentalni rezultati prikazani su na slici
3. Na slici su u prvom retku prikazane
reprodukcije 4 anfas portreta vidljiva u
vidljivom dijelu spektra. U svakom slijedećem
retku se vide detektirani odzivi tih istih
reprodukcija u valnim duljinama redom: 630
Slika 4. Prototip osobne iskaznice s ugrađenim dualnim
nm, 715 nm, 780 nm i 1000 nm. Na 1000 nm,
portretom prikazan preko ZRGB kamere za dualno
odnosno u NIR-Z području, se u potpunosti
gledanje
vidi portret profila iste osobe čiji se anfas
portret vidi u vidnom djelu spektra.
4. ZAKLJUČAK
Prilikom izrade dokumenata i vrijednosnica
kod kojih postoji mogućnost krivotvorenja s
ovom inovativnom metodom otvara se novo
poglavlje u zaštiti tiska primjenom
infracrvenog spektra. Infracrveni slikovni
elementi ljudskom oku nisu vidljivi, no
upotrebom uređaja koji detektiraju odziv u
infracrvenom dijelu spektra ti zaštitni elementi
postaju instrumentalno vidljivi. Za svaku
željenu zaštićenu reprodukciju portreta poznati
su parametri koji su odredili njen oblik i
vidljivost u širokom rasponu valnih duljina.
Stoga je moguće provjeriti autentičnost slike
na dokumentu. Velika je novost što se u
potpuni kolor otisak portreta anfas ubacuje
zaštitni infracrveni portret profila. Na taj način
ova dva portreta čine zaštitni ključ-par.
Ukoliko krivotvoritelj skanira VS portret tada
se gubi trag ugrađenog NIR portreta profila. S
Slika 3. Zaštita četiri reprodukcije anfas portreta osoba
druge strane krivotvoritelj ne može ugraditi
sa pripadnim sigurnosnim portretom profila vidljivim od
NIR portret profil u reprodukciju VS portreta
630 nm do 1000 nm u NIR-Z području
jer reprodukcija svakog slikovnog elementa
Rezultati su izvedeni na elektrofotografskom
VS portreta ima unaprijed definirano
digitalnom tisku Xeikon na matiranom papiru
dvostruko svojstvo VS i NIR vidljivosti koje je
od 120 g. Nakon otiska su se sva četiri
određeno zajedničkim korjenom informacije:
portreta podvrgla testiranju pod četiri različita
anfas/profil portret ključ-parom.
barijerna filtera: 630 nm, 715 nm, 780 nm i
36
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Metoda je primjenjiva u proizvodnji svih
[6]
V. Žiljak, K. Pap, I. Žiljak-Stanimirović,
zaštitnih dokumenata, a da se ne mijenja
J. Žiljak-Vujić, Managing dual color
postojeći tiskarski proces, s ciljem stvaranja
properties with the Z-parameter in the
potpuno nove metode zaštite slika na
visual and NIR spectrum. // Infrared
dokumentima. Primjena je na svim
physics & technology. 55 (2012)
dokumentima koji imaju portret osobe kao što
su: putovnice, osobne iskaznice, članske
[7]
K. Pap, I. Žiljak, J. Žiljak-Vujić, Image
iskaznice, đački i studentski indeksi
,
Reproduction for Near Infrared
vozačke i letačke dozvole kao i mnogi drugi
Spectrum and the Infraredesign Theory.
dokumenti. Na temelju tako razvijene zaštite
// Journal of Imaging Science and
moguće je formirati bazu podataka s portretima
Technology. 1, 54(2010)
anfas i portretima profila za dodatnu
autentifikaciju.
[8]
V. Žiljak, K. Pap, I. Žiljak, CMYKIR
Prednost ove metode je laka detektibilnost što
security graphics separation in the
se prilikom legitimiranja osobe istovremeno
infrared area, Infrared Physics and
uspoređuje anfas portret osobe i portret profila
Technology, 52, 2-3 (2009)
osobe s fizičkom prisutnom osobom iz
digitalne baze portreta. Za detekciju portreta
[9]
V. Žiljak, K. Pap, I. Žiljak Stanimirović,
profila potrebna je NIR kamera koja kada se
Development of a Prototype for ZRGB
usmjeri prema VS portretu prikazuje sliku
Infraredesign Device, Technical
profila prisutne osobe.
Gazette. 18, 2 (201
5. LITERATURA
[1]
J. Žiljak-Vujić, K. Pap, I. Žiljak,
Modeling of screening elements in
stochastic multi-color reproduction //
33rd International Research Conference
IARIGAI, Advances in Printing and
Dr. sc. Klaudio Pap je izvanredni profesor na
Media Technology, Leipzig (2006)
Grafičkom fakultetu. Rođen je 1963. godine u
Zagrebu. Nakon završene matematičke
[2]
V. Žiljak, K. Pap, Mathematical Model
gimnazije u Zagrebu studirao je na
of a Stochastic algorithm for Digital
Elektrotehničkom fakultetu Sveučilišta u
Printing // Advances in Printing Science
Zagrebu gdje je i diplomirao na smjeru
and Technology / Bristow, J. Anthony
Računarske tehnike 1988. godine. Magistrirao
(ur.). Leatherhead, Surrey, Pira
je 1997. godine na istom fakultetu na smjeru
International Ltd (2000)
Računarskih znanosti na kojem je i 2004.
godine doktorirao. Na zagrebačkom sveučilištu
[3]
K. Pap, V. Žiljak, Đ. Črnjak, New
je 2004. godine izabran u znanstveno zvanje
Linear Grid in the Design of Securities //
znanstveni suradnik i za docenta za kolegije
Proceedings of the 5th International
Računarski slog i Računarske grafike. Postaje
Design Conference / Marjanović, Dorian
član suradnik Akademije tehničkih znanosti
(ur.).Zagreb : FSB, WDK, CTT, (1998)
hrvatske od 2005. godine. Viši znanstveni
suradnik i izvanredni profesor postaje na
[4]
D. Hertel, Exploring s-CIELAB as a
zagrebačkom sveučilištu 2010. Godine, a u
scanner metric for print uniformity,
listopadu 2011. godine postaje znanstveni
Image Quality and System Performance
savjetnik. U toku svog rada bavi se
II. SPIE, Proceedings of the SPIE - The
istraživanjem, razvojem i primjenom računala
International Society for Optical
u područjima računarske grafike, procesiranja
Engineering, vol.5668, no.1, (2005)
slike i teksta, modeliranja i simuliranja s
računalom, web tehnologija, digitalnog tiska i
[5]
M. Yousaf, M. Lazzouni, Formulation of
grafičkih programskih jezika.
an Invisible Infrared Printing Ink, Dyes
Dodjeljena mu je godišnja znanstvena nagrada
& Pigments. 27(4) (1995)
"Rikard Podhorsky" za 2010. godinu od
37
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Hrvatske akademije tehničkih znanosti i
Dizajn vizualnih komunikacija, Praktikum
dobitnik je državne nagrade za znanost za
iz dizajna, Računalna tipografija, Obrada
2010. godinu od Hrvatskog sabora. Sa svojim
teksta. Na Tehničkom veleučilištu radi i
suradnicima, dobitnik je mnogih zlatnih odličja
kao dizajner te dizajnira Godišnjak TVZ-a,
za inovaciju Infraredesign u zemlji i
plakate, brošure, letke...Objavljuje rad sa
inozemstvu.
Lidijom Tepeš Golubić te ga izlaže na
konferenciji Tiskarstvo 2012.
Doc. dr. sc. Jana Žiljak Vujić, rođena je
1972. u Zagrebu. Znanstveni suradnik je od
Vesna Uglješić, dipl.dizajner, rođena je 1981.
23. veljače 2010., voditeljica je Stručnog
u Zagrebu gdje u lipnju 2006. završava Studij
studija Informatike TVZ-a u Zagrebu te
dizajna pri Arhitektonskom fakultetu. Iste
Pročelnica je Informatičko računarskog odjela
godine postaje član Hrvatskog društva
Tehničkog veleučilišta u Zagrebu. Odlukom
dizajnera. Od listopada 2006. radi kao
(od 23. veljače 2010.) Nacionalnog vijeća za
asistentica na Tehničkom veleučilištu u
znanost izabrana je u znanstveno zvanje
Zagrebu na kolegijima Tipografija, Grafički
znanstvenog suradnika u području Tehničkih
dizajn, Dizajn vizualnih komunikacija,
znanosti, polje Grafička tehnologija. Izbor na
Praktikum iz dizajna, Oblikovanje web stranica
Grafičkom fakultetu. U naslovno znanstveno-
i Oblikovanje e literature. 2009. godine upisuje
nastavno zvanje - docent, na Grafičkom
sveučilišni poslijediplomski doktorski studij
fakultetu Sveučilišta u Zagrebu izabrana je 06.
grafičkog inženjerstva i oblikovanja grafičkih
rujna 2010. na vrijeme od pet godina.
proizvoda na Grafičkom fakultetu u Zagrebu,
Njeni radovi su iz područja informacijskih
znanstveno područje tehničkih znanosti,
znanosti: Grafički dizajn, Oblikovanje web
znanstveno polje grafička tehnologija,
stranica, Grafički dizajn I, Grafički dizajn II,
znanstvena grana procesi grafičke
Praktikum iz dizajna, Dizajn dokumenata I
reprodukcije. Objavljeni radovi u znanstvenim
vrijednosnica, Praktikum iz dizajna,
časopisima: Acta Graphica - znanstveni
Projektiranje vizualnih komunikacija,
časopis za tiskarstvo i grafičke komunikacije,
Oblikovanje web sadržaja, Web dizajn II.
Vol. 22, No. 1 - 4, (2011.). Radovi izloženi na
konferencijama: International Design
Conference - Design 2010 (2010.), Tiskarstvo
10 (2010.), Tiskarstvo 11 (2011.).
Ulla Leiner Maksan, magistar dizajna
1997.g. diplomirala je na Studiju dizajna
pri Arhitektonskom fakultetu Sveučilišta u
Zagrebu kod prof. Ivana Doroghya na temu
Vizualni identitet Dalmacije. Nakon
završetka Studija zapošljava se u To je to
dizajnerskom studiju . Od 1998- 2010 g je
u Beču gdje radi kao urednik Hrvatskog
lista i kasnije u studiju Redhot&cool kao
grafički dizajner. 2011 g. se zapošljava na
Tehničkom veleučilištu u Zagrebu kao
asistent na kolegijima Grafički dizajn,
38
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
PROCJENA TLAČNE ČVRSTOĆE BETONA
Mario Juričić1, Donka Wurth2, Igor Gukov1
1Tehničko veleučilište Zagreb
2Institut IGH, d.d., Zagreb
Sažetak
1. UVOD
Opisani su rezultati istraživanja fizikalno
Beton je nehomegen materijal, čija kvaliteta
mehaničkih svojstava očvrsnulog betona
ovisi o većem broju parametara. Ispitivanjem
napravljenih u sklopu završnog rada na
tlačne čvrstoće betona dokazuje se osnovno
Tehničkom veleučilištu u Zagrebu. Istraživanje
mjerilo kvalitete betona. Tlačna čvrstoća
je provedeno na betonskim uzorcima kocke
betona zavisi od velikog broja čimbenika među
izrađenim od različitih mješavina betona.
kojima su najvažniji: vrsta, razred i udio
Korištene su tri vrste cementa, dva
cementa, kakvoća i udio agregata,
superplastifikatora s različitim v/c omjerom.
vodocementni omjer, utjecaj dodataka, način
Tlačna čvrstoća betona ispitana je na ukupno
ugradnje, način njege betona. [1], [2].
126 uzorka različite starosti. Na osnovu
Procjena tlačne čvrstoće betona kao i procjena
rezultata ispitivanja određena je funkcionalna
konačne čvrstoće betona na osnovu ranih
ovisnost tlačne čvrstoće betona o vremenu, a
rezultata ispitivanja važna je u mostovima,
time i procjena tlačne čvrstoće temeljem ranih
prednapetom betonu, visokim građevinama i
čvrstoća. Dobiveni izraz uspoređen je s
drugim konstrukcijama koje iskorištavaju
izrazima prema Eurokodu i ACI 209.
materijale do granica njihovih dopustivih
Prikazana je i funkcionalna ovisnost v/c omjera
vrijednosti. Cilj istraživanja bio je na osnovu
i tlačne čvrstoće betona.
rezultata ispitivanja odrediti funkcionalnu
ovisnost tlačne čvrstoće betona u vremenu, a
Ključne riječi: beton, tlačna čvrstoća, v/c
time procijeniti tlačnu čvrstoću temeljem ranih
omjer, superplastifikator
čvrstoća.
Prilikom izrade uzoraka, zbog velikog broja
Abstract
uzoraka, konzistencija se nije mjerila, ali beton
je imao tekuću konzistenciju. Promjenom
Study of physical-mechanical properties of
vodocementnog omjera, mijenjala se količina
hardened concrete was made as a part of the
superplastifikatora u betonu uz zadovoljavanje
final work at the Polytechnic of Zagreb. Cube
iste obradljivosti. Smanjenjem količine vode u
concrete specimens were made using various
betonu dolazi do smanjenja poroznosti betona
concrete recipes. Three kinds of cement and
[3], te se povećava tlačna čvrstoća betona. [4]
two superplastificators were used with various
w/c ratios. Compressive strength of concrete
2. OPIS ISTRAŽIVANJA
was tested on 126 specimens of different ages.
Results were used to determine functional
Ispitivanje tlačne čvrstoće betona provedeno je
dependence of compressive strength on time,
na uzorcima kocki izrađenim od 18 mješavina
and thus an estimate of the compressive
betona. U istraživanju su korištene tri vrste
strength based on the early strength. The
cementa i dvije vrste superplastifikatora.
expression obtained is compared with
Tlačna čvrstoća betona ispitivana je na 126
Eurocode and ACI 209. Also the functional
uzoraka kocke brida 150 mm. Uzorci su bili
dependence of w / c ratio and compressive
različite starosti, od 1, 3, 7, 14, 21 i 28 dana.
strength of concrete is given.
Za potrebe ispitivanja korišteni su sljedeći
materijali:
Cement: - CEM II/B-M (S-L) 42,5N
- CEM II/A-M (S-V) 42,5N
- CEM II/B-M (S-V) 42,5 N
39
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Agregat: - prirodni separirani 0/4, 4/8,
- D2 - doziranje 0,2-2,5% na masu
8/16 mm
cementa
- drobljeni 0/4 mm
Voda: - gradski vodovod Zagreb
Aditivi:
- D1 - doziranje 0,8-1,5% na masu
cementa
Slika 1. Probna tijela su izrađena od različitih mješavina betona
Prije izrade sastava betona provedena su
Tablica 1. Kumulativni granulometrijski sastav agregata
ispitivanja agregata: granulometrijski sastav
agregata i ispitivanje vlažnosti agregata. Na
slici 1. prikazana je kumulativna
granulometrijska krivulja, granulometrijski
sastav svih pojedinih frakcija te preporučene
granične krivulje B16 i A16. Kumulativni
sastav agregata dan je u tablici 1.
Granulometrijski sastav
100
SUMA
80
B16
60
A16
0/4 p
Tablica 2. Sastav betona bez kemijskih dodataka.
40
0/4 d
4/8
20
8/16
0
0,12
0,25
0,50
1,00
2,00
4,00
8,00
16,00
Sito (mm)
Slika 2: Granulometrijske krivulje
Povećanjem količine superplastifikatora dolazi
do povećanja konzistencije svježeg betona
(slika 2) pri istom vodocementnom faktoru,
odnosno primjenom superplastifikatora dolazi
do redukcije vode te smanjenja
vodocementnog faktora za istu konzistenciju.
40
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
U tablici 3 prikazane su vrijednosti količine i
Tablica 4. Tlačne čvrstoće betona (MPa) sa cementom
CEM II/B-M (S-L) 42,5N
vrste superplastifikatora s pripadajućim v/c
Tlačna čvrstoća betona za cement C1
omjerima, koji su upotrebljeni u ovom
istraživanju.
60,0
50,0
Bez dodatka
40,0
D1 (0,8%)
Tablica 3. Količina superplastifikatora i v/c omjer
D1 (1,15%)
30,0
D1 (1,5%)
D2 (0,2%)
20,0
D2 (1,35%)
10,0
D2 (2,5%)
0,0
1 dan
3 dana
7 dana
14 dana
21 dan
28 dana
Bez dodatka
4,9
14,1
21,1
25,1
27,9
29,3
D1 (0,8%)
2,2
16,6
26,1
31,1
32,6
32,9
D1 (1,15%)
4,1
20,2
31,3
36,3
38,7
40,6
D1 (1,5%)
6,0
28,0
37,3
41,6
44,0
45,4
D2 (0,2%)
6,3
19,2
29,3
32,9
35,0
36,0
D2 (1,35%)
3,6
22,4
33,0
39,1
42,4
44,2
D2 (2,5%)
5,6
24,3
34,7
40,1
44,2
48,3
Tablica 5. Tlačne čvrstoće betona (MPa) sa cementom
CEM II/A-M (S-V) 42,5N
Tlačna čvrstoća betona za cement C2
60,0
50,0
Bez dodatka
40,0
D1 (0,8%)
D1 (1,15%)
30,0
D1 (1,5%)
D2 (0,2%)
20,0
D2 (1,35%)
10,0
D2 (2,5%)
0,0
1 dan
3 dana
7 dana
14 dana
21 dan
28 dana
Bez dodatka
6,8
17,6
25,1
29,9
32,5
34,2
D1 (0,8%)
6,6
23,0
31,6
35,9
38,9
40,2
D1 (1,15%)
5,6
27,3
37,1
42,0
46,1
48,7
D1 (1,5%)
7,5
32,7
45,4
49,8
53,0
55,9
D2 (0,2%)
7,7
22,0
31,9
37,4
40,3
41,0
D2 (1,35%)
4,6
26,9
38,8
44,7
47,9
49,2
D2 (2,5%)
6,9
27,0
40,0
48,0
52,0
55,0
Tablica 6. Tlačne čvrstoće betona (MPa) sa cementom
CEM II/B-M (S-V) 42,5 N
Tlačna čvrstoća betona za cement C3
60,0
50,0
Bez dodatka
40,0
D1 (0,8%)
D1 (1,15%)
30,0
D1 (1,5%)
D2 (0,2%)
20,0
D2 (1,35%)
10,0
D2 (2,5%)
0,0
1 dan
3 dana
7 dana
14 dana
21 dan
28 dana
Bez dodatka
16,4
22,3
27,2
31,0
33,7
34,6
D1 (0,8%)
23,1
30,0
34,5
37,3
39,6
41,5
D1 (1,15%)
26,5
36,5
40,9
44,1
46,9
49,3
D1 (1,5%)
30,0
42,2
47,2
51,0
54,0
56,7
Slika 3. Mješavina betona prije i nakon dodavanja
D2 (0,2%)
24,8
30,3
35,0
38,6
41,7
43,8
aditiva
D2 (1,35%)
30,1
37,7
41,9
45,8
48,6
51,1
D2 (2,5%)
30,3
39,2
45,3
49,7
53,2
57,1
3. REZULTATI ISPITIVANJA
4. PROMJENA TLAČNE ČVRSTOĆE
BETONA U VREMENU
U tablicama 4, 5 i 6 prikazane su tlačne
čvrstoće betona (MPa) za pojedine vrste
Na osnovu svih prikazanih rezultata različitih
cementa i starost betona. Ispitivanje tlačne
mješavina, napravljena je srednja vrijednost
čvrstoće je provedeno prema normi HRN EN
promjene tlačne čvrstoće betona u vremenu,
12390-3.[5], [6], [7].
tablica 7. Podaci u tablici određeni su kao
srednja vrijednost 21 različite mješavine
betona.
41
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Tablica 7. Promjena tlačne čvrstoće betona u vremenu
4.3. Weibullov model
d
ct
f
t
f
abe
(3)
cm
cm
Gdje su koeficijenti:
a =1,1751652
b =6,0891464
c =1,908252
d =0,18378739
Standardna greška: 0,00915
Koeficijent korelacije: 0,99978
Gdje je:
Poznato je nekoliko jednadžbi kojima se može
fcm(t) je srednja vrijednost tlačne čvrstoće
opisati povećanje tlačne čvrstoće betona u
betona u nekom trenutku vremena,
vremenu pri njegovanju na konstantnoj
fcm(28) je srednja vrijednost tlačne čvrstoće
temperaturi. U nastavku su prikazane dvije
betona nakon 28 dana,
najpoznatije, prema Eurokodu [5] i ACI
t je starost betona u danima.
propisu [9].
4.3. Prema Eurokodu
Dobivene vrijednosti interpolirane su većim
brojem različitih funkcija među kojima su
Prema Eurokodu, HRN EN 12390, [5],
najbolje rezultate dale sljedeće funkcije:
odnosno CEB-FIP Models Code, [8], promjena
tlačne čvrstoće betona u vremenu, za uzorke
Modificiran Hoerlov model(koeficijent
njegovane na 20°C, može se procijeniti prema
korelacije: 0,99992)
izrazu:
Vapor pressure model(koeficijent
korelacije: 0,99992)
f
t
f
 t
(4)
Weibullov model(koeficijent korelacije:
cm
cm
cc
0,99978)
Gdje je koeficijent cc u funkciji vremena:
4.1. Modificiran Hoerlov model
0.5
28
s
1
1/t
c
t
f
t
f
ab
t
(1)
cm
cm
t
e
(5)
cc
Gdje su koeficijenti:
fcm(t) je srednja vrijednost tlačne čvrstoće
a =0,73171607
betona u nekom trenutku vremena,
b =0,37016168
fcm je srednja vrijednost tlačne čvrstoće betona
c =0,10397179
nakon 28 dana,
Standardna greška: 0,00455
βcc(t) je koeficijent ovisan o starosti betona,
Koeficijent korelacije: 0,99992
t je starost betona u danima.
4.2. Vapor pressure model
s je koeficijent ovisan o vrsti cementa:
b
a
clnt
s= 0,20 za cement klase (R) (CEM 42,5R, CEM 52,5)
t
f
t
f
e
(2)
cm
cm
s= 0,25 za cement klase (N) (CEM 32,5R, CEM 42,5)
s= 0,38 za cement klase (S) (CEM 32,5)
Gdje su koeficijenti:
a =-0,3123624
b =-0,99381529
4.3. Prema ACI propisu
c =0,10397175
Standardna greška: 0,00455
Prema ACI Odboru 209, [9] promjena tlačne
Koeficijent korelacije: 0,99992
čvrstoće u vremenu opisuje se prema izrazu:
42
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
t
Od prikazanih funkcija kojima su interpolirani
f t
f
28
(6)
c
c
rezultati ispitivanja ne postoje razlike u
t
području do 28 dana. Za konačnu funkciju
Koeficijenti i ovise o vrsti cementa. Za
odabran je Weibullov model zbog boljih
beton njegovan u vlazi spravljen s normalnim
ekstrapolacijskih vrijednosti. Prema tom
portland cementom (ASTM Tip I):
modelu može se procijeniti konačna čvrstoća
t
betona prema izrazu:
f t
f
28
(7)
c
c
40,85t
f t
c
f
(28)
(9)
cm
d
Za portland cement (ASTM Tip III):
ct
abe
t
f t
f
28
(8)
c
c
2,30,92t
Gdje su koeficijenti:
a=1,1751652
4.3. Usporedba promjene tlačne čvrstoće
b=6,0891464
betona
c=1,908252
d=0,18378739
U tablici 8 prikazana je usporedba koeficijenta
βcc(t) koji opisuje vremensku promjenu tlačne
fc(t) je vrijednost tlačne čvrstoće betona u
čvrstoće betona. Zbog usporedbe dane su
intervalu od 1 do 28 dana.
vrijednosti prikazanih izraza do 50 godina.
Postoji veće odstupanje u konačnim
5. UTJECAJ V/C OMJERA NA TLAČNU
vrijednostima. Eurokod (EC) pokazuje 27%
ČVRSTOĆU BETONA
veću čvrstoću nakon 50 godina u odnosu na 28
dana, dok kod ACI izraza to iznosi 18%.
Ispitivani uzorci su imali različitu količinu
Tablica 8. Koeficijent ovisan o starosti betona,
superplastifikatora i različite vodocementne
omjere. Za prikazane recepture betona
dobivena je približno linearna funkcionalna
ovisnost v/c omjera na tlačnu čvrstoću betona
(slika 5.):
f
-141v/c + 106
(10)
c
55.0
50.0
45.0
40.0
Kao što je vidljivo na slici 4, razlike su
35.0
v/c
zanemarive u izrazima prema Eurokodu i ACI
30.0
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
tip III u odnosu na izmjerene vrijednosti. Isto
Slika 5. Utjecaj v/c omjera na tlačnu čvrstoću betona
tako postoji veće odstupanje krivulje ACI tip I
koja bi trebala biti mjerodavna za ovu vrstu
cementa.
6. ZAKLJUČAK
1.20
Procjena razvoja tlačne čvrstoće betona kao i
cc t
1.00
procjena konačne čvrstoće betona na osnovu
0.80
Weibullov model
ranih rezultata ispitivanja važna je u
ACI tip I
0.60
ACI tip III
mostovima, prednapetom betonu, visokim
0.40
EC
građevinama i drugim konstrukcijama koje
0.20
iskorištavaju materijale do granica njihovih
t (dani)
0.00
dopustivih vrijednosti. U radu je dan izvorni
0
5
10
15
20
25
30
Slika 4. Vremenska promjena tlačne čvrstoće betona
izraz za vremensku promjenu tlačne čvrstoće
betona do 28 dana. Prikazana su tri izraza od
43
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
kojih je odabran Weibullov model zbog boljih
Mario Juričić bacc. ing. aedif., završio je
ekstrapolacijskih vrijednosti.
trogodišnji stručni studij graditeljstva na
Ispitivani su uzorci napravljeni od različitih
Tehničkom veleučilištu u Zagrebu, smjer
mješavina i upotrebljeni su najzastupljeniji
visokogradnja, nakon čega je upisao
cementi u Hrvatskoj. Korišteni su i
specijalistički diplomski stručni studij. Od
superplastifikatori i različiti v/c omjeri. Kod
1999. do danas zaposlen je u tvrtki Juričić
različitih vrsta cementa primjećena su veća
Invest d.o.o., kao voditelj laboratorija za
odstupanja u čvrstoćama kako ranim već nakon
ispitivanje građevnih materijala i proizvoda.
jednog dana, tako i nakon 28 dana. Upotrebom
superplastifikatora te smanjenjem v/c omjera,
Dr.sc. Igor Gukov dipl. ing. građ. diplomirao
dobivene su do 60% veće tlačne čvrstoće
je na Građevinskom fakultetu Sveučilišta u
betona u odnosu na betone bez dodataka.
Zagrebu, gdje je i magistrirao i doktorirao.
Prvo na Građevinskom fakultetu, a od 2005.
7. LITERATURA
godine na Tehničkom veleučilištu u Zagrebu,
bavi se betonskim konstrukcijama, mostovima
i programiranjem. Sudjelovao je u radu na 22
[1]
Radić, J. (2006), Betonske konstrukcije
stručna i tri znanstvena projekta. Kao autor ili
- Priručnik, Andris
koautor objavio je 42 rada, objavljena u
domaćim i međunarodnim publikacijama. Kao
[2]
Tomičić, I. (1996),: Betonske
viši predavač nositelj je predmeta Betonske
konstrukcije, DHGK, Zagreb,
konstrukcije I, Betonske konstrukcije II,
Mostovi i Armiranobetonske inženjerske
[3]
Đureković, A. (1996), Cement, cementni
konstrukcije na Tehničkom veleučilištu u
kompozit i dodaci za beton, Zagreb
Zagrebu te voditelj brojnih završnih i
diplomskih radova.
[4]
Ukrainczyk, V. (1994), Beton -
Struktura svojstva tehnologija, Alcor,
Mr.sc. Donka Würth, dipl.ing.građ.
Zagreb
diplomirala je i magistrirala na Građevinskom
fakultetu Sveučilišta u Zagrebu i usavršavala
[5]
HRN EN 12390, (2012), Ispitivanje
se na Institutu Eduardo Toroja u Madridu.
očvrslog betona, Hrvatski zavod za
Ovlašteni je projektant. Ekspert. U Institutu
norme
IGH u Zagrebu voditelj ispitivanja svojstava
svježeg i očvrslog betona, radi u Laboratoriju
[6]
HRN EN 12504, (2012), Ispitivanje
za materijale na ispitivanjima kemijskih
betona u konstrukcijama, Hrvatski zavod
dodataka betonu, predgotovljenih proizvoda i
za norme
sustavima za zaštitu i popravak konstrukcija.
Vodila je istražne radove na
[7]
HRN EN 12350, (2010), Ispitivanje
armiranobetonskim konstrukcijama te
svježeg betona, Hrvatski zavod za
tehnološki nadzor na sanacijama nadvožnjaka i
norme
mostova. Projektant je sastava betona i
samozbijajućeg betona. Član ocjenitelj
[8]
CEB-FIP (1990) Comité Euro-
Certifikacijskog odbora (Institut IGH) u
International du Béton, CEB-FIP Model
području mortova i kontrole kvalitete tvorničke
Code 1990, First Draft, Lausanne, Mar.,
proizvodnje betona. Predavač je Građevinskih
(Information Bulletin No. 195).
materijala na TVZ.
[9]
American Concrete Institute (ACI)
(1978), ACI Committee 209,
Subcommittee II. Prediction of Creep,
Shrinkage and Temperature Effects, 2;
Draft Report, Detroit, Oct.
[10] Sekulić D., Mikulić D., Kuzminski D.
(1998), Utjecaj mikrostrukture cementne
paste na tlačnu čvrstoću betona,
Građevinar 50, 145-152.
44
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
CAKEPHP & EXTJS - RESPONSIVE WEB TECHNOLOGIES
Davor Lozić, Alen Šimec
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
somewhere in the world and use it in your
home?
Ovaj rad prikazuje današnje, moderne
First of all, tere are two things. One’s own
tehnologije za responzivni web. Prikazuje
computer, connected to the Internet, of course.
način na koji ove različite tehnologije
On the “other side of the line”, there is a server
komuniciraju na webu i potrebne uvjete za
- computer specialized for many things and
siguran i brz rad ovih tehnologija. Članak
one of them is giving answers to one’s
detaljno opisuje rad serverskih alata kao što je
questions, specialized questions. That
CakePHP i klijentkih alata kao što je ExtJS.
'specialization' is called protocol and the most
Pojmovi kao što su MVC, JSON, AJAX
famous of all is TCP-IP and the whole Internet
komunikacija, HTTP zahtjevi i odgovori su
depends on it.
također objašnjeni. Rad detaljno opisuje i
proces od otvaranja stranice na klijentskoj
2 MVC TECHNOLOGIES
strani do stvaranja odgovora na strani servera.
MVC (model-view-controller) is currently one
Ključne riječi: Internet, responzivni web, MVC
of the best programming techniques. In a
tehnologija, server-klijent komunikacija
simple web application, inside of a file one can
have lots of different technologies: HTML,
Abstract
CSS, JavaScript, PHP etc. but in MVC
programming model, one divides those
This paper presents descriptions of today’s
technologies and creates some conventions.
modern technologies for responsive web
applications. It presents the way those different
2.1 MVC LAYERS
technologies communicate on the web and
what are the dependencies for a secure and fast
Model layer - it's the M in MVC and it's the
work of these technologies. In applied
biggest layer. Whenever working with data
research, concepts for server-side tools like
(base) one works with Model. Connection to
CakePHP and client-side tools like ExtJS are
database, retrieving, saving and changing data,
explained in depth. Terms like MVC, JSON,
it's all part of this layer.
AJAX communication, HTTP request and
response are also explained. This paper also
View layer - also called a “presentation layer”.
shows the complete proces from opening the
Here you include HTML, CSS, JavaScript,
page on client’s side and creating the response
headers and footers, anything one wans to
on the server’s side.
show to user.
Key-Words: Internet, responsive web, MVC
Controller layer - it's the “connecting” layer.
technology, server-client communication
Everything that doesn't belong in Model or
View, belongs here. Main purpose of this laye
is connecting the data from model to the
1 INTRODUCTION
presentation layer - View.
In today’s world of the Internet one can
literally do everything. One can surf the web,
2.2 MVC REQUEST
use social networks, read the news or just buy
anything one wants. The question I would like
How does a simple request look like in MVC?
to answer is what technology is behind this
[2]
entire grid of information. How is it even
1. Browser makes a request to:
possible to have the entire web application
www.application.com/users/read.
45
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
2. Controller gets the request and sees
DRY - don’t repeat yourself - never duplicate
that one needs user controller and the
the code. When wanting to share code, always
action read inside of it.
use Components which can be included in any
3. Inside the read action called the
Controller or put it inside of AppController,
Model.
parent of all Controllers. Duplicated code is
4. User's Model gets the data one needs
hard to maintain, change and creates
and sends it back to the Controller.
unnecessary work.
5. Controller gets the data and prepares it
for the View.
Convention over configuration - the real
6. View gets the data from Controller and
CakePHP “magic” happens when one uses
sends the HTML to the user's browser.
Cake’s convention rules. Table names inside
the database are always plural, Models are
Almost every request goes through these steps.
singular, Controllers are plural concatenated
Sometimes there is no data needed so the steps
with “Controller” word and Views are plural
3 and 4 are not necessary.
and inside the folder named by Controller.
When using this convention, CakePHP
connects Model, Controller and the View and
2.3 CAKEPHP
does the whole request. If theis convention is
CakePHP is one of the most famous PHP
not followed, details inside those modules need
frameworks. PHP is a server-side language and
to be specified.
CakePHP is the MVC framework for PHP. Of
course, every framework has some of the
Special folder structure - all files inside
advantages and disadvantages.
CakePHP have a place where they need to be.
Advantages [5]:
Simple configuration
Open Source, OOP
convention over configuration
bake scripts
friendly URLs
rich query API
Disadvantages:
documentation needs some work
learning curve
leak of understanding the Cake
background
CakePHP really makes coding easier. Earlier,
if you’ve created five web applications, you’ve
wrote instrucions for log in and user
registration five times. CakePHP has
implemented those actions into Components
Picture 1 special folder structure
and all you have to do is create the
configuration array inside the component and
As presented, CakePHP has a really clear
the framework will do the work for you.
structure and you always know where to put
source code.
2.3.1 CAKEPHP CONCEPTS
Scaffolding - is a technique supported by most
MVC frameworks in which the programmer
CakePHP has several concepts and rules.
may write some specifications that describe
DRY, convention over configuration, special
how the application database may be used and
folder structure, and scaffolding are some of
in this case CakePHP, internally generates the
them.
code with which one can check his/her
application “on-the-fly”.
46
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Store is a collection of Models, collection of
data. Then, connected to the grid, View, to the
store and whatever changes inside the Store it
is automatically visible inside the Grid.
3 SERVER-CLIENT AJAX
COMMUNICATION
AJAX stands for Asynchronous JavaScript and
XML. It's a development technique for getting
the data from the server without refreshing the
Picture 2 CakePHP Request [5]
whole page. Looking at Facebook chat system,
eBay “on mouse hover” pictures etc. it is
2.4 EXTJS
apparent that these are “desktop-like”
application.
ExtJS is Sencha's solution for a MVC
So, one creates a request, s data and waits for
JavaScript library. It's great for creating large
the server's response. The data being sent is
and rich web applications. [3] With ExtJS there
JSON (JavaScript Object Notation) or XML
are a lot of features: textfields, textareas,
(eXtensible Markup Language). Both
listboxes and comboboxes, grids, trees, sliders
technologies are just standardized text with
etc. It's not about the UI, it's about the
their own beneficial. [6]
functionality behind this huge framework such
XML is used when sending some configuration
as Ajax calls, DOM scripting etc.
or simple data and JSON when sending much
more data. In this case, reading and writing is
Advantages [4]:
done inside the grid, thus using JSON.
working with data (pagination,
filtration, sorting)
simple grids
CSS out-of-the-box
consistent look in the whole
application
Sencha tools for packaging
great documentation
Picture 3 JSON example
Disadvantages:
learning curve
4 CONCLUSION
size of the library
CSS - very easy to get lost
Although these technologies are relatively
hard debugging
new, nowadays, many applications use MVC
not free for commercial software
and AJAX. Users want “desktop-like”
applications and they get that with those
ExtJS framework makes client-side
technologies which are, at least, free for open-
programming easier, especially web design.
source projects. Also, there is a larg
Concept of programming in this framework
community support and one can get help and
looks like a big JavaScript object full of
response on many forums in a few hours,
configuration. One assigns the configuration
sometimes minutes. Another advantage, just
object and the framework renders the rest. Just
looking at the source code of these open source
like CakePHP, ExtJS has DRY concepts,
projects, one can learn a lot and that’s what all
conventions and special folder structure. [7]
is about for many great developers.
Great benefit of using this framework is also
portability; there is no need to write one
version of code for Internet Explorer and the
other version for every other browser. MVC
model in this framework is implemented really
sophisticated. The example is Store in ExtJS.
47
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
5 REFERENCES:
Davor Lozić (dlozic@tvz.hr), student at the
Polytechnic of Zagreb, currently working as a
1]
David Golding; Beginning CakePHP:
lead software developer at Informatička
From Novice to Professional, Apress,
podrška d.o.o. creating web-based applications
2008.
with ExtJS and CakePHP. Interested in web-
application security, internal work of operating
2]
Mariano Iglesias; CakePHP 1.3
systems and deeper knowledge of DBMS’s,
Application Development; Packt
transactions and query optimizations
Publishing Ltd.; 2011.
3]
Crysfel Villa; Armando Gonzalez;
Learning Ext JS 4.; Packt Publishing
Ltd.; 2013.
4]
Ahsanul Bari; CakePHP Application
Development: Step-by-step introduction
to rapid web development using the
open-source MVC CakePHP framework;
Packt Publishing Ltd.; 2008.
5]
Bartosz Porebski; Karol Przystalski;
Leszek Nowak; Building PHP
Applications with Symfony, CakePHP,
and Zend Framework; Wiley Publishing;
2011.
6]
Jesus Garcia; Ext JS in Action; Manning
Publication; 2011.
7]
Nicholas C. Zakas; Professional
JavaScript for Web Developers; John
Wiley & Sons, Inc.; 2012.
Dr. sc. Alen Šimec (alen@tvz.hr), was born
January 19th 1979. in Zagreb and graduated
from professional undergraduate studies at
Polytechnic of Zagreb in 2002 where he earned
the professional title of Information Engineer.
He also graduated from professional
undergraduate studies at College of Security in
2006 where he earned the professional title of
Security Engineer. In 2008 he graduated from
the Professional Study Polytechnics Program,
Department of Computer Science. Also in
2008, he received his Ph. D. from the
University of Zagreb, Department of
Information and Communication Sciences.
48
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
KLIZIŠTA - MOGUĆNOSTI SMANJENJA ŠTETA
Željko Sokolić
Geotehnički studijo d.o.o
Sažetak
1. PROLJEĆE 2013. GODINE
Tijekom proljeća 2013. godine u Zagrebu i
Tijekom proljeća 2013. godine u Zagrebu i
okolici te u Hrvatskom Zagorju dogodilo se
okolici te u Hrvatskom Zagorju dogodilo se
više od 200 klizišta. Na 16 lokacija Grad
više od 200 klizišta. Samo u Zagrebu, od
Zagreb je u cilju zaštite ljudi i imovine te
siječnja do travnja predstavnici Gradskog
sprječavanja drugih štetnih posljedica klizanja
ureda za prostorno uređenje, izgradnju grada,
tla organizirao i financirao provedbu hitnih
graditeljstvo, komunalne poslove i promet, u
mjera poboljšanja stanja. Ukupne štete koje su
okviru redovnih aktivnosti, na poziv građana i
posljedica ovih pojava su vrlo visoke i daleko
Hitne službe za spašavanje (112) obišli su oko
premašuju planske iznose. Kratko se prikazuju
100 lokacija na kojima je došlo do
uzroci ovih nestabilnosti te aktivnosti na
destabilizacije terena. Tome su prethodile
sprečavanju budućih šteta, među kojima su
ekstremne sniježne i kišne oborine te
nastavak istraživanja ovog područja,
ekstremne promjene temperatura zraka.
povjeravanje stručnih poslova u graditeljstvu
Na 16 lokacija poduzete su hitne mjere u cilju
isključivo osobama odgovarajuće edukacije i
zaštite ljudi i imovine te sprječavanja nastanka
iskustva te širenje općih znanja i svijesti o
još većih štetnih posljedica od klizanja tla.
geohazardu i rizicima koje uz sebe vežu
Vrijednost ovih radova iznosila je gotovo
klizišta.
10.000.000 kn. Ocjenom uzroka nastanka,
mehanizma klizanja i primjenjivih radova
Ključne riječi: klizišta, grad Zagreb , štete od
sanacije ovih klizišta, a sve na osnovi
klizanja
iskustvenih podataka o troškovima istraživanja
i sanacionih radova, dolazi se do zaključka da
Abstract
bi za sanaciju svih ovih klizišta bilo potrebno
izdvojiti ne manje od 80.000.000 kn. Ovdje ne
In spring of 2013 in and around Zagreb and in
ulazi lokacija u ulici Paji u Glavnici Gornjoj na
Zagorje there were bout 400 landslides. City
kojoj se procjenjuju troškovi sanacije reda
authorities organized and financed some
veličine 20.000.000 kn, Ulica Sloge sa
urgent works on 16 locations where the
10.000.000 kn i posebni lokalitet Kostanjek za
greatest danger for citizens' safety as well the
koji se procjenjuje da bi radovi sanacije
great possibility for big damage occurrence
uključujući i sanaciju oštećenih objekata
were recognized. The cost of damages due to
koštali oko 1.600.000.000 kn. Godišnji planski
these landslides were very high, much higher
budžet Grada Zagreba za radove na
than planned. Causes of these instabilities are
nestabilnim terenima iznosi oko 23.000.000
shown in short, also the activities on landslide
kn. Ova sredstva namijenjena su isključivo za
mitigation, including further research,
sanacije nestabilnih terena s ciljem zaštite
employing only professionals of appropriate
objekata od javnog interesa i ulažu se na
education and experiences, as well as
osnovnu godišnjih planova. Stvarne štete od
education on geohazards.
klizanja daleko premašuju planske iznose.
Key words: landslides, City of Zagreb ,
damages due to landslides
2. UZROCI
Stabilnost kosina određena je uglavnom
geometrijom, svojstvima tla i stijene - a,
posebno su zanimljivi proslojci tla niskih
parametara posmične čvrstoće i klizne plohe
49
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
umirenih klizišta te opterećenjima i utjecajima
Grade se ceste, zatim vodovod, tek nedavno i
podzemne vode - posebno je nepovoljno
kanalizacija, koja ni do danas nije izgrađena u
strujanje kroz padinu u smjeru niz pokos.
svim naseljima gdje je izgrađen vodovod, što
Klizišta mogu uzrokovati prije svega potresi,
uzrokuje često nekontrolirano odlijevanje vode
naglo spuštanje razine vode, jake oborine ili
u podzemlju. Odnedavno se intenzivno gradi i
drugačije uzrokovano strujanje vode u padini
plinovod. Općenito se gradi na sve većim
te promjene opterećenja i geometrije, kakvo
dubinama. Paralelno s ovom izgradnjom, za
uzrokuju neodgovarajuće građenje na
potrebe proizvodnje cementa i opeke te zbog
padinama, neodgovarajući iskop ili
potrebe za kamenim materijalom, izvode se
neodgovarajuće odlaganje iskopanog
iskopi velikih količina lapora, gline i kamena.
materijala.
Time se u širim zonama oko ovih rudnika
U većini slučajeva, odlučujući utjecaj imaju
povećava hazard klizanja. Na lokaciji
loše održavani ili tehnički nekvalitetni, često
Kostanjek i padinama iznad ciglane znatno se
neispravni sustavi za prihvat i odvodnju
smanjuje stupanj prirodne stabilnosti padina.
oborinskih i otpadnih voda u zoni građevina:
Uz ove aktivnosti, stalni geodinamički procesi,
analiza uzroka nastanka klizišta u 2013. godini
najviše vezani za eroziju korita potoka
pokazuje da, osim lokalnih geotehničkih
(Črnomerec, Kustošak, Jezerčica, Jelenovac, i
uvjeta, aktivnosti nestručnih graditelja ili
niz drugih), smanjuju stupanj stabilnosti
stanovništva i izuzetno nepovoljni hidrološki
izgrađenih padina koje se spuštaju prema
uvjeta u 2013., u oko 70% slučajeva su
njima. Opasnost od klizanja se stalno
prekorekoračenja granične vrijednosti faktora
povećava. Udio utjecaja čovjeka postaje
sigurnosti na destabilizaciju bila povezana s
dominantan u odnosu na prirodne preduvjete i
neispravnim sustavom za prihvat i odvodnju
čimbenike.
voda.
Grad Zagreb se sredinom prošlog stoljeća
suočava s pojavom sve većeg broja klizišta, a
time i šteta na građevinama. Za objekte koji se
3. GRAD ZAGREB
planiraju graditi sjeverno od Ilice, donosi se
uredba da se uz projektnu dokumentaciju
Grad Zagreb, vezano na ovu problematiku,
priloži i tzv. geomehanički “ atest “. Tom
posljednjih 70 godina kontinuirano ulaže
odlukom Grad jače uključuje struku u zaštitu
velika novčana sredstva u geotehnička i
od klizišta i s njom dijeli odgovornost za
seizmološka istraživanja na području grada,
nastale štete od klizanja. Suočeni s ozbiljnošću
sve u cilju smanjenja geohazarda.
problema, predstavnici stručnih službi Grada
U velikom dijelu Hrvatske, pojava klizišta
intenziviraju suradnju s geotehničarima i
prirodna je pojava. U podsljemenskoj
seizmolozima(1).
urbaniziranoj zoni trajno je prisutna okolnost
Godine 1965. počinje provedba kvalitetnih
nestabilnosti i uvjetne stabilnosti padina. U tim
istraživanja. Izrađena je “Preliminarna karta
dijelovima grada žiteljima je nametnut život s
seizmičke mikrorajonizacije Zagreba“(2).
klizištima. Klizišta su, uz potres, u tom
Slijedi izrada dokumenta “Litološka obrada i
području najčešća geohazardna pojava zbog
kategorizacija terena prema stabilnosti tla
obilježja prirodne osnove. Kao takva,
obronaka Medvednice na području Grada
ugrožavaju živote i materijalna dobra. Dio
Zagreba“(3). zatim dopuna ovog dokumenta
klizišta je rezultat geotehničkih specifičnosti
koja sadrži i geotehničke podatke i
područja, a znatan broj klizišta je izazvan
kategorizaciju po stabilnosti terena za područja
graditeljskom aktivnošću.
općina Zaprešić, Novi Zagreb, Velika Gorica i
Krajem 19. i početkom 20. stoljeća grad se
Sesvete. Slijedi izrada studije „Seizmička
počinje širiti na obronke Medvednice. Najveći
mikrorajonizacija Grada Zagreba (14 općina)“
doprinos smanjenju postojećeg stupnja
(4). Godine 2000. završen je “Projekt
stabilnosti nagnutih površina povezan je sa
kompleksnih geotehničkih i seizmičkih
prenamjenom površina. Sijeku se šume, padine
istraživanja za potrebe planiranja i građenja na
se počinju koristiti kao poljoprivredno
području Grada Zagreba“(5), zatim “Razvoj
zemljište, povećava se broj vinograda i
geotehničke podloge Grada Zagreba“ (6) u
voćnjaka, sve je prisutnija izgradnja stambenih
okviru kojeg je izrađen i pilot projekt izrade
objekata i prateće infrastrukture.
baze podataka uporabom GIS - tehnologije.
50
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Godine 2001. donesen je “Prostorni plan Grada
tektonske aktivnosti u prostoru paralelnom
Zagreba“ koji između ostalog daje podjele
Zagrebačkom rasjedu (podsljemenska zona), te
grada po intenzitetu potresa. “Projekt
na mogućnost da veća aktivnost tog prostora
kompleksnih geotehničkih i seizmičkih
tek slijedi.
istraživanja za potrebe planiranja i građenja na
Iz iste studije proizlazi da se sjeverno od
području Grada Zagreba“ (5) postaje tada
Zagrebačkog rasjeda ne bi smjeli graditi čvrsti
temeljnim i obvezujućim dokumentom za
javni objekti ili objekti koji ne mogu izdržati
izradu nove geotehničke kategorizacije i
potres magnitude 7º i inteziteta IX MCS, kao i
seizmičke mikrorajonizacije grada Zagreba.
uvažavanje opasnosti od rezonancije (karta se
Geotehnički katastar se ističe kao nužna baza
nalazi na Interaktivnoj karti(9)). Grad
podataka vezanih za tlo, a osobito kao baza
namjerava ugovoriti nastavak ovih istraživanja.
podataka o svim registriranim pojavama
Za daljnji napredak predmetnih znastvenih
nestabilnosti i klizanja na području grada.
istraživanja na predmetnom projektu potrebno
Posljednji kompleksniji i veći projekt koji je
je uključiti PSinSAR (Permanent Scaters
izrađen iz ovog područja je “I faza detaljne
InSAR) tehnologiju i kombinirati je sa GPS
inženjerskogeološke karte Podsljemenske
mjerenjima. Kombinacija ovih dviju metoda će
urbanizirane zone“(7) izrađen 2007. godine, a
dati gušći i još vjerodostojniji model pomaka u
dopunjen 2011.
urbanom dijelu Grada Zagreba i to posebice u
Karta prepoznatih klizišta, kao i karta
njegovoj visinskoj komponenti, što je posebno
opasnosti od rezonanci javno je objavljena na
važno za sigurnost građevina. Rezultati će se
interaktivnoj karti na internetskim stranicama
također ugraditi u Interaktivnu kartu.
Grada Zagreba (8).
Zadaća Geotehničkog katastra je nastavak rada
4. SANACIJA AKTIVNIH KLIZIŠTA
na inženjersko geološkoj karti u kojoj bi se
utvrdile ostale kategorije stabilnosti i podaci o
Uz navedene radove kojima se kompleksnim i
mikroseizmici tla. U tijeku je izrada
širokim pristupom istražuju geotehničke i
“Mikroseizmičke karte zapadnog dijela grada“.
seizmičke specifičnosti područja grada,
Za kompletiranje ovih karata planira se izvesti
neprekidno se odvija vrlo živa aktivnost na
minimalno 10 do 20 strateških bušotina dubine
istraživanjima i saniranjima aktivnih klizišta
300 do 400 metara. Do sada je izvedena samo
među kojima je značajnije klizište Grmoščica
jedna. Cijena koštanja izvedbe te bušotine, sa
te na praćenju aktivnosti nestabilnih područja
svim pratećim geološkim, hidro geološkim,
putem uobičajenog sustava monitoringa
geomehaničkim, geofizičkim, seizmičkim
(inklinometri, piezometri, geodetski reperi i
ispitivanjima, pohranjivanjem i čuvanjem
dr.). U složenije projekte spada suvremeni
jezgre iznosila je 1.600.000 kn.
sustav za praćenje površinskih pomaka
Jedan od značajnijih istraživačkih projekata
nestabilnog lokaliteta Kostanjek, koji je
koji je ugovorio Grad Zagreb je
instaliran u suradnji japanskih i naših
“Geodinamička studija“(8) koja je analizirala
stručnjaka. Projekt potvrđuje aktivnost klizišta
pokrete i dinamiku geoloških ploča koje utječu
i daje iznose pomaka na cijeloj njegovoj
na geodinamičku aktivnosti na području Grada.
površini. Rezultati praćenja u 2013. u nekim
Podaci ovog rada predstavljaju jednu od
zonama pokazali su pomake veličine do 20 cm,
osnova za proučavanje i predviđanje potresa.
a što je bio jedan od elemenata pri donošenju
Iz svih provedenih mjerenja od 1997. do 2006.
odluke o iseljenju obitelji iz objekta Prigornica
godine stvoren je originalni geodetski model
1, koji je smješten u zoni vlačne pukotine u
tektonskih pomaka. Nakon sustavnih
čelu klizišta.
interdisciplinarnih analiza geodetskih i
Grad Zagreb neprekidno ulaže i sredstva u
geoloških podataka (prikupljenih u sklopu
projekte kojima se znatno smanjuje geohazard
predmetnog projekta), kao rezultat je određen
na velikim površinama grada. Izgrađene su
jedinstveni interdisciplinarni model gibanja
retencije za smanjenje negativnih djelovanja
površinskih slojeva na području grada Zagreba.
bujičnih potoka Medvednice. Zadnji veliki
Ovi rezultati će se koristiti za opisivanje zona
projekt čija izvedba je pri kraju je potok
potencijalnih opasnosti od potresa i tektonski
Črnomerec pod nazivom Veliki potok.
izazvanih klizišta. Važno je naglasiti da
Uređenjem korita ovog potoka, sanacijom
ustanovljeni pomaci na području grada
klizišta na padinama ispod kojih teče te
Zagreba upućuju na početnu fazu veće
51
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
izgradnjom kanalizacije u naseljima kojima
a geomehaničar na IV. kategoriji stabilnosti
protječe, hazard klizanja na ovim dijelovima
(klizištu) utvrdi II. kategoriju, jer u radu nije
grada smanjen je na najmanju moguću mjeru.
koristio postojeću geotehničku dokumentaciju,
Ovakvim zahvatima, a u koje se ulažu znatna
istraživanje je izveo s jednom bušotinom
novčana sredstva, dijelovi grada, nekad vrlo
dubine 8 m, a klizna ploha je na dubini većoj
zapušteni i ekološki obezvrijeđeni, postaju vrlo
od 10 m. Sve to bez obilaska terena, jer je
vrijedni i stanovnicima ugodni za boravak i
nemoguće da ne bi uočio na lijevoj susjednoj
rekreaciju.
parceli objekt s pukotinom širine od 2 do 4 cm,
a na desnoj glavu inklinometra.
Unatoč svemu navedenom, u godinama kad
5. REDUCIRANJE HAZARDA
nastupe ekstremne oborine, svjedočimo
nastanku velikog broja klizišta. Najčešće se
Grad Zagreb je Odlukama koje je donio jasno
aktiviraju u sredinama gdje su poodavno
propisao obveze kojih se trebaju pridržavati
izgrađeni objekti. Pri izgradnji na tim
istraživači i projektanti kod izrade
područjima u fazama pripreme gradnje,
geotehničkih elaborata i građevinskih
projektiranju, izgradnji i korištenju građevina
projekata. Cijelo podsljemensko područje
nisu bili poštivani tehnički uvjeti kojih se treba
grada podijeljeno je u četiri kategorije prema
pridržavati na uvjetno stabilnim padinama.
stabilnosti terena. Za svaku kategoriju dan je
opis stanja stabilnosti u prirodnim uvjetima i
utvrđeni su elementi koje je potrebno definirati
6. STRATEGIJA ZAŠTITE OD KLIZIŠTA
projektom i kojih se treba pridržavati pri
gradnji kako bi se spriječila destabilizacija
Najrazvijeniji sustavi smanjenja broja klizišta i
terena u fazama gradnje i upotrebe građevine.
smanjenja negativnih posljedica, sustavi su
Uz to, Zakon o građenju predviđa provedbu
Japana i SAD. Strategija SAD-a se sastoji od 9
revizije projektne dokumentacije od ovlaštenih
osnovnih elemenata u rasponu od istraživanja
stručnih revidenata. U projektima se redovito
do formulacije i implementacije politika
traži izrada projekata zaštite stabilnosti
smanjenja opasnosti :
građevnih jama, te provedba geotehničkog
nadzora pri izgradnji objekata na nagnutim
1.
Istraživanje - razvoj razumijevanja i
terenima.
predviđanja kliznih procesa i
Ovakav tehnički pristup u pripremi i gradnji na
mehanizama pokretanja
nagnutim površinama daje sve bolje rezultate.
Smanjuje se broj geotehničkih elaborata i
2.
Procjena hazarda i kretanja -
projekata izrađenih od strane stručno
razgraničenje osjetljivih područja i
nedovoljno kvalificiranih subjekata.
različitih tipova klizišnih hazarda u
I privatni investitori mijenjanju ponašanje pri
obimu korisnom za planiranje i
gradnji. Odredbe koje je donio Grad mijenjaju
donošenje odluka,
ponašanje sudionika u gradnji. Provode se
3.
Monitoring u realnom vremenu -
ozbiljnija istraživanja, projektna
praćenje aktivnosti klizišta koja
dokumentacija je kvalitetnija, sadrži projekte
predstavljaju značajan rizik
zaštita građevnih jama, specijalna rješenja
temeljenja na nagnutim terenima. Provodi se
4.
Procjena šteta - skupljanje i evaluacija
stručna revizija projektne dokumentacije od
podataka o ekonomskom utjecaju
strane revidenata kao i kontrola ispunjenosti
klizišnih hazarda,
svih zahtjeva koje je postavio Grad Zagreb, a
5.
Analiza informacija - uspostava
koju provode referenti u procesu izdavanja
efektivnog sustava za prijenos
građevinske dozvole. Broj destabilizacija
informacija,
terena u fazi gradnje i u fazi korištenja
objekata bitno je smanjen.
6.
Transfer znanja - razvoj uputstava i
Usprkos tome još uvijek neki investitori
edukacija za naučnike, inženjere i
ugovaraju jeftine geotehničke istražne radove s
donosioce odluka,
ovlaštenim građevinarima koji nisu
7.
Podizanje svijesti kod javnosti i obuka
specijalizirani pa se tako događa da referenti
- razvoj informacija i edukacija za
dobiju ispravne elaborate u skladu sa zakonom,
korisnike u zajednicama
52
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
8. Implementacija mjera u cilju
obzirom na destabilizaciju, posebno u uvjetima
smanjenja šteta - ohrabrivanje akcija
dugotrajnijih oborinskih razdoblja.
koje smanjuju opasnosti
Gradske vlasti traže model po kojem bi se
uspostavila kvalitetna kontrola navedenih
9. Pripravnost, reakcija i oporavak u
čimbenika. Komunalnim redarima treba
hitnim slučajevima - izgradnja
proširiti ovlasti da mogu utvrditi poštivanje
otpornih zajednica
postojećih zakona i da mogu provoditi
spomenute kontrole. Ovo pitanje povezano je i
Strategija zaštite od klizišta u budućnosti treba
sa Zakonom o zaštiti okoliša i Odlukom o
biti usmjerena u dva osnovna pravca. Prvi je
djelatnostima komunalnih redara i ovlastima
nastavak rada na osnovnim mjerama zaštite, a
komunalnog redara.
drugi na dodatnim mjerama zaštite.
Osnovne mjere: Nastavak istraživanja i rada
7. ZAKLJUČAK
na kategorizacijama terena po stabilnosti,
kartama hazarda i rizika klizanja, provedbi
Područje grada Zagreba karakterizira vrlo
kvalitetnih geotehničkih istraživanja i izradi
visok geohazard klizanja i potresa. Niz opasnih
geotehničkih elaborata kojima će se dati
i štetnih destabilizacija terena koje su se
potrebne podloge za izradu geotehničkih
dogodile u posljednjih stotinjak godina
projekata. Isti moraju definirati tehničke uvjete
povezane su primarno uz geotehničke
koje treba primijeniti u fazi izgradnje i u
specifičnosti područja na kojem je grad
eksploataciji. Vođenje katastra. Kontrola
izgrađen kao i aktivnost čovjeka. U cilju zaštite
projektne dokumentacije i njihova provjera u
od ovih šteta, Grad Zagreb provodi niz mjera
vezi sadržavanja geotehničkih uvjeta izgradnje
koje se uklapaju u djelatnosti koje provode i
i usklađenosti zahtjevima definiranim po PP
tehnički naprednije sredine u svijetu, a koje su
(prostornom planu), GUPU i drugim
suočene s ovim problemima.
Odredbama koje je donio Grad Zagreb, sve
Tri su vrlo važna elementa na kojima počiva
vezano na kategorije terena prema stabilnosti.
mogućnost smanjenja šteta od klizišta. Prvi se
Provođenje monitoringa. Osiguranje
odnosi na nastavak istraživanja. Istraživački i
uzbunjivanja u slučaju vjerojatnosti pojave
drugi projekti koji uključuju interdisciplinarna
katastrofičnog događaja. Provedba detaljnih
znanja geotehnike, seizmologije i drugih
geotehničkih istraživanja na područjima upitne
disciplina daju najkvalitetnije dokumente koji
stabilnosti, a predviđenih za urbanizaciju
predstavljaju osnovu za definiranje odluka koje
(Perjavica, Kostanjek, Čukovići, Mullerov
Grad donosi, a sudionici u gradnji ih se trebaju
breg, ulica Sloge i dr.)
pridržavati. Tu spada i vođenje evidencije i
Ovu vrstu istraživanja treba planirati i
pohranjivanje svih geotehničkih podataka kroz
provoditi u skladu s drugim potrebama,
geotehnički katastar.
naročito seizmologije.
Drugi, ne manje važan element, je kvalitetna
Dodatne mjere: Bitno poboljšati i radikalno
izrada projekata, njihova stručna i
promijeniti odnos prema postojećim
administrativna kontrola i gradnja po
građevinama, posebno onima koje obavljaju
kriterijima koji se njima definiraju.
funkciju prihvata i odvodnju voda. Nužno je
Kod toga, a kroz provedbu procedure javne
potrebno kontrolirati nepropusnost sabirnih
nabave, treba se primjenjivati kriterij
jama na dijelovima grada gdje ne postoji
natjecanja po kvaliteti, a ne kriterij najniže
kanalizaciona mreža. Redovito održavati i
cijene.
kontrolirati ispravnost sustava odvodnje
Treći čimbenik bi trebala biti redovna kontrola
prometnica i stambenih građevina. Uvesti neku
ispravnosti i funkcioniranja građevina. U
vrstu tehničkog pregleda sustava, sličnu
budućnosti bi trebalo raditi na širenju općih
modelu redovne kontrole tehničke ispravnosti
znanja i svijesti o geohazardu i rizicima koje
automobila. Ta kontrola bi trebala obuhvatiti
uz sebe vežu klizišta. Djelotvorni doprinos
elemente kao što su: datumi pražnjenja
postigao bi se održavanjem javnih tribina na
sabirnih jama, ispravnost sustava odvodnje,
nivou općina, mjesnih zajednica i manjih
prisutnost procesa erozije na lokaciji, promjene
naselja, te edukacijom kroz javne medije i
površina u smislu nekontroliranih nasipavanja
obrazovni sustav.
ili zasijecanja terena i sve drugo što može
doprinijeti smanjenju faktora sigurnosti
53
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
8. SLIKE
Slika 1 Blatni tok u Vinobreškoj ulici u Zagrebu
Slika 4 Klizište Aleja Bologne. Izvođenje radova hitne
sanacije
Slika 2 Klizište u ulici Dubravkin put
Slika 5 Odron na sljemenskoj cesti
Slika 3 Klizište na cesti za Mariju Goricu
Slika 6 Klizište u Istarskoj ulici
54
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Slika 7 Klizište u ulici Črnomerec. Izvođenje radova
Slika 10 Klizište u ulici Sutinska Vrela. Hitne mjere
hitne sanacije
sanacije
Slika 8 Destabiliozacija tla i srušeni zid u ulici Sv. Duh
Slika 11 Klizište u Slavonskom Brodu
Slika 125 Klizište u Novskoj
Slika 9. Oštećenja na objektima izgrađenim na klizištu u
Glavnici Gornjoj
55
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
9. LITERATURA
[11] FEMA. Federal Emergency Management
Agency. http://www.fema.gov/.
[1]
Jurak V., Ortolan Ž, Ivšić T., Herak M.,
[Mrežno]
Šumanovac F., Vukelić I., Jukić M.,
Šurina Z. Geotehničko i seizmološko
mikrozoniranje grada Zagreba -
pokušaji i ostvarenja. [aut. knjige] Jure
(ed) Radić. Zbornik radova konferencije
Razvitak Zagreba. Zagreb : an., 2008.
[2]
Bubnov S., Cvijanović D., Jurak V.,
Magdalenić A., Skoko D. Preliminarna
Željko Sokolić, dipl. ing. građ. bavi se
karta seizmičke mikrorajonizacije grada
geotehnikom - kao projektant, vodeći
Zagreba. Problemi hidrologije i
projektant prvo u poduzeću Geotehnika,
inženjerske geologije. 1971, Svez. 2, str.
Institut Geoexpert od 1977. do 1991., zatim u
67-73.
Geotehničkom studiju d.o.o. kao direktor, sada
[3]
Geoexpert. Litološka obrada i
savjetnik direktora. Voditelj je mnogih
kategorizacija terena prema. Zagreb :
značajnih projekata u zemlji te u Iraku, Rusiji,
an., 1979.
Mađarskoj, Indiji, Sloveniji, Sierra Leoneu i
BiH. Revident. Član je Upravnog odbora i
[4]
—. Seizmička mikrorajonizacija Grada
Povjerenstva za pitanja struke Hrvatske
Zagreba . Zagreb : an., 1988.
komore inženjera građevinarstva. Član je
Hrvatskog geotehničkog društva,
[5]
Ortolan, Ž., Grubić, N., Mavar, R.,
Međunarodnog društva za mehaniku tla i
Aničić, D., Petrić-Jankov, T., Vukelić,
I., Kelemen Pepeonik, V. & Mikulić, A.
Međunarodnog društva za mehaniku stijena.
Projekt kompleksnih geotehničkih i
Uspješno je radio na osiguranju stabilnosti
seizmičkih istraživanja za potrebe
brojnih kosina i na sanaciji brojnih klizišta u
planiranja i građenja na području grada
urbanim sredinama i na prometnicama.
Zagreba. Zagreb : Institut
građevinarstva Hrvatske, 2000.
[6]
Kvasnička, P., Matešić, L. i Skračić, S.
Geotehnička podloga grada Zagreba.
1998, Svez. 50, 1, str. 119-127.
[7]
Hrvatski geološki institut. Detaljna
inženjerskogeološka karta (DIGK)
podsljemenske urbanizirane zone. 2007;
2011.
[8]
ZGGEOPORTAL. Grad Zagreb.
[Mrežno]
https://geoportal.zagreb.hr/Karta.
[9]
Pribičević, B., i dr. Geodinamička
studija prostora Grada Zagreba. 2007.
[10] Herak, M. Karte potresnih područja
Republike Hrvatske. [Mrežno]
http://seizkarta.gfz.hr/.
56
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
APPLICATION OF A SPECTRAL ANGULAR MAPPER ON THE
MULTISPECTRAL DAEDALUS IMAGES IMPROVED
CLASSIFICATION QUALITY OF THE INDICATORS OF THE
MINEFIELDS
Slavica Ćosović Bajić1, Milan Bajić2
1Tehničko veleučilište u Zagrebu
2Geodetski fakultet Sveučilišta u Zagrebu
Abstract
Keywords: spectral angular mapper,
classification, Daedalus, SMART, minefield
In a frame of the project »Space and airborne
indicators
Mined Area Reduction Tools - SMART”
(European Commission, IST-2000-25044),
2. INTRODUCTION
was used set of multispectral images acquired
by scanner Daedalus (DLR, Oberpfaffenhofen,
There were acomplished several R&D projects
Germany). These images were classified with
regarding the airborne remote sensing
different methods at the pixel level (RMA,
application for the needs of the humanitarian
ULB - Brussels, Belgium) and at the region
demining (Acheroy et al. 2000), (Bajic et al.
level (ULB - Brussels, Belgium). The
2000), (Bishop & Partridge 2001), (Genderen
representative set of the training and validation
& Maathuis 1999). Among them only (Yvinec
patches containing the ground truth data was
et al. 2005), (Acheroy et al. 2000) achieved
provided and used. The relevant classes in the
sucessful detection of the minefield indicators,
project are related to the likelihood of the
although the significant gain to the
landmine presence (indicators of mine
understanding of the mined scene was
presence - IMP) and to the likelihood of the
provided by (Genderen & Maathuis 1999),
landmine absence (the indicators of mine
(Bajic et al. 2000). The greatest difficulty of
absence IMA), and are not ordinary land cover
the humanitarian demining is the fact that the
and land use classes. These classes were
landmines (antipersonnel and antiarmor) were
defined by iterative research that finished by
laid before many years (in Croatia even in
approved list of IMP and IMA, that depend on
1991.) and are covered by thick layers of soil
the context. The detection of several important
and the vegetation canopy. Therefore the direct
IMP and IMA was not possible without use of
detection of the landmines by the airborne
the multi-band polarymetric synthetic aperture
survey is not possible, and other approaches
radar data (E-SAR, DLR). The goal of the
were analysed. The only exception is in the
current work was to improve classification
very early phase of the landmine deployment,
quality of IMA if only multispectral
or in the case of the unexploded ordnance laid
(Daedalus) images are available. In the paper
on the ground surface, as was in Kosovo
we report about improvement of the IMA
(Bishop & Partridge 2001). This problem was
detection by supervised classification methods
identified in (Genderen & Maathuis 1999),
(Mahalanobis, Maximum likelyhood,
further developed in (Yvinec et al. 2005),
Minimum distance to mean) if the information
(Bajic et al. 2000) and the indirect indicators
obtained by the Spectral Angular Mapping
of the minefields were introduced and used for
(SAM) method and a priori knowledge about
the reduction of the mine suspicious area
dimensions and shapes of ther fields were
(Yvinec et al. 2005; section 3.1): ”From this
fuzed. The most important omission errors of
collaboration and after a field campaign we
IMA were significantly reduced, and the
made a list of the features to look for in the
application of SAM method was approved as
data, based on what could be seen in the data
useful for the considered problem.
and what could be related to the absence or
presence of mines or minefields. Very soon, it
appeared that if we wanted to help area
reduction, that is, to be able to help stating that
57
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
a mine-safe area was actually mine-safe, we
classification methods was high percentage of
had to focus on indicators of absence of mine
the commission errors (Congalton & Green
infection. Unfortunately, there are not so many
1999.) of the indicators of mine absence, this
of these indicators. The key indicators of mine
means that other classes were declared as
absence seemed to be the cultivated fields.
classes of mine absence (even the classes of
Since most of the indicators in our list were
mine presence) whereas this was not a truth.
indicators of mine infection, we realized that
This type of errors is not acceptable in the
SMART would have two uses: the area
humanitarian demining (must be kept very
reduction as such - by detecting indicators of
low), while the omission erros for the
absence of mine infection, and the
indicators of mine absence are not critical and
reinforcement of suspicion - by detecting
are allowed.
indicators of presence of mine infection. The
The key contribution of the work presented in
indicators of mine absence and indicators of
the paper is the use of the information that can
mine presence were introduced at the
be derived by the spectral angle mapping
beginning of project on the basis of public
(SAM) method applied on the DAEDALUS
data. This starting list of indicators was
multispectral images, and a priory knowledge
critically strengthened and advanced by added
about the shape and the dimensions of the
attributes (likelihood of appearance in test
cultivated areas.
regions, likelihood of detection by E-SAR and
DAEDALUS, relevance). This set of indicators
3. SUPERVISED CLASSIFICATION OF
was approved by ground truth missions. In the
A MINE SUSPICIOUS AREA
last phase of the project life, during the final
operational validation, an approved list of
An area (0.262144 km2.) was selected, which is
indicators (IMA and IMP, see (Yvinec et al.
suspected as beeing contaminated by the
2005) was derived. Experts estimated their
landmines, Fig.1a (multispectral Daedalus,
relative weights (importance) and membership
channels 6, 3, 1 shown, 1 m ground resolving
functions at each particular test region. In the
distance), Fig.1b (aerial color infrared
practice of CROMAC a procedure for the
photography, scanned at 3 cm ground
reduction of the cultivated fields is foreseen
resolving distance). The complete area was
(CROMAC 2003), and SMART provides input
officially defined by Mine Action Centre as the
for this procedure.”
mine suspected area, Fig.1.f, in the time when
The indicators of mine absence are generaly
aerial survey was made and the multispectral
rare, in SMART (Yvinec et al. 2005) only two
(DAEDALUS), the synthetic apperture radar
categories were approved: cultivated land and
(E-SAR) and the aerial color infrared
asphalt roads, we focus on the cultivated land
photographies were acquired. The ground truth
only. The detection of the cultivated land in
data were collected in the same time and the
the area that is suspected as infected by
additionally refined by use of the color
landmines was achieved by use of synthetic
infrared photographies, Fig.1c.
antenna radar (E-SAR) data, multispectral
scanner DAEDALUS data, expert knowledge,
contextual information, mine information
system data, war history, by use of fusion and
production of the danger map and the map of
the confidence (Yvinec et al. 2005). In the
paper we consider the case if only the
multispectral DAEDALUS images are
available and the goal is to increase quality of
the cultivated land detection. The detection of
the cultivated land in the mine suspected area
can be done by any of supervised
classification methods (e.g. Mahalanobis,
Maximum likelyhood, Minimum distance to
mean), whereas the Mahalanobis method
provided the best results. The main
a
disadvantage of the (applied) supervised
58
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
b
e
f
Figure 1. Supervised classification of the test area. a)
Daedalus 6, 3 and 1 channels, ground resolving distance
c
1m. b) Aerial color infrared photography, ground
resolving distance 3 cm, acquired in the same time on the
same platform as Daedalus images, additional source of
the ground truth. c) Ground truth classes. d) Training
classes, IMA. e) The result of a best of applied
classifications methods (Mahalanobis). f) Mine suspected
test area shown on the map, scale 1:5000.
Note: Legend of the IMA ground truth,
training samples and the classification results:
green - crop, yellow - plow, pink - mowed,
light gray - other, IMP.
In the current paper we consider the indicators
of mine absence (IMA) only, while the goal of
the analysis was to improve the quality of the
IMA classification and to enable suspected
area reduction. The IMA in SMART (Yvinec
d
et al. 2005) are cultivated fields, infrastructure
in use and asphalt roads in use, we will analyse
cultivated fields only. There are far more IMP
(20) than IMA (3), IMP enable suspicion
reinforcement, but for the reduction of the
suspected area is mandatory to improve quality
of IMA classification. The most critical
59
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
parameter of the IMA classification are the
dependence of a crop, Fig.2.a, is typical for
commission errors and the goal of the paper is
vegetation. The pattern of the plow, Fig.2.b.
to reduce them by fusion of the results
has different distribution of the extrema in
obtained by the spectral angle method and the
comparison to the pattern of the crop.
a priori information about the dimensions and
For each of three IMA classes were selected
the shapes of the fields that are IMA objects.
samples of the spectra and the SAM was made
The first step is the supervised classification of
(MicroImages 2004). The result of the SAM
the suspected area, aiming to detect the IMA
classification provides results for each of the
distribution in area. Three supervised
classification methods were applied,
CROP
Mahalanobis, Maximum likelyhood and
1
0.9
Minimum distance to mean, using training set
0.8
shown at Fig.1.d. The best results were
0.7
0.6
obtained by the Mahalanobis method, see
min
0.5
mean
thematic map showing classification results,
0.4
stdev
max
0.3
Fig.1.e and Fig.1.f. The full error (confusion)
0.2
matrix (Congalton & Green 1999; pp.9) is not
0.1
0
needed, while only the commission errors are
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Wavelength micrometer
critical. Following this oppinion, the
comparison of the Mahalanobis classification
PLOW
and the reference ground truth data is shown in
1
0.9
Tab. 1.The commission errors to IMA classes
0.8
min
0.7
mean
crop, plow and mowed areas are very large in
0.6
stdev
max
percentage and in area values (e.g. crop 4020
0.5
0.4
m2). The results that were obtained by the best
0.3
of tested supervised classification method are
0.2
0.1
entirely unacceptable for the humanitarian
0
0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
1
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
1.8
1.9
2
2.1 2.2 2.3 2.4
demining purposes. The addidtional pixels of
Wavelength micrometer
the other classes to the IMA classes means that
Figure 2. The dependence of the reflection coefficient on
we declare an area that is IMA although it is
the wavelength of the 36 samples, each covers 11 m2. a)
IMP. The reduction of the suspicious area is
Crop (green on the Fig. 1c). b) Plow (yellow on Fig1c).
not allowed with such high commission errors.
Note that data are available only at eleven
wavelengths (ten was shown) signed by marks
4. SPECTRAL ANGLE MAPPING
and not continuously as lines show. The lines
METHOD
were drown with aim to help understanding of
the reflection flow with wavelengths.
The spectral angle mapping method - SAM,
(Kruse et al. 1993), is efficient when applied
considered IMA class (corn, plow, mowed).
on the hyperspectral set of images. The
The information obtained by SAM and the a
hyperspectral images cover certain wavelength
priori information about the dimensions and
range in many neighboring channels and the
the shapes of the considered fields of were
spectral coverage is almost continuous. In the
fused and the Mahalanobis classification
considered case the multispectral data
thematic maps were interactivelly cleaned,
(Acheroy et al. 2000), (Yvinec et al. 2005) are
Fig.3. The Fig. 4 shows the effect of this
given at eleven wavelengths and the spactral
procedure for the test area, while Tab. 1.,
coverage is neither continuous nor given in the
shows measures of the benefits.
neighboring narrow channels. Our hypothesis
is that SAM can contribute to the improvement
of the quality of IMA classification, by
decreasing the commission errors. The
spectral dependence of the IMA classes crop,
mowed and plow supports this assumption.
Part of the reflection spectra for crop and plow
is shown at Fig. 2. The pattern of the spectral
60
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Figure 3. By the fusion of the results of the SAM
classification (upper image), the Mahalanobis data are
cleaned (left image) of the pixels that do not exist at SAM
crop image and have smaler dimensions than fields in the
considered mine suspected area (Fig. 1.a, Fig. 1.b.).
a
Table 1. Improvement of the IMA classification by the
information obtained by SAM method
b
Figure 4. a) Result of the supervised Mahalanobis
classification. b) Pixels were interactively discarded if
not agreed with SAM results or if the pattern that they
form has not a shape that appears in the area (a priori
information), Fig.1.f.
5. CONCLUSIONS
In SMART only three kinds of Indicators of
Mine Absence (IMA) for the area reduction
were identified and approved. IMA are a key
for the reduction of the suspicious area.
Commission errors of IMA classification are
unacceptable for humanitarian demining
criteria (in analysed example 7.7 to 22.%).
Oppositely, there were >20 kinds of Indicators
of Mine Presence (IMP), identified and
approved, for the suspicion reinforcement.
Fusing result of Spectral Angle Mapper
method, knowledge about fields dimensions &
shape, lowers IMA Commission errors to
nearly zero!
61
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Formalisation of the knowledge regarding the
Heidebrecht, K.B., Shapiro, A.T.,
IMA, of the fusion, of the criteria for the
Barloon, P.J., Goetz, A.F.H., 1993., The
selection of treshold angle of SAM should be
Spectral Image Processing System
further investigated.
(SIPS) - Interactive
Visualization
and Analysis of Imaging Spectrometer
Data, Remote Sensing of Environment,
6. ACKNOWLEDGEMENTS
Vol. 44, p.145-163.
[7]
(MicroImages 2004) MicroImages,
The presented results were obtained in the
frame of the scientific project
2004., TNTmips 6.9,
16.01.2004.(Genderen & Maathuis
“Electromagnetic compatibility - the
1999) Van Genderen, J.L., Maathuis,
protection of the environment“, funded by the
Ministry of the science, education and sports of
B.H.P., 1999., Airborne minefield
detection: final report, Vol. 1, Vol. 2,
the Republic of Croatia.
ITC, Enschede The Netherlands.
[8]
(Yvinec et al. 2005) Yvinec, Y., Bajic
7. REFERENCES
M., Dietrich, B., Bloch I., Vanhuysse,
S., Wolff, E., Willekens, J.,
2005., Final
[1]
(Acheroy et al. 2000) Acheroy, M.,
Report, Space and Airborne Mined Area
Bajic, M., Bloch, I., Fecher, J.,
Reduction tools, project SMART,
Galardini, D., Suess, H., Wolf, E., et
European Commission IST-2000-25044,
al., 2000., Space and airborne mined
V 3, Public, 20.04.2005.
area reduction tools, European
Commission
Research Directorates
General - project 2001. - 2003.,
Information society technologies
programme, IST-2000-25044, Brussels.
[2]
(Bajic et al. 2000) Bajic, M., Beckel, L.,
Breejen, E., Sahli, H., Schrotmeier, D.,
Slavica Ćosović Bajić rođena je u Zagrebu
Upsal, M., Varas,
F.J., et al.,
gdje je završila sve škole. Na fakultetu
2000., Airborne Minefield Area
elektrotehnike i računarstva magistrirala je
Reduction, European Commission
1974, a doktorirala 1986. Od 1974. radi na
Research
Directorates General
Tehničkoj vojnoj akademiji, a od 1987.
project 2001. - 2003., Information
na Višoj Končarevoj školi, koja 1998. ulazi u
society technologies programme, IST-
sklop Tehničkog veleučilišta. Danas je
2000-25300, Brussels.
dekanica Tehničkog veleučilišta u Zagrebu i
Predsjednica Vijeća veleučilišta i visokih
[3]
(Bishop & Partridge 2001) Bishop, P.K.,
škola. Sretno je udana za Milana Bajića,
Partridge, D., 2001., Mineseeker
profesora i pukovnika HV-a. Sin Milan, snaha
foundation, Report 1,
Volume 1,
Monika i unuka Zita svojom pažnjom čine joj
January 2001., Telford, Shropshire, UK.
život ljepšim i daju dodatnu energiju i
motivaciju za posao. Bavi se rekreativno
[4]
(Congalton & Green 1999) Congalton,
tenisom, skijanjem i planinarenjem.
R.G., Green, K., 1999., Assessing the
accuracy of remotely
sensed data:
principles and practices, Lewis
Publishers, Boca Raton, London, New
York, Washington D.C., pp. 43-48.
[5]
(CROMAC 2003) CROMAC, 2003.,
Standard operational procedures,
General Survey, SOP
CROMAC
03.03, Croatian Mine Action Centre,
Sisak, Croatia, March 2003
[6]
(Kruse et al. 1993) Kruse, F.A.,
Boardman, J.W., Lefkoff, A.B.,
62
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Milan Bajić, Ph. D, Ret. Lt.C., former
Professor of Remote Sensing at the Faculty of
Geodesy University of Zagreb, Croatia. He
leaded Croatian teams in FP6 R&D projects of
European Commission about airborne remote
sensing for mine action (SMART, ARC), was
manager in Croatian technology project in
which was developed and realized the aerial
multisensor acquisition system. He was
scientific leader in two operational projects of
the application of the airborne and space borne
remote sensing of the minefields, in Croatia
and in Bosnia and Herzegovina, funded by US
State Depertment. Since 2012 he participates
four years in FP7 R&D project TIRAMISU. In
TIRAMISU he researches the methods
of hyperspectral survey of the mine fields and
methodology of validation of the outcomes of
TIRAMISU. He is author of more than 40
scientific papers, a book on Radar antennas.
Married, one child. Hobbies: Nordic skiing,
mountaineering.
63
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
FUSION AND VISUALISATION OF THE COLOR AND LONG WAVE
INFRARED IMAGES OF VEGETATION FIRES
Slavica Ćosović Bajić
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Abstract
lightweight aerial model (in accordance to the
legal restrictions in Croatia (and in many other
The aspects of the image fusion and
countries) is not unmanned aerial vehicle
visualization of the color and long wave
(UAV) and its use in firefighting activities has
images are considered in the frame of the
no legal obstacles, while for UAVs the legal
airborne reconnaissance and surveillance of the
obstacles are unavoidable. Due to limitations
vegetation fires. The main constrains are
of the payload and autonomy of the small
consequence of the aerial platforms used: a)
aerial models, a single sensor or a dual sensor
small lightweight aerial model (less than 5 kg,
system is typical solution (the color camera
altitude up to 300 m above mean ground level,
and the long wavelengths infrared “thermal”
radius limited by visibility), b) helicopter or
camera) and the images are transmitted by
fixed wings piloted airplane. Although the
analogue microwave link. The consequence is
measurements of the forest fire temperature are
a loss of the radiometric dynamics.
not reliable (unknown emissivity), its
If larger aerial platform is used, the full
indication is possible and the fusion of the
potentials of the sensors can be used and
color image and the long wave infrared image
processing can be accomplished onboard of the
seems the most suitable solution for
platform. This aspect of the fire fighting is
firefighting commander.
not operationally developed at the satisfying
level and we try to support solutions of several
needs. In the paper we consider several aspects
1. INTRODUCTION
of the fusion and visualisation of the color and
The wild vegetation fires are very serious
long wave infrared images of the vegetation
problem in many European and other
fires, of the color images of the vegetation
worldwide countries. Many scientific and
fires, as a part of the airborne surveillance and
technology demonstration projects were
reconnaissance of the vegetation fires. The
realized aimed to support forest fires
fusion of the color and long wave infrared
prevention and forest fire fighting. The
images of general objects was reported in [7],
overview of the remote sensing application in
the current paper is focused only to the images
forest (vegetation) fires fighting and
of the fire. The problems of the measurement
prevention was given in [1], one example of
of the elements of the forest fires are
the concept of the integrated early detection
considered in [8], the application of the
and suppression in [2]. The seriousness of the
computer vision techniques for forest fire
forest (vegetation) fires in the Republic of
perception in [9].
Croatia in years 1992 - 2007, [3], initiated
national efforts in several domains related to
2. MEASUREMENT OF THE
forest fires, [4], [5], and [6]. Our attention is
TEMPERATURE OF THE FOREST
focused on the aspects of the image processing
FIRE
and analysis in the frame of the airborne
reconnaissance and surveillance of the
A forest fire (or a wild fire or a vegetation fire)
vegetation fires whereas two kinds of the aerial
is described in
platforms are considered. They are: a) small
http://en.wikipedia.org/wiki/Forest_fire
lightweight aerial model (less than 5 kg,
“A wildfire front is the portion sustaining
altitude up to 300 m above mean ground level,
continuous flaming combustion, where
radius limited by visibility), b) helicopter or
unburned material meets active flames, or the
fixed wings piloted airplane, [4]. The small
smoldering transition between unburned and
64
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
burned material. As the front approaches, the
fire heats both the surrounding air and woody
material … First, wood is dried as water is
vaporized at a temperature of 100 °C , then
pyrolyzed around 230 °C to release flammable
gases, then the wood will either smolder
around 380 °C or ignite around 590 °C “. In
accordance to [10], typical temperatures of the
forest fires are nearly following values:
smolder without the flame 370
oC, a bright fire
emitting the light 590
oC, very strong flame
860
oC. In other references are mentioned
red
similar and the higher temperatures too. The
energy measured by sensor Wm presents part
of the energy of the heat source Wo, Wm =
εWo, where 0 < ε <=1 is emissivity. The
emissivity of the particular elements of the
wild forest fires is different and also it is not
known. Thus the measurement of the radiated
energy has low accuracy and the reliability if
only single band sensor is used. Application of
two sensors, one in mid infrared wavelengths 3
- 5 μm and the other in the wavelengths 8 - 14
μm could overcome this problem [8] and is a
perspective for larger aerial platforms. For the
green
lightweight aerial models the combination of
the color camera and the long wave infrared
camera is the most suitable solution for
operations in the field, where it supports
firefighting commander in the near real time. A
dual sensor on board of a small aerial model
provides two kinds of imagery, color images in
the visible wavelengths (0.4 to 0.7 μm) and a
long wavelengths infrared images (usually 8 -
14 μm). The firefighters can understand and
simply extract information from the color
images. The experience of use the color
sensors onboard a small aerial model was
blue
collected in Croatia through several years (Mr.
Figure 1. Components red - r, green - g and blue - b of
M. Hucaljuk, from 2003 to 2008), [4] in the
the color image of the fire. Aerial color image of the
grass fire acquired in March 2009.
dedicated surveillance demonstration
campaigns. The long wave infrared images
The segmentation of the color image that
cannot reliably measure temperatures (due to
shows vegetation fire, if not covered by the
lack of data about the emissivity) although can
fume, enables to determine main several
indicate their different values.
elements of the fire: line of the fire front,
burned area, unburned fuel area, see the
3. FEATURES OF THE VEGETATION
concept given in [9]. While the red component
FIRE EXTRACTABLE IN COLOR
shows the brightest parts of the fire, a simple
IMAGE
difference of the red and green components, r-
kg, Fig. 2. or red and blue r-kb, k=1.0 to 1.3,
The simplest, the cheapest sensor onboard of
enhances burned area. The fire front line can
the lightweight aerial model is the color
be derived if instead of raw r, g, b components,
camera that provides images in the red - r,
principal components Pc1, Pc2 and Pc3 are
green - g, blue - b channels, Fig. 1.
65
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
derived and Pc3 is used in further processing,
4. FUSION OF THE INFORMATION
Fig. 3. Comparison of the Pc3 (Fig. 3) and the
CONTAINED IN COLOR AND THE
red component (Fig. 1) shows that third
LONG WAVE INFRARED IMAGES
principal component enhances a fire line. If we
OF THE VEGETATION FIRES
apply some filtering the fire line can become
better defined, example at Fig. 4. In
The fusion of the information contained in a
conclusion, the combination of the information
long wave infrared and the color images can be
contained in Fig. 2 and Fig. 4 provides
accomplished by several different methods, for
valuable information to the firefighter
pixel level fusion see [7].
commander, one about fire front line and one
In our analysis, the color image (Fig. 5) and
about the burned area.
the long wave infrared image (Fig. 6) of the
controlled fire of the wood and the grass were
used.
Figure 2. Difference r-kg, k=1.2.
red
green
Figure 3. Third principal component Pc3.
blue
Figure 5. Components of the color image of the fire.
Figure 4. Median filter and local contrast adjustment
provides border of the fire line.
66
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
long wave infrared image, second, third and the forth
principal component derived from long wave infrared
and the components of color image, negative of the
firstprincipal component. Note: original image is in
color.
5. VISUALIZATION OF THE FUSED
IMAGES
After the analysis of different kinds of the
visualization, we concluded that the most
usable version can be color image with
overlaid lines indicating the temperature. Two
examples Fig. 8 and Fig. 9, show low and high
values of the indicators of the temperature.
The same range of indicating values of
Figure 6. The long wave infrared (“thermal”) of the fire
temperature shown overlaid on the long wave
shown in Fig. 5.
infrared images, Fig. 10 support the former
Images were registered and resampled and a
conclusion conclusion.
common part was used in the further analysis
[7]. The color image Fig. 5 provides general
information about the scene and enables the
firefighters’ commander to identify elements
of the scene. The long wave infrared image
contains valuable information about the
distribution of the heat temperature (see
comments in section 2. about measurements).
There are several ways how to combine these
images a) show long wave infrared image in a
grey scale or in the color palette, together with
Figure 8. The lines of the indicating the temperature from
color image; b) show long wave infrared
100 to 500 shown over the color image. Note: original
image in grey scale with lines of the constant
image is in color.
values indicating the temperature; c) calculate
principal components of the color image and a
long wave infrared image and use negative of
the first principal component, the second, the
third and the fourth principal component
together with red, green and blue components
as the layers for unsupervised classification,
Fig. 7; d) calculate the lines of the constant
values indicating the temperature from the long
wave infrared image and show them over the
color image.
Figure 9. The lines of the indicating the temperature from
1000 to 10000 shown over the color image. Note:
original image is in color.
Figure 7. Thematic map of the unsupervised
classification in twenty classes of the following input
rasters: components red, green, blue of the color image,
67
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
If compared classes in dendrogram from the
left to the right side (2, 1, 3, 4«.20) in Fig. 11
and classes in the thematic map Fig. 7 and the
contour lines on Fig. 8 and Fig. 9, expected
agreement of the borders is visible. This
agreement can happen if the number of classes
in the unsupervised classification equals the
number of the intervals of the contour lines.
What will be applied depends on the
availability of the implemented algorithms for
mentioned operations.
Figure 10. The lines of the indicating the temperature
from 100 to 500 shown on a long wave infrared image.
7. CONCLUSIONS
6. DISCUSSION
The goal of the analysis was to find out the
methods of the fusion the information
Two approaches to derivation of the indicated
contained in the airborne color image and the
temperature of a wild forest fire were analyzed.
long wave infrared image of the wild forest fire
One is to derive contour lines of the intensity
that is suitable for use by firefighter
of the long wave infrared image and show
commander is realized. The constrains of the
them overlaid over the color image, Fig. 8, Fig.
aerial light weight model preferred use of the
9. The second approach is to apply
simple color camera and the long wave
unsupervised classification in large number of
infrared “thermal” camera. The proposed
classes, Fig. 7. and results of both approaches
solution is to derive lines that indicate the fire
are similar, Fig.
temperature and overlaid them over the color
11.
image. While the system with considered
sensors is in use in Croatia, we expect further
development of the fusion and the
visualization.
8. ACKNOWLEDGEMENTS
The presented results were obtained in the
frame of the scientific project
“Electromagnetic compatibility - the
protection of the environment“, funded by the
Ministry of the science, education and sports of
the Republic of Croatia.
9. REFERENCES
[1] E. Chuvieco, 2008., Current potentials
and problems of using Remote Sensing
methods in forest fires prevention and
assessment, Disaster Management and
Emergency Response in the
Mediterranean Region, Oluić (ed.),
First EARSeL Conference 2008,
Zadar, Croatia, pp. 3 - 16.
[2] W. Kruell, R. Tobera, I. Willms, 2008.,
Figure 11. Dendrogram of the classification shown on
An integrated approach for early forest
Fig. 7. Maximum separability is 7949, only part of the
fire detection and suppression, Disaster
separability lower than 3974 is shown .
Management and Emergency
Response in the Mediterranean
68
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Region, Oluić (ed.), First EARSeL
Disaster Management and Emergency
Conference 2008, Zadar, Croatia, pp.
Response in the Mediterranean
55 - 64.
Region, Oluić (ed.), First EARSeL
Conference 2008, Zadar, Croatia, pp.
[3]
P. Jurjević, D. Vuletić, J. Gračanin, G.
401 410.
Seletković, 2008., Forest fires in the
Republic of Croatia (1992-2007),
[7] A. Krtalić, M. Bajić, 2007.,”Fusion of
Disaster Management and Emergency
long wave thermal infrared and visible
Response in the Mediterranean
near infrared aerial images”,
Region, Oluić (ed.), First EARSeL
Procedings of the conference
Conference 2008, Zadar, Croatia, pp.
Geoinformation in Europe, Bolzano
43-54.
June 2007., M. Gomarasca (ed.), 2007
Millpress, Netherlands, pp. 497-503.
[4]
M. Bajić, M. Miloslavić, M. Hucaljuk,
N. Šosterič, D. Penzar, 2008.,
[8] C. Justice, L. Giglio, L. Boschetti, D.
“Airborne reconnaissance and
Roy, I. Csiszar, J. Morisette, Y.
surveillance of the vegetation fires”,
Kaufman, 2006., Algorithm Technical
Disaster Management and Emergency
Response in the Mediterranean
[9] J. Beck, 2004., Capabilities of airborne
Region, Oluić (ed.), First EARSeL
infrared remote sensing systems to
Conference 2008, Zadar, Croatia, pp.
detect hotspots, Advantage, Vol. 5, No.
99 -109.
11,
[5]
System for the multisensor airborne
Slavica Ćosović Bajić , osobni podaci su na
reconnaissance and surveillance in
stranici 62.
crisis situations and the protection of
the environment, technological project
TP-06/0007-01, Croatian Ministry of
sciences, education, sports; Faculty of
Geodesy and Faculty of transport and
traffic sciences University of Zagreb,
HCR Centre for testing, development
and training Ltd. Zagreb, Pastor Group
J.S.Co,. Zagreb, 2007 - 2009. (In
Croatian).
[6]
M. Bajić, H. Gold, T. Fiedler, D.
Gajski, 2008., “Development of the
concept from 1998. and realisation in
2007. - 2008. of the system for the
airborne multisensor recconnaissance
and surveillance in the crisis situations
and the protection of the environment“,
69
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
ČEMU SURADNJA IZMEĐU VISOKOG OBRAZOVANJA I
GOSPODARSTVA?
Sonja Zlatović
Tehničko veleučilište u Zagrebu
Sažetak
1. KOJE KLJUČNE VJEŠTINE
OČEKUJU POSLODAVCI?
Jesmo li zadovoljni uspješnošću naših
završenih studenata pri zapošljavanju i tijekom
Problem odgovornosti visokih učilišta za
njihovog radnog vijeka? Jesmo li svjesni toga
razvoj vještina svojih studenata uveo je Samo
da njihov uspjeh osigurava uspjeh ustanove u
Pavlin prikazujući neke rezultate projekta
budućim godinama? Možemo li kao ustanova i
HEGESCO [2]. Najvažnije vještine za visoka
kao pojedinci nastavnici, istraživači,
učilišta analizirana u projektu (Litva,
zaposlenici, učiniti još nešto da bismo podržali
Mađarska, Poljska, Slovenija, Turska), odnose
naše studente u njihovom zapošljavanju i u
se na (I) prilagodbu novim situacijama i
radu?
fleksibilnost, koordinaciju aktivnosti i
motiviranje sebe i drugih, zatim (II) opće
Ključne riječi: visoko obrazovanje, suradnja,
aspekte savladavanja znanja - primjena teorije,
poslodavci, zapošljavanje
analitičko razmišljanje i rješavanje problema te
(III) opće vještine komuniciranja, potom (IV)
samostalno učenje i trajno učenje, upravljanje
Abstract
vremenom, poznavanje stranih jezika i vještine
u IT. Poslodavci također najvažnijim smatraju
Are we satisfied with the employment of our
(I) prilagodbu novim situacijama i
students and their work? Are we aware of the
fleksibilnost, koordinaciju aktivnosti i
fact that their success assures the success of the
motiviranje sebe i drugih, zatim (II)
institutions of their education in the future?
sposobnost rada u timu te (III) komunikacijske
Could we - the institution, and individual
vještine. Kratko prikazani projekt EMCOSU
teachers, researches, employees - do
[3] bavi se novim oblicima suradnje između
something more to support our students in their
organizacija privatnog sektora i sveučilišta i
job-finding and work?
traži odgovore na tri pitanja: (a) koji su
najvažniji oblici suradnje između sveučilišta i
Key words: higher education, cooperation,
poduzeća i zašto, (b) koja su aktualna svojstva
employers, employment
ove suradnje i potrebe razvoja, i (c) koji su
ključni pokretači razvoja i motivi suradnje na
Zanimljivu i kratku konferenciju o suradnji
strani sveučilišta i poduzeća. Također,
između visokoškolskih ustanova i
diskutirani su i koncepti kao što je treća misija
gospodarstva organizirao je Centar Republike
sveučilišta - od poučavanja i istraživanja
Slovenije za mobilnost i europske programe, u
prema angažmanu u zajednici [4].
Ljubljani 25. listopada 2013. godine [1],
pozvavši sudionike s obje strane iz različitih
2. KOGA BIRAJU POSLODAVCI?
europskih zemalja.
Rezultate jednog opsežnog tekućeg ispitivanja
očekivanja koje europski poslodavci imaju
prema budućim zaposlenicima prikazala je
Julie Fionda, zadužena u Europskoj komisiji za
politiku visokog obrazovanja i program
Erasmus. Pokazuje se da, osim nužne
educiranosti u traženom području, neki
poslodavci traže izvrstan uspjeh u studiju, a
70
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
neki dobar, dok su vrlo rijetko skloni slabim
studentima (Slika ), a pri tome određenu
važnost ima i ugled visokog učilišta. Radno
iskustvo je odlučujući dodatak (Slika), a slijede
vještine suradnje. U nekim sredinama (kao što
je Poljska) diplomski studij tj. magisterij,
poslodavci cijene bitno više, u nekima (kao
Švedska) lakše posao nalaze studenti s prvim
stupnjem visokog obrazovanja (Slika ).
Slika 3 Utjecaj stupnja obrazovanja kandidata na
vjerojatnost poziva na interview
Pri tome, poslodavci očekuju motiviranost,
zadovoljstvo poslom, fleksibilnost, predanost
poslu, odgovornost, kreativnost (iako ponekad
ne i kritičnost) te timsku suradnju.
Valeska V.Geldres W. upozorila je da visoka
učilišta trebaju pripremiti poslodavce na
Slika 1 Utjecaj uspjeha u studiranju na vjerojatnost
prepoznavanje pojedinih osobina kao što je
poziva na razgovor za posao
fleksibilnost, koju bitno razvija studentska
mobilnost te je prikazala istraživanja u Čileu,
Brazilu, Sloveniji i Finskoj iz kojih se vidi da
poslodavci najviše cijene odgovornost i
pouzdanost, a ostale rezultate prikazuje
Tablica 1.
Slika 2 Utjecaj radnog iskustva kandidata na vjerojatnost
poziva na razgovor za posao
71
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Tablica 1 Najvažnije osobine zaposlenika za poslodavce Finske, Brazila, Slovenije i Čilea.
Koliko su studenti pripremljeni za takve
organizacija u Europi (EU i EEA). Pokazuje se
uvjete? Koliko ih sustav obrazovanja čini
da je ova suradnja ključna za razvoj društva
spremnima za izloženost na tržištu rada?
znanja.
Koliko pojedino visoko učilište može biti
zainteresirano za uspješnost svojih studenata
Visoka učilišta ovakvom suradnjom
pri zapošljavanju? Koliko visoko učilište može
poboljšavaju izglede svojih studenata za
učiniti pripremajući studente za uspješno
uspješno zapošljavanje, uspjeh vlastitih
zapošljavanje? Može li tome pomoći
istraživanja i transfer tehnologije na društvo.
osvještavanje studenata o očekivanju
Istraživači i nastavnici dobivaju kvalitetnije
poslodavaca? Možemo li doprinijeti razvoju
sadržaje istraživanja i nastave, bolje
onih osobina koje će poslodavci željeti pri
mogućnosti za financiranje projekata te bolje
pozivu na razgovor za posao, pri
prilike za publiciranje. Poduzeća dobivaju
zapošljavanju, tijekom rada?
razvoj proizvoda i usluga, neophodnih vještina
Može li tome pomoći suradnja s
i znanja te prihode u budućnosti.
gospodarstvom? Da bismo pripremili i
Model razlikuje osam međusobno isprepletenih
nastavne programe i izvedbu nastave te
oblika suradnje: suradnju u istraživanju i
uključenost studenata. Da bismo osigurali
razvoju, mobilnost studenata, komercijalizaciju
studentima potrebno radno iskustvo. Da bismo
rezultata istraživanja i razvoja, cjeloživotno
upoznali poslodavce s onime što pripremamo.
obrazovanje, razvoj nastavnih programa i
nastave, poduzetništvo, upravljanje, mobilnost
3. KOLIKO EUROPSKA VISOKA
istraživača i nastavnika.
Jedno od svaka tri visoka učilišta u Europi
UČILIŠTA SURAĐUJU S
malo ili nimalo surađuje s gospodarstvom.
GOSPODARSTVOM?
Otprilike dva od svakih pet istraživača i
nastavnika odgovorni su za većinu ove
Arno Meerman prikazao je model UBC
suradnje, a prethodno iskustvo u suradnji s
Ecosystem kao rezultat istraživanja suradnje
gospodarstvom bitno je za buduću suradnju.
između visokih učilišta i javnih i privatnih
Odatle preporuka da se zapošljavaju istraživači
72
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
i nastavnici s iskustvom rada u poduzećima ili
sudionicima razviti međusobno povjerenje,
da se osiguraju prilike za mobilnost
predanost i zajedničke ciljeve.
zaposlenika. Svi ispitanici vide prepreke u
Pokazuje se da bitni utjecaj na stimuliranje
birokraciji i nedostatku financiranja, međutim,
europske suradnje visokih učilišta i
ukidanje ovih prepreka nije dovoljno za
gospodarstva imaju postojanje odgovarajuće
oživljavanje željene suradnje. Za to je važnije
strategije, programa, agencije i/ili odgovorne
djelovanje pojedinaca koji mogu s drugim
osobe.
Slika 4 Model suradnje UBC
4. ŠTO MOŽEMO UČINITI NA SVOM
nastave, kao i ocjenjivanje kurikuluma, zatim
VISOKOM UČILIŠTU?
sponzoriranje događaja te sponzoriranje
studenata. Recipročne aktivnosti odnose se na
Robert Wagenaar prikazao je bogato
istraživanje, cjeloživotno obrazovanje
dokumentirani projekt Tuning [5] i deset
(Continuing professional development, CPD),
koraka oblikovanja novih ili poboljšanja
suradnju na prijenosu tehnologija, obrazovanje
postojećih programa te je vodio odgovarajuću
radne snage, zapošljavanje diplomanata. Sonja
radionicu.
Hendy Isaac postavila je sjajna pitanja o tome
Sonja Hendy Isaac pokazala je najdojmljiviju
koliko se pojedine ustanove bave
predanost trajnom poboljšanju nastave,
zapošljavanjem svojih studenata i pripremom
pozivajući na više oblika suradnje poslodavaca
studenata na zapošljavanje, koliko je
u nastavi. Inicijalni kontakti ostvaruju se
nastavnika i članova uprave predano cilju
osobnim susretima, komuniciranjem preko
zapošljavanja završenih studenata te je vodila i
weba i izravnim obraćanjem. Inicijalne
odgovarajuću radionicu. Na toj se radionici
aktivnosti mogu činiti pozvana predavanja,
čulo o uspješnim susretima poslodavaca sa
prisustvovanje događajima, informacije o
studentima u prostorima visokog učilišta te o
radnim mjestima. Nadalje: mentoriranje,
uspješnim susretima završenih i zaposlenih
stručna praksa, sudjelovanje u događajima koje
studenata s onima koji još studiraju: rezultat je
organiziraju poslodavci, živi projekti, projekti
bolja motiviranost studenata za studij i bolji
lokalne zajednice. Zajedničke aktivnosti mogu
uspjeh u studiju.
uključiti pripremu kurikuluma te izvedbu
73
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
[5]
»Tuning Educational Structures in
Europe,« [Mrežno]. Available:
http://www.unideusto.org/tuningeu/tuning-
academy.html.
[6]
European Commission, »Higher education
- Studies,« 12 07 2013. [Mrežno].
Available:
http://ec.europa.eu/education/higher-
education/studies_en.htm.
Slika 5 Razine uključenosti poslodavaca u život visokog
učilišta (prema Sonia Hendy Isaac)
[7]
European Commission, »Higher education
in Europe,« 09 07 2013. [Mrežno].
5. KAKO DALJE?
Available:
http://ec.europa.eu/education/lifelong-
Pristupanje Europskoj uniji otvorilo je nove
learning-policy/higher_en.htm.
mogućnosti zapošljavanja našim završenim
[8]
»Study on the cooperation between HEIs
studentima, i mogućnost novim potencijalnim
studentima da se priključe našem visokom
and public and private organisations in
učilištu. Međutim, istovremeno otvorene su
Europe (HIPPO,« DG Education and
Culture, European Commission, May 2010
prilike zapošljavanja za druge završene
studente, a naši mladi ljudi mogu lakše odlaziti
to August 2011.
na druga visoka učilišta. Pri tome je Europska
unija kao zajednica u utakmici s drugim
rastućim svjetskim gospodarstvima i vrlo
uspješnim sustavima obrazovanja. Korištenje
svih mogućnosti suradnje s gospodarstvom
može pomoći potrebnom poticanju razvoja
zemlje, kao i uspjehu studenata, ustanove i
svakoga ponaosob.
Dr.sc. Sonja Zlatović, dipl.ing.građ.
diplomirala je i magistrirala na Sveučilištu u
6. REFERENCE
Zagrebu građevinarstvo tj. geotehniku, te,
nakon rada u projektiranju, potom istraživanju
[1] CMEPIUS, u Cooperation between HEI
i nastavi, doktorirala na University of Tokyo.
and businesses - Why do we need to
Od 2003. godine radi na Tehničkom
cooperate?, Ljubljana, 2013.
veleučilištu u Zagrebu, gdje je, kao prorektor
/prodekan za nastavu do 2006. godine (i potom
[2] S. E. Pavlin, »Report on the Qualitative
2008. godine), vodila osnivanje
Analysis of Higher Education Institutions
specijalističkog diplomskog stručnog studija.
and Employers in Five Countries:
Profesor je visoke škole, nositelj predmeta
Development of Competencies in the
Mehanika tla, Geotehnika, Suvremene metode
World of Work and Education,« University
u geotehnici, kao i Upravljanje kvalitetom za
of Ljubljana, Faculty of Social Sciences,
specijalizaciju graditeljstvo. Radi kao
Ljubljana, 2009.
pomoćnik pročelnika Graditeljskog odjela,
sudjeluje u povjerenstvu za Erasmus, te u
[3] EMCOSU, [Mrežno]. Available:
http://www.emcosu.eu/.
Odboru za kvalitetu. Aktivni je član Upravnog
odbora Hrvatskog geotehničkog društva.
[4] T. Gregory, M. Yarime, K. B. McCormick,
C. N. H. Doll i S. B. Kraines, »Beyond the
third mission: Exploring the emerging
university function of co-creation for
sustainability,« Sves. %1 od %2Science
and Public Policy first published online
August 11, 2013, 2013.
74
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
SLOŽENI PRIKLJUČAK DRVENIH REŠETKASTIH NOSAČA
2. listopada 2013. na Građevinskom fakultetu
Sveučilišta u Zagrebu vrlo uspješno obranio je
doktorsku disertaciju član Graditeljskog
odjela, sada dr. sc. Krunoslav Pavković,
dipl.ing.građ.
Prošireni sažetak
Prvi dio provedenih eksperimentalnih
istraživanja proveden je na malim priključcima
Cilj disertacije bio je pronaći kvalitetno
s unosom sile pod kutom od 90°, 45° i 0° u
rješenje priključka koji će svojim mehaničkim
odnosu na vlakanca. Istraživanja su provedena
karakteristikama biti primjenjiv za rešetkaste
na neojačanim i lokalno ojačanim uzorcima.
nosače, a prvenstveno za rešetkaste nosače
Svrha navedenih istraživanja bila je
velikih raspona. Predloženi priključak za
utvrđivanje utjecaja tkanine od staklenih
rešetkaste nosače do sada nije istražen ni
vlakana na krutost i duktilnost priključaka,
korišten u inženjerskim konstrukcijama.
ukoliko se spoj koristi izvan rešetkastih
Sastoji se od spojnog sredstva velikog
konstrukcija (gredni nosači s vanjskim
promjera koji se montira u pojas rešetke,
prednapinjanjem,«). Ova eksperimentalna
ulijepljenih šipki koje se uljepljuju u ispune
istraživanja popraćena su parametarskim
rešetke te odgovarajućeg broja vijaka kojima
analizama metodom konačnih elemenata
se povezuje pojas i ispune rešetke.
kojima je razmatran utjecaj količine tkanine u
Rad sadrži eksperimentalna istraživanja i
priključku na povećanje otpornosti i
analize metodom konačnih elemenata.
duktilnosti.
75
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
Drugi dio eksperimentalnih istraživanja
spojeva u ovisnosti o promjeru spajala i kutu
proveden je na modelima rešetki s novim
unosa sile u spoj. Obzirom da spajala promjera
priključkom. Cilj ovih istraživanja bio je
preko 30,0 mm nisu obuhvaćena normama,
analiza tehničke izvedivosti rešetkastih nosača
prva ispitivanja provedena i prikazana u ovom
i priključaka te analiza otpornosti priključka
radu iskorištena su za dobivanje približnog
ukoliko se nalazi u čvoru rešetke. Analizirane
izraza za dimenzioniranje spajala promjera od
su dvije grupe rešetki, s lokalnim ojačanjem na
40,0 mm do 90,0 mm.
mjestu spoja, i bez lokalnog ojačanja. U svakoj
grupi nalazile su se dvije rešetke u kojima se
za vrijeme ispitivanja promatralo lokalno
ponašanje priključka i globalna krutost rešetke.
Parametarskom analizom metodom konačnih
elemenata analiziran je utjecaj promjera
spojnog sredstva te kut unosa sile u priključak.
Uz navedena glavna eksperimentalna
ispitivanja u radu su prikazani i rezultati
ispitivanja kvalitete čelika i tkanine. Uzorci za
ova ispitivanja uzeti su od materijala koji je
korišten za proizvodnju elemenata korištenih u
eksperimentalnim ispitivanjima rešetki i malih
uzoraka.
Analize metodom konačnih elemenata
provedene su programskom podrškom
Abaqus/CAE ver. 6.10 s UMAT podrutinom.
UMAT podrutinom definirano je ortotropno
elasto-plastično ponašanje drva s kriterijima
popuštanja: Tsai-Wu i kriterijem popuštanja
razvijenim iz Hillovog kriterija popuštanja.
Otvaranje pukotine u drvu uslijed vlačnih
naprezanja okomito na vlakanca i posmičnih
paralelno s vlakancima modelirano je preko
kohezijskih površina. Čelični elementi
modelirani su elasto-plastično, a plastično
područje definirano je preko sedamnaest
točaka. Svrha složenih modela bila je
dobivanje složenih modova otkazivanja
priključka te dobivanje rezultata sa što manjim
odstupanjem u odnosu na eksperimentalne,
koji se mogu koristiti za parametarsku analizu.
Provedena ispitivanja dala su rezultate
priključaka sa spojnim sredstvom velikog
promjera sa silom okomito na vlakanca, pod
kutom od 45° i paralelno s vlakancima.
Također, dobiveni su prvi rezultati mehaničkih
karakteristika priključaka s lokalnim ojačanjem
na mjestu spoja za silu okomito na vlakanca,
pod kutom od 45° i paralelno s vlakancima.
Radom je dokazano da se primjenom tkanine
otpornost spoja višestruko povećava, a isto
tako i duktilnost i krutost spoja.
Parametarskom analizom metodom konačnih
elemenata određena je krutost i otpornost
76
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
UPUTE AUTORIMA
Rad se predaje na hrvatskom ili engleskom
PODJELA RADA:
jeziku. Sažetak rada je na hrvatskom i
engleskom jeziku. Rad se šalje u
Uvod sadrži cilj, svrhu istraživanja,
elektroničkom obliku.
bibliografiju, ocjenu i kritiku dosadašnjih
istraživanja. Dodatno se proširuje temeljna
Rad se šalje na dvije međunarodne recenzije.
hipoteza istraživanja uz povezuje sa
Autor može predložiti jednog recenzenta s
hipotezama u radovima iz bibliografije.
međunarodnom reputacijom. Autor može
Formulacija problema istraživanja
zatražiti izuzeće recenzenata.
Razrade hipoteza, značaj koji se želi postići
objavljivanjem.
RAD SE KATEGORIZIRA:
Rezultati istraživanja uz prikaze metoda su
originalno djelo autora. Iznose se zaključci,
Izvorni znanstveni rad, sadrži rezultate
parcijalno i općenito. Ovaj dio može biti
izvornih znanstvenih istraživanja koja nisu
razdijeljen u nekoliko poglavlja s
prethodno objavljena (3000 do 5000 riječi).
odgovarajućim podnaslovima. Ne smije biti
Prethodno priopćenje (znanstvena istraživanja
pisan u stilu nastavaka prijašnjih i budućih
koja traže hitno objavljivanje).
radova.
Pregledni članak (izvorni rad koji daje
Diskusija sadrži dodatno objašnjenje rezultata
kritički prikaz područja u kojem djeluje autor,
istraživanja povezujući ih s hipotezom danom
naglašeno je autorovo mjesto u tom području).
u sažetku i uvodu.
Izlaganje sa znanstvenog skupa (prošireno
Zaključak je mjesto potvrđivanja cilja i svrhe
izlaganje po preporuci glavnog urednika
rada, originalnost te ocjenu pozitivnih i
časopisa uz suglasnost voditelja konferencije,
negativnih rezultata. Može se dodati
znanstvenog skupa).
nagovještaj budućih istraživanja u temi rada.
Stručni članak (ocjenu daju recenzenti, glavni
Korespondencija: e-mail adresa i poštanska
urednici, ali mogu i autori dati takav
adresa (jednog od autora) na kraju rada.
prijedlog).
Svi autori prilažu biografiju (do 100 riječi),
znanstveno nastavna titula, naglasak prema
Autor može predložiti kategorizaciju. Konačnu
temi istraživanja.
odluku o znanstvenoj kategorizaciji donose
Časopis u svom dodatku objavljuje recenzije
recenzenti.
knjiga, kratke vijesti, pregled znanstvenih
Uredništvo pridržava pravo da obavlja
skupova, sinopsise doktorskih radova.
redakcijsku ispravku rukopisa i da ih prilagodi
Biografija: 150 riječi.
propozicijama časopisa.
Autor dobiva na korekturu otisak rukopisa koji
RUKOPIS
mora korigirati u roku od 7 dana.
Stil članka: pisanje u trećem licu.
Prikaz rada će biti prelomljen dvostupačno.
Autori prenose autorska prava na časopis
To radi uredništvo časopisa. Rad se šalje
Polytecnic & Design
jednostupčano u Word formatu .docx.
Numerirane stranice od br. 1. Veličine pisma
REDOSLJED POGLAVLJA:
kod predaje rada: tekst 12 tč., naslov 14 tč.,
podaci o autorima 12 tč. Naslov, naslovi i
Naslov rada:
podnaslovi u radu su bold istaknuti.
Podaci o autorima rada: prezimena i imena,
Kratice se pišu uz dodatak punog naziva u
mjesto istraživanja (institut, učilište, poduzeće)
prvom pojavljivanju u tekstu. To se ne odnosi
Sažetak sadrži 120 do 200 riječi. Sažetak
na konvencionalne fizikalne, kemijske ili
sadrži temeljnu hipotezu istraživanja (na
matematičke kratica.
hrvatskom i engleskom).
Slike su date u rezoluciji 300 tpi. Grafikoni na
Ključne riječi daju informaciju za
600 tpi. Zbog dvostupačnog prikaza predlaže
prepoznavanja predmeta istraživanja. Do pet
se širina slika i tablica na 7 cm. Slike se šalju u
ključnih riječi za potrebe indeksiranja na
.jpg kompresiji. Mogući formati boja su: RGB,
hrvatskom i engleskom jeziku.
CMYK i sivo. Slike se ugrađuju u tekst s
77
POLYTECHNIC & DESIGN
Vol. 1, No. 1, 2013.
potpisom na hrvatskom i engleskom jeziku.
Web stranica:
Numeracija slika je brojčana (bez točke) uz
http://www.tiskarstvo.net/Design%20201
početak npr: Slika 1 Trodimenzionalni prikaz
0%20zbornik.pdf ; 09.10.2013., podaci o
... Grafikoni se označavaju kao slike. Dodatno
autoru
se šalju slike i grafikoni, posebno zbog
preloma članka u redakciji.
Tablice se naznačuje na vrhu tablice na
hrvatskom i engleskom jeziku s početkom npr:
Tablica 1 Mjerenja otpornosti
U tekstu se pozivanje na slike i tablice
označuje s rednim brojem u zagradi (slika 1)
(tablica 1). Treba izbjegavati iznošenje istih
podataka u dva ili više oblika: tablica i
grafikon.
Formule i jednadžbe se preporučuju pisati
prema postavkama u programu Word .docx
(Insert, Equation, Symbol) uz numeričku
naznaku u zagradi (1) na kraju retka. Koristi i
Math Type način pisanja formula.
Literatura se označuje s brojem u uglatim
zagradama [1]. Numeracija literature je prema
redoslijedu pojavljivanja u tekstu. Podaci koji
označuju literaturu su prezime, inicijali imena
autora, naziv članka, izdavač, ISBN - podaci
registracije članka, brojevi stranica, godina.
Web stranice se vremenom mijenjaju pa ih je
potrebno izbjegavati u literaturi:
Članak u časopisu (stranice 100 - 200)
[1] Morić B.; Žiljak-Vujić J.; Security
printing with colorant control in the UV,
visual and INFRARED spectrum; Technic
Technologies Education Management -
TTEM, Vol. 8., No.2/13; ISSN: 1840-1503;
e-ISSN: 1986-809X; pp; 480 - 485; 2013.
Knjiga (poziv na stranicu)
[1] Tomiša M.; Milković M.; Grafički dizajn
i komunikacija; Veleučilište u Varaždinu;
ISBN 978-953-7809-19-5; p.109.; Varaždin,
2013.
Konferencija:
[1] Pap K.; Plehati S.; Rajković I., Žigman
D.; Designing an infraredesign camera;
DESIGN 2010: 11th Internationam, design
conference, Vol. 4., ed. Žiljak V., pp:1857 -
1862, ISBN 978-953-7738-08-2; Dubrovnik
2010.
Dokument. Disertacija, značajni dokument za
članak
[1] Stranić-Loknar N.; Stohastička tipografija
u sigurnosnoj grafici / doktorska disertacija.
Zagreb : Grafički fakultet, 2010, 162 str.
78