Kick-off meeting of AEOLUS project

Το kick-off meeting του AEOLUS πραγματοποιείται στις 19-20/1/2021, μέσω τηλεδιάσκεψης. Το έργο έχει διάρκεια από 1/1/2021 έως 31/12/2023 και συντονιστής του είναι το PCRL.

AEOLUS: an Affordable, miniaturisEd, clOud-connected system powered by deep Learning algorithms for comprehensive air qUality measurements based on highly integrated mid-IR photonic

Σκοπός:

Αποστολή του ερευνητικού έργου AEOLUS αποτελεί η δημιουργία ενός διασυνδεδεμένου δικτύου παρακολούθησης του επιπέδου συγκέντρωσης περιβαλλοντικών αερίων, αξιοποιώντας ολοκληρωμένα κυκλώματα φωτονικών αισθητήρων.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα φωτονικών αισθητήρων, θα σχεδιαστούν και θα υλοποιηθούν με σκοπό την σε πραγματικό χρόνο μέτρηση της συγκέντρωσης στον αέρα σειράς αερίων, αξιοποιώντας φασματογραφικές μεθόδους στην περιοχή του μέσου υπέρυθρου παραθύρου μηκών κύματος. Με την παρακολούθηση του επιπέδου συγκέντρωσης αυτών των αερίων, θα επιτευχθεί αφ’ενός, η εκτίμηση και αξιολόγηση της ποιότητας του αέρα παρουσία ρυπογόνων αερίων και αερίων του θερμοκηπίου, και αφ’ ετέρου, η εκτίμηση της επικινδυνότητας παρουσίας σε συγκεκριμένο περιβάλλοντα χώρο ελέω παρουσίας τοξικών αερίων. Οι φωτονικοί αυτοί αισθητήρες θα αποτελούν μία ολοκληρωμένη λύση συστήματος ανίχνευσης επί πλακιδίου ολοκλήρωσης (System-on-Chip – SoC), καθώς θα αποτελούνται από όλα τα απαραίτητα στοιχεία λειτουργίας, και συγκερκριμένα πηγή φωτός, στοιχείο αισθητήρα, και στοιχείο φωτοανίχνευσης.

Η κατασκευή των λειτουργικών μονάδων αισθητήρων θα επιτευχθεί διαμέσου της αξιοποίησης καινοτόμων τεχνολογιών ενσωμάτωσης ηλεκτρονικών πλακετών (Printed Circuit Boards – PCBs) επιτυγχάνοντας ελαχιστοποίηση του συνολικού μεγέθους της μονάδας με ταυτόχρονη επίτευξη αποτελεσματικής επαγωγής της θερμότητας από το ολοκληρωμένο κύκλωμα. Καθώς η κατασκευή αυτών των πρωτότυπων θα βασιστεί σε μία προσέγγιση κατά μονάδα, θα είναι εφικτή η με βέλτιστο τρόπο κατανομή αισθητήρων, επιτρέποντας την υλοποίηση διαφορετικών μονάδων αισθητήρων ικανοποιώντας τις απαιτήσεις για χαμηλή πολυπλοκότητα κατασκευής και εξοικονόμηση πόρων. Η μονάδα αισθητήρα θα αξιολογείται σε κάθε στάδιο της ανάπτυξής της για έλεγχο ποιότητας και ικανοποίησης απόδοσης λειτουργίας, ενώ επίσης θα διεξάγονται διαδικασίες ελέγχου έναντι περιβαλλοντικών επιπτώσεων όπως δονήσεις και καταστάσεις μεταβλητών συνθηκών θερμοκρασίας και υγρασίας.

Οι κατασκευασμένες μονάδες αισθητήρων, οι οποίες θα χαρακτηρίζονται από δυνατότητα κινητής συνδεσιμότητας τεχνολογίας υπερ-υψηλών ταχυτήτων, θα αναπτυχθούν σε προϋπάρχουσα υποδομή 5G/4G, αξιοποιώντας πλήρως τις δυνατότητες που παρέχονται από την «έξυπνη» αυτή ευρυζωνική υποδομή. Η συλλογή των μετρήσεων μέσω της υποδομής αυτής, τόσο από τις ερευνητικά ανεπτυγμένες μονάδες, όσο και από την τοποθέτηση εμπορικά διαθέσιμων αισθητήρων ανίχνευσης περιβαλλοντικών αερίων, θα επιτρέψει την «εκπαίδευση» έξυπνων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης. Επιπλέον θα επιτρέψει την ανάπτυξη πρωτότυπων μεθόδων χημειομετρίας που θα επιτρέπουν την περαιτέρω αξιοποίηση των συλλεχθέντων δεδομένων με σκοπό την παραγωγή σύνθετων αποτελεσμάτων και προβέψεων επί των επιπέδων συγκέντρωσης αερίων.

Η ανάπτυξη αυτού του ολοκληρωμένου συστήματος φωτονικών αισθητήρων στην «έξυπνη» ευρυζωνική υποδομή, καθώς και η αξιοποίηση των συλλεχθέντων δεδομένων μέσω της εξαγωγής συμπερασμάτων και προγνώσεων για την ποιότητα του αέρα, θα επιτρέψουν την παραγωγή πραγματικού χρόνου ειδοποιήσεων και οπτικοποιημένων αναφορών, ενώ θα δοθεί και η δυνατότητα για αυτοματοποιημένες παρεμβάσεις και προειδοποιήσεις με σκοπό την προώθηση της ασφάλειας και της προστασίας, με ταυτόχρονη μετρίαση των σοβαρών συνεπειών στην ανθρώπινη υγεία.

Αναμενόμενα αποτελέσματα: Το κύριο αποτέλεσμα του προγράμματος AEOLUS  αναμένεται να είναι η ανάπτυξη, και επικύρωση λειτουργίας ενός διασυνδεδεμένου δικτύου φωτονικών αισθητήρων παρακολούθησης του επιπέδου συγκέντρωσης περιβαλλοντικών αερίων.

Πιο συγκεκριμένα στο πέρας του έργου, το ερευνητικό έργο AEOLUS θα επιδείξει τα κάτωθι:

• Δύο ολοκληρωμένα κυκλώματα φωτονικής ανίχνευσης για πολλαπλά αέρια σε επίπεδο πλακιδίου, αξιοποιώντας διαφορετικές πλατφόρμες ολοκλήρωσης.
• Δύο πρωτότυπα φωτονικών αισθητήρων με δυνατότητα ευρυζωνικής σύνδεσης, αξιοποιούμενα σε διαφορετικές εφαρμογές.
• Μέθοδοι χημειομετρίας βασισμένων σε μοντέλα βαθέας μάθησης, αξιοποιώντας συλλεχθέντα δεδομένα των φωτονικών αισθητήρων.
• ΙοΤ πλατφόρμα διασυνδεσιμότητας και συναφών IoT υπηρεσιών, όπως οπτικοποιημένες αναφορές περί ποιότητας αέρα, πραγματικού χρόνου ειδοποιήσεις ασφάλειας, καθώς και εκτέλεση εντολών σε πραγματικό χρόνο.
• Ένα ολοκληρωμένο σύστημα παρακολούθησης της τιμής συγκέντρωσης πολλαπλών αερίων, που θα αξιοποιεί τα δεδομένα μετρήσεων των διατεταγμένων φωτονικών αισθητήρων καθώς και τις δυνατότητες ευρυζωνικής διασυνδεσιμότητας.