Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)

Permanent URI for this collection

https://hdl.handle.net/10889/65

Browse

Now showing 1 - 20 of 145

Open Access
Super-resolution ultrasound imaging
(2022-10-31) Κοτσαρίνης, Νικόλαος; Kotsarinis, Nikolaos
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Recently, research studies have shown a rapid increase of several types of cancer which are attributed to many factors such as air pollution, unhealthy diet, modern living, random mutations etc. An important type of cancer among men that is clearly accused of high death rate if it is not diagnosed in time, is prostate cancer. Prostate cancer is being diagnosed after following a specific protocol which of course includes a TRUS-guided biopsy, usually after having an MRI scan. US has been undoubtedly considered as an imaging modality which can compete with MRI due to its low cost, the real-time imaging possibility, its portability, its non-radiation effects and its relatively easy user’s operation. On the other hand, its poor spatial resolution, often an MRI or CT-scan is required to make an accurate diagnosis of a disease regarding soft tissues. CEUS has come to bridge this gap, since it introduces UCAs, non-linear scatterers of the sound wave. These agents, often called MBs, are infused in the blood in a specific region to be scanned. A US transducer produces sound waves at a specific frequency. The MBs reflect the transmitted signal, since they are strong scatterers of sound waves, and the reflected signal is received by the transducer again. This procedure is based on the piezoelectric effect of certain materials. This means that when an electric field is applied to them they produce sound waves, but also the opposite. Thus, an image with high contrast can be achieved. Of course there are several methods that utilize the non-linear effect of the MBs and distinguish it from the surrounding tissues, called the contrast-specific imaging techniques. Many of them take advantage of the high mechanical index, while others use the low mechanical index, especially when continuous real-time imaging is necessary. This modality can be used for visualizing the micro-vascularity of the prostate gland in super-resolution using accurate localization-based detection procedures. Since, it is known that there is high correlation between micro-vascularity and cancer growth, it is very important to create US images which can provide the clinician with information about the vascular bed and possibly a tumor growth at early or more progressive stages. After detecting these MBs in super-resolution images, there comes the part, where the tracking procedure is taking place. Usually, a frame sequence of the contrast-enhanced images of the prostate is available and the MBs detected using localization techniques, have to be linked in sequential frames in order to create the tracks of each MB and thus the vessels in which the MBs are flowing into. Several Algorithms have been developed for dealing with the tracking problem, mainly divided in two sub-categories, the deterministic and the probabilistic. The deterministic approach is assumed to be a more conservative method for dealing with tracking and it is based on the optimization of the assignment problem like the Nearest-Neighbor algorithm, after having accurately localized the targets. The probabilistic approaches, on the other hand, have been recently introduced to deal with the tracking problems and it seems that they lead to more accurate and reliable results than the previous ones, since they are based on the prediction of the trajectory using the prior knowledge of measurements like locations or velocities, thus creating realistic probabilities of a certain MB to be linked with another MB. In this study a new tracking algorithm is introduced, the BM3D plus Rho, which utilizes the correlation between MBs in sequential frames to form links inside tracks. Of course, a thorough investigation of MB size and other characteristics is preceded. The new algorithm uses data taken from manually collected tracks in a sample of the population in order to optimize the linking procedure on a link-based level. A new detection filter is also added which leads to even more accurate localizations. During the analysis, an evaluation procedure is taking place using synthetic data produced by an algorithm, and thus a more robust comparison can be achieved. In this study, It was found that the vector angle correlation between MBs inside the same track range from 0 to 23 (angle in degrees) for the sample and dataset SRI001, which of course can be used in other datasets such as SRI010, in which the resulting maps were clearly improved even if the maximum correlation value is not know from a respective sample, like in SRI001. Resulting track number maps, velocity maps and blood flow maps show that the vessels can be clearly separated and the noisy areas have been reduced compared to the previous version of the algorithm. Thus the micro-vascularity of the prostate in both datasets with different MB size distributions and PSFs is depicted clearly, and of course enhanced correctly in the expected areas. It was found also, that the long tracks which the algorithm calculated do not locate inside the cancer area, but in the healthy regions, and this information is important for assessing also the differences between the cancer and the healthy area. The detection due to the filter showed an almost 2% improvement in the detection part. The tracking was improved by a significant percent since the vessels in the maps are very well structured and also the areas which contain already confirmed vessels have greater amplitude than before. The mean link per track has risen about 6% while the total tracks and links formed have risen in SRI001 by 5.2% and 11.9% respectively, and the fact that the high density areas are enhanced, is a strong indicator that these rise in links and tracks includes correct additions.
Open Access
Modeling of the pathway of multiciliated cells' differentiation
(2022-11-10) Γκάντζου, Βασιλική; Gkatzou, Vasiliki
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Multiciliogenesis constitutes an important biological process in which progenitor cells differentiate into multiciliated cells (MCCs). These cells are located in various biological systems, performing important biological functions such as: ensuring the circulation of cerebrospinal fluid in CNS (Central Nervous System), removing extraneous pollutants from the respiratory tract, transporting gametic cells during fertilization and many others. The aim of this diploma thesis is to study multiciliogenesis at the level of protein interactions. We examine whether our designed mathematical model is capable enough of describing the behavior of the proteins we have chosen as key factors of this biological phenomenon. More specifically, our mathematical model consists of ordinary differential equations (ODEs), each one expresses the rate of change in the concentration of one of the regulatory proteins: Geminin, Lynkeas, McIdas. For the parameter estimation of the model, we use experimental data and a calculated estimator as a comparison measurement. The results of the simulations we run, show that the designed for Geminin equation verifies with great precision qualitatively and quantitatively its behavior, as it is presented on the experimental data. On the other hand, the designed system of Lynkeas/McIdas equations, while qualitatively seems to follow the behavior seen in the experimental data, failed to quantitatively describe the experimental data. In this work, we decide to examine the simplest form of this mathematical model, where in the system of Lynkeas/McIdas equations, we integrate the negative effect of McIdas to Lynkeas in the simplest form. More complex forms of equations may describe more precisely the behavior of these proteins in the biological phenomenon under study.
Open Access
Physical breast phantoms for X-ray imaging employing 3D printing techniques
(2023) Πετράι, Άντζελα; Petrai, Antzela
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Cancer is one of the most severe diseases, and many studies have been conducted to investigate possible treatments for it. Cancer is characterized by abnormal cell growth and the ability to invade tissues and distant organs. Breast cancer is the leading cause of cancer death in women worldwide and the risk factors may vary according to several conditions. Menarche and the menstrual cycle, childbearing, menopause, diet, and exercise are some of these factors. The female breast is composed of adipose, glandular, and soft tissues and lymph nodes which create the lymphatic route, which is the main route for breast cancer metastasis. Breast cancer has always been studied by the scientific world and combined with the constant evolution of technology, important tools have been developed in order to detect and diagnose cancerous tumors. Conventional mammography and digital breast tomosynthesis are specialized medical imaging devices that display these abnormal masses of tissue. Three-dimensional printing is another excellent example of the evolution in the biomedical field, providing several applications. Physical breast phantoms are one of them. Physical breast phantoms are physical models of the breast developed by ‘mimicking’ materials to assess the image quality of the breast. This project mainly focuses on the study of the appropriate materials, suitable for the development of physical breast phantoms for breast X-ray imaging. Six thermoplastic materials were investigated and printed by employing the fused deposition modeling technique of 3D printing and two photopolymer resins by employing the stereolithography technique of 3D printing. 3D cubes made of ABS, PLA, PLA_Pro, Nylon, CPE, PET_G, Clear, and Purple were printed for optimal breast tissue imaging based on their attenuation coefficient (μ) and phase contrast. The X-ray exposure took place at Freiburg University Hospital and have been studied back at University of Patras.
Open Access
Development of virtual reality (VR) graphical user interface for learning the human body
(2023-02-10) Αλεξόπουλος, Δημήτριος; Alexopoulos, Dimitrios
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
In this thesis we created a virtual environment for the users and a graphical user interface. Based on this environment a user can see the different parts of the human body. The circulatory system, the muscles, the nervous system, and the rest of the elements that make up the human body will be able to advance the user. The users have full control over what they see. Using virtual reality (VR) the users can see the human body unfold before them. They can rotate, grab, zoom and examine the parts of the human body in detail. After the creation of the app an evaluation was performed. During this evaluation the factors that affect the presence in virtual environments were measured. Also, an SUS questionnaire was used to measure the system usability. In total, 21 participants took place in the evaluation and filled the questionnaire. They results are interested and showed that, users who had previous virtual experiences performed better in our virtual environment. Our app is placed in a good place in the system usability scale through the SUS questionnaire. After the evaluation and the results, we performed some changes in the app to make users have a better experience.
Open Access
Current insight into kidney fibrosis and the role of EGFR as a potential therapeutic target
(2023-02-17) Κουκουτσίδη, Παναγιώτα; Koukoutsidi, Panagiota
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
The epidermal growth factor receptor (EGFR) is a member of the ErbB/HER family of receptors and its expression can be detected in almost every tissue of the human body. EGFR is a receptor tyrosine kinase with 11 known ligands. Over the years, researchers have conducted numerous experiments to determine the structure and the receptor’s potential implications in human physiology and pathophysiology. Renal fibrosis is the final common manifestation of a wide variety of chronic kidney diseases such as diabetic and obstructive nephropathy. Chronic kidney disease carries significant impact for the patients’ lives and its management poses a challenge for the physicians and the healthcare systems globally, especially due to its high prevalence. Τhis thesis presents a description of the normal ECM, the fibrotic process and its major mediators. Hereupon and based on the current literature, researchers argue that sustained or dysregulated activation of EGFR leads to renal fibrosis via the following mechanisms: a) activation and increased expression of TGF-β1, b) arrest of epithelial cells in the G2/M phase of cell cycle, and c) excessive production of cytokines and chemokines. Furthermore, the role of two EGFR ligands, amphiregulin and heparin-binding EGF, in the fibrotic process is explained. EGFR could be used as a therapeutic target for the treatment of chronic kidney disease. Nevertheless, extensive research has yet to be conducted to elucidate the exact molecular pathways implicated in EGFR activation. The aim of the thesis is to lay emphasis on the structural and functional complexity of the kidney and to explain the most prominent information about EGFR along with its role in chronic kidney disease. It also aims to highlight the absence of clinical trials that test specific anti EGFR agents as potential therapeutic agents for renal fibrosis. The interdisciplinary approach that was followed is essential for every scientist who wishes to dive into research and address elaborate clinical challenges.
Open Access
Smart grid management on distributed generation systems with RES and storage units
(2023-03-01) Αλεξάκης, Ζάιντ; Alexakis, Zaint
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
The rapid integration of renewables into the daily production schedule has greatly increased the complexity of today’s contemporary power systems. These sources suffer significantly from variability in terms of production due to their large dependance on ambient conditions. As the main purpose of a power system is to ceaselessly supply the demand, in a supervised manner, renewables are usually installed in systems in ways that facilitate cooperation between them and conventional power sources. These systems are known as microgrids and they combine distinct renewables and conventional power sources to either supply local demand or inject power to the grid. The introduction of such complex systems has also led to the need of proper control algorithms that can accommodate their performance. The general notion of a microgrid is not a novel term, but had been first introduced in the late 1950s. Nevertheless, the conventional control systems that have been developed, mainly dismiss dynamic response and unfortunately these assumptions may lead to a system failure due to unaccounted parameters. In this frame, researchers mainly focused on model-based analysis and development of model-based control algorithms, that regulate these contemporary power systems dynamically, while only making mild assumptions that do not significantly restrict the operation bounds of the final system. Furthermore, the results of the control design are also exploited to appropriately select system parameters that can facilitate its operation and improve the response of the applied control scheme. The proportional and integral controllers constitute the main blueprint of these controllers and have been repeatedly proven to be quite efficient when regulating power systems, but without proper analysis, they may fail to control more complex installations such as those of the microgrids. Thus, a proper stability analysis is important when applying any type of control scheme that aims to regulate specific states of a larger system. Even though PI-based control schemes are usually able to achieve the control design goals, they unfortunately suffer from lack of adaptation and when they are applied in more complex systems, where strict transfer functions cannot be derived, it is almost impossible to control parameters such as overshoots, oscillations or even settling time. Solution to this problem is provided with the introduction of Artificial intelligence. More specifically, intelligent controllers such as neuro-fuzzy techniques and Neural Networks are able to adapt their output in a way that minimizes specific cost functions. Unfortunately, though, they lack vital stability foundations and that’s the main reason why researchers have not yet introduced effective AI-based control schemes. In this frame, main purpose of this thesis is to design, control and implement a novel microgrid that combines distinct renewable power sources that are regulated by an elaborate energy storage system. The microgrid consists a Permanent Magnet Synchronous Generator-based wind-turbine and a PV panel farm. The microgrid operates in two unique modes known as grid-following and grid-forming. In the former, the microgrid control design goal is to inject set amounts of active power to the grid, while the power sources are regulated to operate in maximum power point mode. In grid forming mode, the microgrid’s sole purpose is to supply local loads under nominal voltage and frequency conditions, whereas the power sources proportionally share the load power through a novel droop technique. Details on the modeling and design of the interface of the power system that provides the ability to control and interconnect the renewable power sources are also provided. Furthermore, based on the equivalent average model, a rigorous control system is developed that is based on the highly-efficient cascaded-PI scheme and relies on the time separation principle. Finally, to prove the efficiency of AI-based controllers, suitable Neural Networks were properly trained, under various circumstances, to improve the transient response of the conventional control technique. Hence, simulation results pertaining the response of the microgrid that took place on Matlab’s Simulink virtual environment, are provided for both the cascaded-PI scheme-based system and the Neural network one, to facilitate their comparison, where it is found that the later significantly, improves the system transient response and therefore the potential of AI-control algorithms on power system applications is established.
Open Access
Ανάλυση και έλεγχος ηλεκτρομηχανικού συστήματος έλξης με ελεγχόμενη υποστήριξη υπερπυκνωτή
(2023-04-06) Λαμπίρης, Σπυρίδων; Lampiris, Spyridon
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Η ηλεκτροκίνηση κερδίζει συνεχώς έδαφος σε παγκόσμιο επίπεδο και τείνει να κυριαρχήσει έναντι των θερμικών κινητήρων. Το μεγαλύτερο μειονέκτημά της (και μάλλον το μοναδικό ) είναι η μικρή αυτονομία λόγω των συσσωρευτών. Προς λύση αυτού του θέματος διεξάγεται συνεχώς έρευνα σε παγκόσμιο επίπεδο με ενθαρρυντικά αποτελέσματα. Η παρούσα μεταπτυχιακή εργασία μελετά τη συμπεριφορά ενός Ηλεκτρομηχανικού Συστήματος Έλξης με Ελεγχόμενη Υποστήριξη Υπερπυκνωτή. Πρόκειται στην ουσία για την τροφοδότηση από συσσωρευτή και τον έλεγχο μέσω ηλεκτρονικών διατάξεων ελέγχου ενός σύγχρονου κινητήρα μόνιμου μαγνήτη που χρησιμοποιείται στα ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Η διάταξη υποστηρίζεται από υπερπυκνωτή για κάλυψη επιπλέον ισχύος. Όσον αφορά τη δομή της εργασίας, αρχικά παρουσιάζεται μια ιστορική αναδρομή της ηλεκτροκίνησης όπου και γίνονται σαφής οι συνθήκες επικράτησης της ηλεκτροκίνησης στις μέρες μας. Ακολουθεί το μια ανάλυση των χαρακτηριστικών και των συσσωρευτών που χρησιμοποιούνται στην ηλεκτροκίνηση και των αντιστροφέων που χρησιμοποιήθηκαν στο σύστημα που υλοποιήθηκε. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά των σύγχρονων κινητήρων μόνιμου μαγνήτη και του διανυσματικού ελέγχου που αποτελεί μέθοδο ελέγχου των κινητήρων αυτών. Στη συνέχεια αναλύεται η δομή και η λειτουργία των υπερπυκνωτών. Τέλος παρουσιάζονται τα δομικά χαρακτηριστικά του υλοποιηθέντος συστήματος και τα αποτελέσματα της προσομοίωσής του.
Open Access
Μελέτη και ανάλυση αποτελεσμάτων πλήγματος κεραυνού σε ανεμογεννήτρια
Νταλούκας, Απόστολος; Αλεξανδρίδης, Αντώνιος; Πυργιώτη, Ελευθερία; Ζαχαρίας, Θωμάς; Ntaloukas, Apostolos
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας αποτελεί η εξομοίωση της θεμελιακής γείωσης ανεμογεννήτριας, εγκατεστημένης στο νησί Νάξος της Ελλάδας. Σκοπός της εργασίας είναι η μελέτη της συμπεριφοράς της θεμελιακής γείωσης της ανεμογεννήτριας, συμπεριλαμβανομένου και χωρίς το πλέγμα γείωσης σε κεραυνικά πλήγματα και η ανάλυση των κυματομορφών των τάσεων που αναπτύσσονται στα διάφορα μέρη της γείωσης. Επιπλέον, αναλύονται οι βηματικές τάσεις που αναπτύσσονται στην ανεμογεννήτρια και στο πλέγμα γείωσης και κρίνεται κατά πόσο είναι επικίνδυνο για τον άνθρωπο να βρίσκεται στα συγκεκριμένα σημεία σε περίπτωση κεραυνού. Στην παρούσα εργασία λαμβάνεται υπόψη και το φαινόμενο του ιονισμού του εδάφους. Για την εξομοίωση των συστημάτων γείωσης, χρησιμοποιήθηκε το μοντέλο της κυκλωματικής προσέγγισης, σύμφωνα με το οποίο τα ηλεκτρόδια γείωσης παριστάνονται μέσω κατανεμημένων τμημάτων, τα οποία αποτελούνται από εν σειρά επαγωγές και αντιστάσεις καθώς και εγκάρσιες αγωγιμότητες και χωρητικότητες. Το ισοδύναμο κύκλωμα δημιουργήθηκε στο πρόγραμμα εξομοίωσης ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων EMTP, μέσα από το οποίο προέρχονται και οι αντίστοιχες κυματομορφές. Οι τιμές των διαφόρων μεγεθών υπολογίστηκαν με τη βοήθεια του Microsoft Excel.
Open Access
Ανάπτυξη και εγκατάσταση μετρητικού συστήματος επί φωτοβολταϊκού πλαισίου στέγης κτηρίου και αναλυτική μελέτη των θερμικών φαινομένων
Κλαδάς, Αναστάσιος; Kladas, Anastasios
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Ο σκοπός αυτής της εργασίας ηταν η μελέτη των θερμικών φαινομένων στα φωτοβολταϊκά πάνελ, εστιάζοντας στις διάχυτες θερμοκρασίες που μπορούν να προκύψουν στην επιφάνειά τους. Για να γίνει αυτή η έρευνα, υλοποιήθηκε ένα μετρητικό σύστημα συλλογής δεδομένων στα φωτοβολταϊκά πάνελ που βρίσκονται στην ψηλότερη οροφή του πανεπιστημίου KU Leuven, όπου βρίσκεται στην πόλη του Βελγίου, Γάνδη. Τα συλλεχθέντα δεδομένα, χρησιμοποιήθηκαν στην εξέταση της σχέσης θερμοκρασίας μεταξύ των φωτοβολταϊκών κυψελών και πίσω επιφάνειας των πάνελ, χρησιμοποιήθηκαν ως αναφορά για την σύγκριση ορισμένων από τα πιο δημοφιλή μοντέλα εκτίμησης της θερμοκρασίας των φωτοβολταϊκών, καθώς και για την ανάλυση και εξαγωγή συμπερασμάτων πάνω στις διάχυτες θερμοκρασίες ενός πάνελ. Βάσει των παραπάνω, εφαρμόστηκαν δύο εμπειρικά μοντέλα εκτίμησης του εύρους των θερμοκρασιών πάνω σε ένα πάνελ και υπολογίστηκε με καλή ακρίβεια η μεγίστη και η ελάχιστη θερμοκρασία.
Open Access
PLA-GNPs scaffolds by FDM 3D printing : construction, surface modification and cellular response for bone tissue engineering
Mirkovits, Milka Anna; Μίρκοβιτς, Μίλκα Άννα
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
The aim of this thesis is the fabrication of accurate 3-dimentional polylactic acid scaffolds (PLA) reinforced with graphene nanoplatelets (GNPs) by fused deposition modeling 3D printing (FDM 3D printing) with well-defined different pore sizes, as well as their surface modification by hydroxyapatite deposition to study the cellular response in bone tissue engineering applications. First, the scaffolds underwent compression tests to study the mechanical behavior of the reinforced PLA-GNPs scaffolds in comparison with the non-reinforced PLA scaffolds. Compact samples were also subjected to compression tests to study the mechanical behavior of the material without taking into account the porosity. The experiments did not show change in the modulus of elasticity of both scaffolds and the solid specimens between the reinforced PLA-GNPs and those of the unreinforced PLA. This is probably due to the small percentage of reinforcement (1%) as well as the fact that the two filaments (PLA and PLA-GNPs filaments), were obtained from different manufacturers. Ιt should be noted that the GNPs dispersion and thickness are not published by the manufacturer. Next, the scaffolds were superficially modified by deposition of hydroxyapatite, the main mineral component of higher mammals. The deposition was done from calcium phosphate solutions supersaturated with respect to hydroxyapatite at constant solution supersaturation. Finally, the cellular response of the enhanced scaffolds was studied with an MTT cell proliferation test. As a conclusion, both the modified scaffold models do not present cytotoxicity and particularly the modified PLA-GNPs scaffolds with 500μm pore size seem to induce cell proliferation.
Open Access
Separating a mixture of quasi-periodic componets
Θεόδωρος, Μπερμπερίδης; Theodoros, Bermperidis
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
In many biomedical engineering applications that involve simultaneous recordings of multiple biological signals we want to extract the original signals from the observed mixtures. Due to the quasi-periodic nature of many of these biological processes, such as the heart and lung activity, we inevitable arrive to the problem of Periodic Component Analysis. We will show that this is a very special case of a broad spectrum of problems, what is known for decades as Blind Source Separation (BSS). We developed methods that attempt to solve this problem by taking into account the periodic nature of the signals as well as the realistic limitations when attempting to solve this problem in real life scenarios, specifically in the case of simultaneous recordings of heart and lung acoustic signals , where the nature of signal transmission in the human body requires a more sophisticated model.
Open Access
Development of an X-ray image processing and diagnosis tool for breast imaging using deep learning neural networks
Χατζάκης, Δημήτριος; Chatzakis, Dimitrios
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Recently a multitude of machine learning methods and deep learning architectures have been under development for deployment in the field of medical imaging. Presented forward, a thorough analysis of breast cancer imaging analysis techniques is done with focus on the use of AI. Methods achieving results of highest accuracy of breast tumor segmentation and classification are presented with the aim of developing a robust, accurate and efficient deep learning architecture, to aid medical doctors accurately detect malignancies in an early stage. Extensive research with the inclusion of more than 350 related published papers was performed. It contained results published between 2016 to 2020 that resulted in a review of selected models, all at the vanguard of state-of-the-art progress. One easy to use, customizable and very efficient architecture, that of the UNet, was selected for benchmarking to find the optimal hyperparameter tuning and layer optimization. Two different public datasets were tested, both quantitatively and qualitatively, the MIAS and the CBIS-DDSM. The optimal results discovered for the UNet are a four-layer downsampling stream with 64 initial filters and a dropout of 0.3. Obtained results are presented in which although tumors are detected in most of the cases , other regions ,mainly in the breast’s edges, are miss detected as suspicious areas. Further work could improve on it with the addition of one or more of backbone networks in the UNet architecture.
Open Access
Ανάλυση δραστηριότητας χρήστη σε πραγματικό χρόνο βασισμένη στο φορτίο μνημών eMMC και στην δομή του File System
Μήλας, Κωνσταντίνος; Milas, Konstantinos
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία υλοποιούμε ένα ολοκληρωμένο σύστημα ανάλυσης δραστηριότητας ενός χρήστη σε πραγματικό χρόνο (Real-Time), βασισμένη στο φορτίο μνημών eMMC και την δομή του File System. Οι eMMC είναι μνήμες που αποτελούνται από μια NAND flash μνήμη και έναν Controller. Χρησιμοποιούνται κατά κύριο λόγο σε φορητές συσκευές, Internet of Things, Embedded συστήματα και κινητά τηλέφωνα. Το File System καθορίζει τον τρόπο οργάνωσης και τη δομή δεδομένων, την οποία το Λειτουργικό Σύστημα χρησιμοποιεί, για να προσπελάσει τα δεδομένα σε ένα μέσο αποθήκευσης. Σε αυτήν την διπλωματική εργασία γίνεται αξιοποίηση του FAT32 – ένα από τα πλέον διαδεδομένα File Systems με ευρεία χρήση σε πολλές συσκευές αποθήκευσης – σε συνδυασμό με το eMMC Specification για την ανάλυση της δραστηριότητας ενός χρήστη σε επίπεδο εφαρμογών. Αξιοποιώντας τα σήματα της διεπαφής του eMMC και την δομή του FAT32, υλοποιούμε ένα ολοκληρωμένο σύστημα με το οποίο μπορούμε να εντοπίσουμε και να αξιολογήσουμε την δραστηριότητα του χρήστη που αλληλοεπιδρά με ένα μέσο αποθήκευσης, μέσω των αλλαγών που γίνονται στο File System. Τα δεδομένα στην διεπαφή του eMMC καταγράφεται σε πραγματικό χρόνο, αναλύεται η δομή τους, προσδιορίζονται οι αλλαγές που πραγματοποιούνται στο File System, και εξάγονται ακριβή συμπεράσματα για την δραστηριότητα του χρήστη. Η δημιουργία μιας εφαρμογής Linux που παρουσιάζει την δραστηριότητα του χρήστη, καλύπτεται εις βάθος στην εργασία αυτή.
Open Access
Τεχνικές εξοικονόμησης ενέργειας σε περιβάλλον έξυπνης πόλης
Χριστοφόρου, Ναταλία; Κουμπιάς, Σταύρος; Αλεξανδρίδης, Αντώνιος; Χούσος, Ευθύμιος; Christoforou, Natalia
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Τα φώτα των δρόμων είναι ίσως ο μεγαλύτερος καταναλωτής ενέργειας στις πόλεις. Προκειμένου λοιπόν να εξοικονομήσουμε ενέργεια στις μελλοντικές “έξυπνες” πόλεις, προτείνεται στην εργασία αυτή η σχεδίαση ενός ευφυούς συστήματος φωτισμού δρόμου που βασίζεται σε λαμπτήρες LED και στις τεχνολογίες πληροφορίας και ασύρματης επικοινωνίας. Το προτεινόμενο αυτό σύστημα ευφυούς φωτισμού του δρόμου μπορεί να ανιχνεύσει το φως της ημέρας και την ύπαρξη κίνησης (είτε οχήματος είτε πεζού) στο δρόμο και να διαφοροποιήσει την ένταση των λαμπτήρων LED σύμφωνα με τη ροή της κυκλοφορίας. Εάν σχεδιαστεί λοιπόν και εγκατασταθεί ένας έξυπνος φωτισμός δρόμου στις πόλεις, τότε μπορεί να εξοικονομηθεί πολύ ενέργεια και ταυτόχρονα θα μειωθεί σημαντικά και το κόστος συντήρησης σε σχέση με τα παραδοσιακά συστήματα φωτισμού. Το σύστημα αποτελείται από ένα Raspberry Pi 3, που είναι ο κεντρικός υπολογιστής και λειτουργεί ως web server, τρία Zolertia Re-Motes, τα οποία είναι υπεύθυνα για την επικοινωνία μεταξύ των τριών λαμπτήρων φωτισμού του δρόμου αλλά και μεταξύ των λαμπτήρων και του Raspberry Pi, και τέσσερα ποτενσιόμετρα, εκ των οποίων τα τρία χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες κίνησης και το τέταρτο ως αισθητήρας φωτός. Πιο αναλυτικά στην εργασία αυτή θα δούμε τα εξής: Το κεφάλαιο 1 της εργασίας αυτής χρησιμεύει ως μια σύντομη εισαγωγή στο θέμα με το οποίο θα ασχοληθούμε. Στην ενότητα αυτή λοιπόν γίνεται αναφορά στις έξυπνες πόλεις, στο φωτισμό των δρόμων και στους λόγους για τους οποίους αυτός πρέπει να εκσυγχρονιστεί, όπως επίσης και στους τρόπους με τους οποίους μπορεί να γίνει αυτό. Τέλος, δίνεται και μια σύντομη περιγραφή του πειραματικού σκέλους της εργασίας. Το κεφάλαιο 2 αναφέρεται με περισσότερες λεπτομέρειες στον φωτισμό του δρόμου. Εδώ, λοιπόν, παρουσιάζονται κάποιοι χρήσιμοι κοινοί όροι για το φως, τα χαρακτηριστικά που πρέπει να έχει το ιδανικό φως δρόμου, οι λαμπτήρες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στον οδικό φωτισμό και τα στοιχεία που διαμορφώνουν το κόστος του φωτισμού δρόμου. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται αναλυτικά οι συσκευές και οι τεχνολογίες που χρησιμοποιήθηκαν στο σύστημα έξυπνου φωτισμού. Θα δούμε λοιπόν τι ακριβώς είναι τα Zolertia Re-Motes, ποια είναι τα χαρακτηριστικά του Raspberry Pi, ποιοι αισθητήρες φωτός και κίνησης μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα τέτοιο σύστημα, και τέλος θα αναφερθούμε και στο πρωτόκολλο ασύρματης επικοινωνίας 802.15.4. Το κεφάλαιο 4 έχει ως θέμα το λειτουργικό σύστημα Contiki, το οποίο “τρέχει” στα Zolertia Re-Motes. Ειδικότερα παρατίθενται τα βασικά χαρακτηριστικά του, αναλύεται ένα απλό παράδειγμα κώδικα για να γνωρίσουμε πως λειτουργούν οι διεργασίες στο Contiki, και παρουσιάζεται η στοίβα Rime. Στο κεφάλαιο 5 παρουσιάζεται το σύστημα έξυπνου φωτισμού που σχεδιάσαμε και υλοποιήσαμε στην εργασία αυτή. Συγκεκριμένα, θα δούμε την αρχιτεκτονική και τη λογική του συστήματος, όπως επίσης τον κώδικα των Zolertia Re-Motes και το πρόγραμμα για την αποθήκευση πληροφοριών σε μία βάση δεδομένων. Στο κεφάλαιο 6 χρησιμεύει ως επίλογος και σε αυτό παρατίθενται τα συμπεράσματα στα οποία καταλήξαμε από τη διεξαγωγή της συγκεκριμένης εργασίας.
Open Access
Ανάπτυξη στρατηγικών ελέγχου για τον καταμερισμό της ισχύος στους αντιστροφείς μικροδικτύου
Παπαγεωργίου, Παναγιώτης; Αλεξανδρίδης, Αντώνιος; Βοβός, Νικόλαος; Τζες, Αντώνιος; Papageorgiou, Panagiotis
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Στόχος της παρούσας εργασίας αποτελεί η ανάπτυξη στρατηγικών ελέγχου για τον καταμερισμό της ισχύος μεταξύ των αντιστροφέων ενός μικροδικτύου. Επιπροσθέτως, υλοποιείται η εφαρμογή ελέγχου καταμερισμού της ισχύος σε αυτόνομο σύστημα που περιλαμβάνει παράλληλους αντιστροφείς. Για την επίτευξη του σκοπού αυτού, χρησιμοποιήθηκε έλεγχος μέσω χαρακτηριστικών καμπυλών στατισμού (Droop control), ο οποίος περιλαμβάνει βρόχους ελέγχου ενεργού ισχύος- συχνότητα (P-f) και αέργου ισχύος-τάσης (Q-V). Αρχικά, έγινε μια εισαγωγή στις έννοιες του μικροδικτύου και της κατανεμημένης παραγωγής, καθώς και στην επίδραση που έχει η εφαρμογή τους στα υπάρχοντα δίκτυα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. Ακόμη, παρουσιάζεται αναλυτικά η βασική δομή ενός μικροδικτύου αλλά και οι καταστάσεις λειτουργίας του. Ο έλεγχος ενός μικροδικτύου αποτελεί βασική προϋπόθεση για την ευσταθή, ασφαλή και ενεργειακά και οικονομικά βέλτιστη λειτουργία του. Στο πλαίσιο αυτό, έγινε μια περιγραφη της δομής του ιεραρχικού ελέγχου, ο οποίος υπόσχεται πολυεπίπεδη και ανεξάρτητη εφαρμογή του ελέγχου σε όλους τους τομείς ενός μικροδικτύου. Εν συνεχεία, συνοπτική αναφορά έγινε στους μετατροπείς ισχύος, με ιδιαίτερη έμφαση στους αντιστροφείς, που διαδραματίζουν τον ρόλο της διεπαφής των μονάδων κατανεμημένης παραγωγής. Για τον καταμερισμό της ισχύος μεταξύ των αντιστροφέων, αναπτύχθηκαν διάφορες στρατηγικές ελέγχου μέσω στατισμού, οι οποίες διαφέρουν μεταξύ τους ανά περίπτωση και εφαρμόζονται με βάση τα χαρακτηριστικά του ελεγχόμενου συστήματος και της επιθυμητής συμπεριφοράς του. Επίσης, υλοποιείται η προσομοίωση ενός συστήματος δύο παράλληλων αντιστροφέων οι οποίοι μοιράζονται ένα κοινό φορτίο. Η εφαρμογή του σχήματος τοπικού ελέγχου κάθε αντιστροφέα παρουσιάζει αξιόλογα αποτελέσματα. Σε τελικό επίπεδο, παρουσιάζονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάπτυξη των γενικότερων στρατηγικών ελέγχου καταμερισμού της ισχύος αλλά και της εφαρμογής του ελέγχου στατισμού στο ειδικότερο σύστημα που εξετάσθηκε.
Open Access
Διαχείριση ενέργειας για οικονομία και ποιότητα ζωής σε επίπεδο ηλεκτρικής εγκατάστασης σπιτιού και επιχείρησης με χρήση ώριμων και πιστοποιημένων διατάξεων και συσκευών
Φωτόπουλος, Ευάγγελος; Χούσος, Ευθύμιος; Κουμπιάς, Σταύρος; Καλύβας, Γρηγόριος; Fotopoulos, Evaggelos
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Σκοπός της παρούσας Διπλωματικής εργασίας είναι να δημιουργήσουμε μία διάταξη με την οποία θα μπορούμε να ελέγχουμε ηλεκτρικά φορτία από απόσταση σε επίπεδο κατοικίας ή επιχείρησης με στόχο την εξοικονόμηση ενέργειας και την καλύτερη ποιότητα ζωής των ανθρώπων, μετατρέποντας το κτίριο κατά το μέτρο του δυνατού σε «έξυπνο». Στην υλοποίηση αυτού του συστήματος χρησιμοποιήσαμε την πλακέτα Raspberry Pi, η οποία είναι η «πύλη» επικοινωνίας μεταξύ του κτιρίου και του «έξω» κόσμου μέσω του Διαδικτύου. Η δομή και το περιεχόμενο της εργασίας αναλύονται ακολούθως: Στο Κεφάλαιο 1 πραγματοποιείται μία εισαγωγή στα έξυπνα κτίρια και τις εφαρμογές τους, καθώς και ο ρόλος του Internet of Things. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η συσκευή Raspberry Pi, τα τεχνικά χαρακτηριστικά του και το λογισμικό που χρησιμοποιεί για έλεγχο συσκευών. Στο Κεφάλαιο 3 αναλύεται το υλικό-συσκευές (hardware) που χρησιμοποιήθηκαν στην παρούσα εργασία ( Raspberry Pi 3 Model B, 8 relay module, jumper wires). Στο Κεφάλαιο 4 παρουσιάζεται η παραμετροποίηση του υλικού (hardware) και του λογισμικού (software), για την υλοποίηση της διάταξης, δηλαδή η εγκατάσταση του λογισμικού και οι συνδέσεις των συσκευών. Στο Κεφάλαιο 5 παρουσιάζονται αναλυτικά οι τρόποι με τους οποίους υλοποιήσαμε την εφαρμογή μας και περιγράφονται τα εργαλεία (πλατφόρμες) τα οποία μας βοήθησαν στην ολοκλήρωσή της. Στο Κεφάλαιο 6 παρουσιάζονται συμπερασματικά τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του κάθε τρόπου υλοποίησης, γίνεται σύγκριση μεταξύ τους και στο τέλος προτείνονται κάποιες προσθήκες-βελτιώσεις για την επέκταση της εφαρμογής.
Open Access
Using eye-tracking in educational games and its importance in data analysis
Κουτρουμάνη, Μαρία; Koutroumani, Maria
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
The domain of educational games has occupied the academic community for decades. Researchers are trying to embed pedagogical activities in computer games that were originally aimed at entertainment. However, the pedagogical potential of games is still under consideration as there is limited evidence that players acquire knowledge from a game of such kind. Traditionally newly acquired knowledge is assessed using pre- and post-game questionnaires or by tracking and analyzing student performance in the game. Recently, researchers have attempted to enrich their observations on student learning by analyzing data about the visual behavior of students during game play to take advantage of the non-intrusive process of eye-tracking and the unbiased nature of human gaze (vision is a process we cannot consciously control). Gaze data are collected through eye-tracking devices that record eye fixations and saccades and can be visually presented in easily conceivable ways (heatmaps, gaze plots, clusters, etc.) that reveal learner visual activity in front of a screen.  One of the major challenges in this approach is the interpretation of recorded visual behavior data and the way they correlate with the learning process. The subject of this thesis is to investigate the use of eye-tracking technology and produced visualizations for studying the way primary school students interact with a multiplication game. Τhe thesis starts with the definition of the study objectives and the main terms on the topic. Then, it continues with a literature review based on existing educational games and cognitive learning theories. Chapter 3 is dedicated to educational games as a mean of distance learning. In Chapter 4 there is the description of the educational game that the experiment based on it, previous existing methods, and presentation of the thesis experiment with the eye tracker. Furthermore, this is the chapter in which data analysis and correlation with existing theories takes place. The thesis comes to an end with Chapter 5 that presents the main conclusion of the study, limitations and proposals for future work.
Open Access
Μοντελοποίηση και εξοικονόμηση ηλεκτρικών καταναλώσεων στα πλαίσια του έξυπνου ενεργειακού δικτύου
Κωνσταντινίδης, Νικόλαος; Χούσος, Ευθύμιος; Κουμπιάς, Σταύρος; Μπίρμπας, Αλέξιος; Konstantinidis, Nikolaos
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Τα Έξυπνα Δίκτυα Ενέργειας αποτελούν την εξέλιξη των συμβατικών δικτύων ενέργειας με την εφαρμογή των νέων τεχνολογιών των υπολογιστών και των τηλεπικοινωνιών, αλλά κι των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Μετά από την οργάνωση των δικτύων σε μικροδίκτυα, την εφαρμογή έξυπνων μετρητών σε επίπεδο καταναλωτών και όχι μόνο, θα γίνει δυνατή η συνεχής παρακολούθηση των αναγκών του δικτύου και με κατάλληλο χειρισμό της ενέργειας που παράγεται από τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας θα προσφέρεται καλύτερης ποιότητας ενέργεια. Για να γίνει αυτό πραγματικότητα, τα δεδομένα θα πρέπει να συλλέγονται, να αποθηκεύονται και να επεξεργάζονται μέσω μιας πλατφόρμας διαχείρισης των ενεργειακών δεδομένων κατανάλωσης, η οποία θα δίνει τη δυνατότητα παρακολούθησης της ροής φορτίου, αλλά και κάποιας εκτίμησης για το μέλλον.
Open Access
Μοντελοποίηση και ανάλυση αυτόνομων υβριδικών ενεργειακών συστημάτων με Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ)
Μεταξάς, Αλέξανδρος; Γρουμπός, Πέτρος; Βοβός, Νικόλαος; Αλεξανδρίδης, Αντώνιος; Metaxas, Alexandros
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Η παρούσα Μεταπτυχιακή Διπλωματική Εργασία πραγματεύεται το θέμα της μοντελοποίησης και ανάλυσης ενός αυτόνομου υβριδικού ενεργειακού συστήματος με την μέθοδο των Ασαφών Γνωστικών Δικτύων. Στη σημερινή εποχή της οικονομικής κρίσης και των περιβαλλοντικών προβλημάτων, οι Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) καλούνται να παίξουν πρωταγωνιστικό ρόλο στην καθημερινότητα του ανθρώπου. Ένας τρόπος εκμετάλλευσής τους είναι μέσω των Υβριδικών Ενεργειακών Συστημάτων (ΥΕΣ), με σκοπό την κάλυψη των απαιτούμενων ηλεκτρικών φορτίων σε τοπικό επίπεδο. Το θέμα αυτό αποτελεί και το κύριο αντικείμενο της συγκεκριμένης εργασίας. Όμως, για την μοντελοποίηση του συστήματος που καλείται να εξεταστεί, χρησιμοποιείται ένας σχετικά νέος τρόπος: τα Ασαφή Γνωστικά Δίκτυα (ΑΓΔ). Μέσω αυτών, παρέχεται η δυνατότητα διαμόρφωσης και ελέγχου πολυσύνθετων συστημάτων χωρίς τη χρήση ακριβών μαθηματικών κανόνων και σχέσεων, αλλά μόνο με βάση την ανθρώπινη εμπειρία και γνώση. Μάλιστα, στην παρούσα εργασία χρησιμοποιούνται και κάποιες σημαντικές βελτιώσεις στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ, για πρώτη φορά πάνω σε ένα αντίστοιχο σύστημα. Αναλυτικά, η δομή αυτής της Διπλωματικής Εργασίας έχει ως εξής: Στο 1ο κεφάλαιο, αφού γίνει μία σύντομη αναφορά στο ενεργειακό πρόβλημα, εισάγεται η έννοια των ΥΕΣ και των σημαντικότερων χαρακτηριστικών τους. Στη συνέχεια, αναλύονται οι σημαντικότερες ΑΠΕ, δηλαδή η ηλιακή, η αιολική, η υδραυλική, η ενέργεια βιομάζας, η γεωθερμία και οι κυψέλες καυσίμου. Παρουσιάζονται οι δυνατοί τρόποι εκμετάλλευσης κάθε μίας από αυτές, καθώς και τα σημαντικότερα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματά τους. Στο 2ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα ΑΓΔ. Αρχικά, δίνεται μία γενική περιγραφή τους και του μαθηματικού μοντέλου που χρησιμοποιείται, ενώ στη συνέχεια περιγράφεται αναλυτικά ο τρόπος δημιουργίας και ανάπτυξής τους. Έπειτα, γίνεται μία σύντομη αναφορά στους αλγόριθμους εκμάθησης των ΑΓΔ. Τέλος, παρουσιάζονται κάποια σημαντικά προβλήματα στην προϋπάρχουσα θεωρία των ΑΓΔ και προτείνονται διάφοροι τρόποι επίλυσής τους. Στο 3ο κεφάλαιο παρουσιάζεται το μοντέλο του συστήματος που πρόκειται να εξεταστεί. Αναλυτικά, καθορίζονται οι μεταβλητές του μοντέλου του ΑΓΔ και κατηγοριοποιούνται σε μεταβλητές εισόδου και εξόδου. Έπειτα, περιγράφεται επακριβώς η διαδικασία εύρεσης του πίνακα βαρών του ΑΓΔ και αναλύονται κάποια συμπεράσματα που εξάγονται από αυτόν. Τέλος, το πλήρες ΑΓΔ του συστήματος απεικονίζεται και σχηματικά. Στο 4ο κεφάλαιο εκτελείται η διαδικασία της προσομοίωσης. Αρχικά, παρουσιάζεται εν συντομία το λογισμικό στο οποίο αυτή θα πραγματοποιηθεί, το MATLAB, ενώ στη συνέχεια αναπτύσσεται και επεξηγείται ο κώδικας της προσομοίωσης. Έπειτα, εκτελούνται οι προσομοιώσεις, συγκρίνοντας διάφορα αποτελέσματα μεταξύ τους. Συγκεκριμένα, συγκρίνονται αποτελέσματα παρόμοιων συστημάτων σε διαφορετικές γεωγραφικές περιοχές, αποτελέσματα για το ίδιο σύστημα σε διαφορετικές ώρες λειτουργίας, αποτελέσματα συστημάτων με διαφορετικές διαστάσεις, καθώς και αποτελέσματα για διαφορετικές τιμές του εγκατεστημένου ηλεκτρικού φορτίου. Τέλος, παρατίθενται κάποια γενικά συμπεράσματα που εξήχθησαν από την παρούσα Διπλωματική Εργασία και προτείνονται οι δυνατότητες και προοπτικές συνέχισής της.
Open Access
Μελέτη βηματικής τάσης και τάσης επαφής σε φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, λόγω κεραυνικών πληγμάτων
Καραγιάννης, Βασίλειος; Πυργιώτη, Ελευθερία; Αλεξανδρίδης, Αντώνιος; Ζαχαρίας, Θωμάς; Karagiannis, Vasileios
Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)
Στην παρούσα διπλωματική εργασία αναλύονται τα μεταβατικά φαινόμενα που προκαλούνται εξ' αιτίας ενός κεραυνικού πλήγματος σε μια φωτοβολταϊκή εγκατάσταση, και πιο συγκεκριμένα η βηματική τάση και η τάση επαφής στον άνθρωπο. Στο εισαγωγικό κεφάλαιο, υπάρχουν κάποιες γενικές πληροφορίες που αξίζει να γνωρίζει ο αναγνώστης σχετικά με την ηλιακή ενέργεια, τα θετικά και τα αρνητικά της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας, την ανάπτυξη των φωτοβολταϊκών στην χώρα μας (Ελλάδα), καθώς και τα τμήματα από τα οποία αποτελείται μια πλήρης φωτοβολταϊκή εγκατάσταση. Στη συνέχεια, γίνεται εκτενής αναφορά στο φαινόμενο του κεραυνού. Περιγράφεται δηλαδή ο ορισμός του, οι υλικές συνέπειες ενός πλήγματος και η δημιουργία ενός συστήματος αντικεραυνικής προστασίας με όλα τα επιμέρους τμήματά του (στάθμη προστασίας, συλλεκτήριο σύστημα, αγωγοί καθόδου και σύστημα γείωσης). Η επόμενη ενότητα περιλαμβάνει τις επιπτώσεις ενός κεραυνικού πλήγματος στον άνθρωπο, αφού παρουσιάζεται το ισοδύναμο κύκλωμά του με αντιστάσεις και χωρητικά στοιχεία, καθώς και τα όρια του ρεύματος, της βηματικής τάσης και της τάσης επαφής, πάνω από τα οποία θεωρείται ότι υπάρχει κίνδυνος για τη ζωή του. Το πειραματικό μέρος της διπλωματικής ξεκινάει στο κεφάλαιο 4, όπου για ένα δοθέν φωτοβολταϊκό σύστημα, γίνεται η προσομοίωση και ο σχεδιασμός του πλέγματος γείωσης του συστήματος αντικεραυνικής προστασίας του στο ATPDraw. Στα κεφάλαια που ακολουθούν, βλέπουμε τα μεταβατικά φαινόμενα της βηματικής τάσης και της τάσης επαφής στον άνθρωπο για 3 διαφορετικά είδη εδάφους και για κεραυνικό πλήγμα στο άκρο και στο μέσο του πλέγματος γείωσης. Επιπλέον, εξετάζουμε και την περίπτωση τοποθέτησης κατακόρυφων ράβδων γείωσης στο πλέγμα μας. Τέλος, έχουμε τη σύγκριση αυτών των 3 περιπτώσεων σε κοινές γραφικές παραστάσεις, αλλά και τα τελικά συμπεράσματα της μελέτης αυτής της διπλωματικής εργασίας.