Det Teknisk-Naturvidenskabelige FakultetAalborg Universitet Esbjerg

2. Semester

TITEL:

Fjernstyrede fartøjer i farli-ge miljøer

PROJEKTPERIODE:

P2, forår 20101. feburar – 28. maj 2010

PROJEKTGRUPPE:

D/E-B323

GRUPPEMEDLEMMER:

Kasper JepsenThomas S. ChristensenClaus T. HansenLeif HansenChristian MaiBrian ThrysøeDaniel N. Urup

VEJLEDERE:

Bo Rohde PedersenAndrea Valente

OPLAG: 11

TOTAL SIDEANTAL: 102

SYNOPSIS:

Rapporten beskæftiger sig medfjernstyrede fartøjer i farlige miljøer,primært til inspektion af spilde- ogregnvandsinstallationer. Det sundheds-skadelige miljø forbundet med arbejdetmed spildevand samt det faktum, atmange installationer er svært tilgæn-gelige nødvendiggør anvendelse aftekniske hjælpemidler.

Manglende eftersyn og renovering afsåvel offentlige som private kloakker,medfører på sigt miljømæssige proble-mer.

Foreningen af Rådgivende Ingeniørerhar undersøgt tilstanden af den danskeinfrastruktur og givet kloakken karak-teren middel, men med en stærkt ned-adgående tendens. Der er derfor behovfor snarlig økonomisk indgriben, hvisdenne skal vendes.Dansk Byggeri opfordrer til obligato-risk inspektion af kloakken i forbindelsemed hushandel. Hvis denne opfordringefterkommes, opstår der et markantstørre marked for produkter, der kanudføre denne type opgaver.

Rapporten konkluderer, at der både erarbejdsmiljømæssigt samt økonomiskincitament ved anvendelse af fjernsty-rede fartøjer i forbindelse med kloakef-tersyn.

INDHOLD INDHOLD

Indhold

1 Forord 4

2 Indledning/Problemstilling 6

3 Analyse af problemområder 83.1 Kloak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83.2 Undersøiske rørledninger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93.3 Tanke og beholdere . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.4 Farlig industri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

4 Intermediær afgrænsning 14

5 Problemanalyse 155.1 Ansvar for vedligehold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.2 Risici ved kloakeftersyn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 175.3 Økonomi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215.4 Forsikring . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235.5 Interessegrupper . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245.6 Faktorer omkring vedligehold . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

6 Opgaveformulering 29

7 Teknologier til produkt 317.1 Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317.2 Sensorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357.3 Lokalisering . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387.4 Motorer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

8 Produktafgrænsning 458.1 Valg af teknologier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458.2 Valg af prototypekrav . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

9 Produktudvikling 489.1 Forsøg . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 499.2 Manøvreringssystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 549.3 IP-kamera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77

2/101 D/E-B323

INDHOLD INDHOLD

9.4 Software . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 789.5 Produktkonklusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

10 Opsummering 93

11 Diskussion 94

12 Konklusion 95

13 Appendix: Teknisk teori 96

14 Bilag 9714.1 Bilag rapport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9714.2 Bilag CD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

D/E-B323 3/101

1. FORORD

1 ForordRapporten er udarbejdet på Esbjerg Tekniske Institut af gruppe D/E-B323 i for-

bindelse med Projekenheden, P2. Projektet er udarbejdet på 2. semester i periodenjanuar til juni 2010 med efterfølgende eksamensseminar i juli 2010.

Projektets hovedtema er Modellernes virkelighed, hvor der tages udgangspunkt iundertemaet Modeller for dynamiske kontrolsystemer. Projektgruppen har i samrådmed hovedvejleder udarbejdet et emne, som opfylder temaets kriterier. Det endeligeprojekt omhandler Fjernstyrede fartøjer i farlige miljøer. Rapporten er formuleretsåledes, at den kan forstås af medstuderende indenfor Data/Elektronik samt personermed interesse for dette område.

Formålet med rapporten er at kunne dokumentere projektgruppens resultater ogprocesser skriftligt samt anskueliggøre udbyttet af de P2-relevante PE-kurser.

Rapporten indeholder en litteraturliste genereret i LaTeX. Referencen er angivetved [kilde 1, kilde 2,...]. I passager hvor der benyttes uddrag af programmeringskode,er dette markeret med grå baggrundsfarve. Ydermere er programmeringsbegrebermarkeret med kursivt.

I rapporten figurere adskillige illustrationer hvoraf de der oprinder fra interna-tionale kilder, derfor er blevet oversat til dansk af projektgruppen for uddybendeforklaring.

Citater er i rapporten angivet efter formen: Person udtaler: "Udtalelse"Desuden medfølger en CD-ROM som bilag, der indeholder datablade for de an-

vendte komponenter, software i form af C-programmet samt perifere bilag, som ikkefandt plads i selve rapporten. Derudover indeholder den rapporten i PDF-format.

Bilagene RP1 er placeret bagerst i rapporten. Bilag CD1-CD7 forefindes på denmedfølgende CD-ROM.

Kasper Jepsen

Claus T. Hansen

Leif Hansen

Christian Mai

Brian Thrysøe

Daniel N. Urup

Thomas Christensen

4/101 D/E-B323

1. FORORD

Tak til følgende personer:

Jørgen Rahbæk Nielsen, ingeniør, Esbjerg forsyning: for stor hjælp med oplys-ninger og materiale omhandlende kloakrenovation i Esbjerg kommune samt tak forformidling af kontakt til de øvrige aktører.

Jimmi Jensen, Chef, Trend Entreprise og Handel ApS: for forevisning og prak-tisk brug af TV-inspektionsudstyr samt supplerende oplysninger omkring udstyr ogspecifikke kloakskader.

Arne Thomsen, Salgsleder, Per Aarsleff A/S: for fremsendt Elektronisk ma-teriale omhandlende TV-inspektion, Strømpeforing og generel information omkringkloakrenovation.

Bo Rohde Pedersen, Ph.d, Esbjerg Tekniske Institut og projektgruppens ho-vedvejleder: for konstruktiv kritik og vejledning på henholdsvis det kontekstuellesamt indenfor det elektroniske område i P2-projektet.

Andrea Valente, ingeniør, Esbjerg Tekniske Institut og projektgruppens bivej-leder: for vejledning omkring softwareudvikling samt dristig godkendelse af gruppensansøgning ang. supplerende midler til projektarbejdet.

D/E-B323 5/101

2. INDLEDNING/PROBLEMSTILLING

2 Indledning/ProblemstillingI forskellige industrielle og private sektorer er der behov for inspektion i forbin-

delse med forskellige vedligeholdelsesopgaver. I forbindelse med inspektionsopgaverkan det uden de rigtige hjælpemidler være problematisk for vedligeholdelsespersonelat udføre de nødvendige inspektioner sikkert og effektivt.

For denne type inspektioner er de væsentligste problematikker; Dimensionen afinspektionsområdet hvilket har afgørende betydning for tilgængeligheden. Manuelinspektion eller vedligehold kan i disse specielle tilfælde være fysisk umuligt.

Dertil er der en forhøjet helbredsrisiko forbundet med arbejdet i kloakken. Særligtudsat er man i systemer, hvor der er skadelige stoffer, høje temperaturer, højt tryk,væsker eller lign.

Inspektioner, som ikke kan foretages, mens systemet er i drift, kan være en be-kostelig affære. Dette kan betyde nedlukning af det pågældende eller flere sammen-hængende systemer for at opnå adgang med personel. Derfor kan de ansvarlige følesig nødsaget til at udskyde de nødvendige inspektioner og derved på sigt forværreproblemet.

Det økonomiske aspekt leder til en anden relevant problemstilling. De danskekloakker har et generelt behov for renovering. Undersøgelsesinstanser har vurderet,at prisen for at bringe kloaknettet op på akseptabelt niveau vil kræve er større tocif-ret milliardbeløb. Her kan elektronisk inspektion betyde en nedbringelse af udgifterforbundet med renovering, idet et fjerstyret inspektionsfartøj kan reducere antalletaf mandetimer i kloakken.

Forskellige områder af relevans for problemstillingen:

• Fysiske dimensioner

– Rørsystemer– Ventilation– Pipelines

• Skadelige miljøer

– Kemisk industri– Petrokemi– Kloak

Indenfor disse områder er der potentiale for inspektion ved anvendelse af etfjernstyret fartøj. Dette vil muligvis løse flere af problematikkerne forbundet medmanuel inspektion.

Dette leder frem til det initierende problem:"Hvordan kan vedligehold i farlige miljøer optimeres vha. et fjernstyret fartøj?"

6/101 D/E-B323

2. INDLEDNING/PROBLEMSTILLING

I problemanalysen vil projektgruppen udvælge en konkret problemstilling, hvorvi anser et fjernstyret fartøj for værende særligt anvendeligt. Både i udvælgelses-processen af problemstillingen og i den efterfølgende produktudvikling vil der liggesvægt på at finde en løsning, der gør det muligt at opfylde de opstillede læringsmålog derved få maksimal udbytte af ny tillært teori ved at anvende denne i praksis.

D/E-B323 7/101

3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER

3 Analyse af problemområderI afsnittet vil forskellige områder med farlige miljøer udvælges for at anskuelig-

gøre evt. muligheder for optimering i forhold til økonomi. Dertil vil man undersøgehyppigheden af forekomsterne af personskade.

Der er udvalgt fire forskellige områder, som i forbindelse med vedligehold inde-holder farlige elementer eller er svært tilgængelige pga. fysiske dimensioner.

Projektgruppen vil analysere de udvalgte farlige miljøer for at tilegne sig videnomkring utilsigtede driftsomkostninger samt årsag til personskader. Dertil undersø-ges mulighederne for at nedbringe driftsomkostninger og personskader vha. inspek-tion med fjernstyret fartøj.

3.1 KloakVed bortskaffelse af spildevand anvendes der normalt et kloaksystem, der består afrør, som leder spildevandet væk til udledning eller rensning på et centralt rensnings-anlæg. Kloaksystemet er opbygget af et kompleks rørsystem, som er placeret underjordens overflade. Opbygning skaber problemer når, der opstår skader på rørerne. Imedier har man diskuteret defekte kloakkers direkte medvirken til, at vejen ovenoverer kollapset [50]

3.1.1 Problemstilling

Det sker, at der opstår et hul eller kollaps i kloakrørene, hvilket kan føre til dannelsenaf et hulrum i jorden over røret. Dette illustrer figur 3.1

Figur 3.1: Erosion af kloakrør

På grund af trykket i kloakrøret vil der ikke være noget udløb fra røret, derimodvil røret fungere som et dræn. Vandet vil søge mod hullet i røret og trække ensmule jord med hver gang, derved opstår disse hulrum i jorden. På et tidspunkt vilhulrummet svække strukturen under vejen så meget, at den ikke længere er i standtil at bære de biler eller personer, som benytter vejen, hvilket kan føre til kollaps afvejoverfladen. Selvom denne type af ulykker er sjældne, er der stadig en risiko forpersonskade, især hvis kollapset sker mens der er trafik eller personer på vejen.

8/101 D/E-B323

3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER3.2. UNDERSØISKE RØRLEDNINGER

3.1.2 Løsningsmetoder

Dannelsen af hulrummet er en langvarige proces, da det kræver tid, før vandet harflytet en betydelig mængde jord. Derfor vil det være muligt at opdage udhulningenpå et tidligt stadie ved et periodisk eftersyn. Udhulning har længe været et kendtproblem, men rørernes størrelse begrænser manuel inspektion. Dertil kommer deøvrige sikkerhedsrisici, der skal tages hensyn til herunder dannede gasser samt ilt-mangel i kloakken. Der er allerede udviklet alternative løsninger til denne opgave.En af løsningsmodellerne består af et kamera, som er placeret for enden af et kabel.Kameraet bliver ført ind i kloakken, og via kablet transmiteres billedet tilbage til etdisplay. Prisen for et system af denne type ligger på 6243,75 kr. Systemet kan sespå figur 3.2

Figur 3.2: Eksisterende løsning til kloakinspektion [1]

3.2 Undersøiske rørledningerEn rørledning bruges til at transportere mange former for gods. En undersøisk rør-ledning omtales som oftest i fagtermen "pipeline". Rørledningen har f.eks. til formålat transportere olie og gas fra boreplatforme til raffinaderier eller over strækningersom eksempelvis "Britpipe", hvor store mængder naturgas transporteres fra Norgetil England over en strækning på hele 1166km. [39]

D/E-B323 9/101

3.2. UNDERSØISKE RØRLEDNINGER3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER

(a) Britpipe, undersøisk rørledning [39] (b) Typisk undersøisk rørledning [2]

Figur 3.3: Illustration af pipelines

3.2.1 Problemstilling

Inspektion af undersøiske rørledninger kan være en farlig, besværlig og en dyr proces.Rørledninger kan befinde sig på forskellige dybder, hvor mennesker kun kan opholdesig i kortere perioder under de mest ekstreme forhold.

Når et menneske dykker sker det under meget kontrollerede forhold, hvor småfejl kan have katastrofale følger for dykkerens helbred. Specielt ved større dybder,hvor trykket ændres markant, er der risiko for komplikationer såsom trykfaldssygeogså kaldet dykkersyge. [44]

Rørerne er som oftest produceret af materialet kulstofstål og som resultat af det-te, vil en nedbrydningsproces finde sted. Nedbrydningen af undersøiske rørledningersker ikke kun på ydersiden, indersiden er også udsat pga. indholdet af eksempel-vis sand, salt, svovlbrinte og ilt kombineret med højt tryk og temperatur. Denneuheldige sammensætning skader rørene i form af ætsning, som kan resulterer i ud-hulning. [40]

Et brud på en rørledning kan betyde store omkostninger for en virksomhed ogomfattende miljøskader. Derfor er det vigtigt at kunne lokalisere og udbedre korro-sionsskader, før uheldet er ude.

En effektiv løsning er nødvendig, som både er økonomisk rentabel, udstyret medde nødvendige funktioner og hårdfør nok til at kunne modstå det ekstreme miljø

3.2.2 Løsningsmetoder

Et fjernstyret undervandsfartøj vil være i stand til at inspicere rørledningerne oglave de nødvendige målinger, som kan identificere et muligt problem og indhentenødvendig data omkring en evt. reparation.

En robot kan også være i stand til at udføre mindre reparationer. Samlet har ensådan løsning potentiale til at reducere antallet af dykninger udført af personer og

10/101 D/E-B323

3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER 3.3. TANKE OG BEHOLDERE

derved mindske risikoen for personskade. Virksomhederne opnår på samme tid enøkonomisk gevinst.

3.3 Tanke og beholdereDer benyttes mange former for tanke og beholdere både indenfor industri, erhverv ogskibsfart. Fælles for disse beholdere og tanke er, at de benyttes til opbevare forskelligestoffer. Dette kan være alt lige fra atmosfærisk luft eller vand i skibets ballasttanke,til brændstof eller kemikalier på en fabrik eller et raffinaderi. Der vil altid være ricisiforbundet med denne type opbevaring, da lækage kan have omfangsrige konsekvenser.

Figur 3.4: Rafinaderitank på Crude oil [3]

3.3.1 Problemstilling

Inspektion af tanke eller beholdere er nødvendigt for at kontrollere, om de til sta-dighed er i stand til at opfylde samtlige krav, der stilles. Disse kan f.eks. bestå afstore metalkonstruktioner, som er beregnet til opbevaring af alt fra gas og brændstoftil andre former for giftige kemikalier. Inspektion betyder kontrol af godstykkelse,revner i materialet eller dårlige svejsninger. Inspektioner foretages med bestemteintervaller for at sikre, at tanken er i forsvarlig stand. Der foretages forskellige ty-per eftersyn f.eks. visuelt eftersyn efter revner. Røntgen eller ultralyd bruges til atbestemme godstykkelse eller i forbindelse med fejlfinding i materiale og svejsninger.Hvis disse eftersyn skal foretages af personer, vil dette i en del tilfælde betyde, atman er nødt til at sænke disse ned i tanken, hvilket indebærer en tømning af denne ogevt. ibrugtagning af forskelligt beskyttelsesudstyr som dragter og friskluftforsyning.

Manuel inspektion kan være forbundet med både fare og ubehag for de personer,der skal udføre arbejdet. Dertil skal der påregnes en ekstra udgift i form af entømning af tanken og nedsat drift.

D/E-B323 11/101

3.3. TANKE OG BEHOLDERE 3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER

Der kan ligeledes forekomme svært tilgængelige steder, som grundet placeringenaf tanken eller pladsmangel gør, at der ikke kan færdes personer i eller omkring den.Dette kan eksempelvis være, hvor tanken er for lille eller placeret under jord ellervand.

Det kan ligeledes være umuligt at inspicere tanke under ekstreme forhold, hvorophold indebærer en særlig høj sikkerhedsrisiko som i f.eks. giftige, radioaktive ellerekstremt varme miljøer.

3.3.2 Løsningsmetoder

En fjernstyret robot kan benyttes til at inspicere tanke og beholdere på utilgængeligesteder samt i farlige eller giftige miljøer. Den kan vha. forskellige metoder udføre denødvendige målinger samt indhente de nødvendige data, som kan fastslå et muligteller kommende problem. Dette kan være med til at forhindre spild eller ulykker,inden problemerne opstår.

Robotter kan i modsætning til mennesker operere i en tank uden forudgåendetømning af denne. Det kan betyde lavere udgifter for virksomheden, idet man undgåren tømning af tanken og et driftstop som følge af mangel på midlertidig opbevarings-kapacitet. At disse inspektioner udføres af robotter kan mindske arbejdsgener hosde medarbejdere, der ellers skulle udføre den pågældende opgave. Samtidigt kan detmindske risikoen for personskade, at operatøren kan placeres på behørig afstand afdet farlige miljø. Billedet på figur 3.5 viser robotten Nebtune, som vha. magneti-ske bælter kan bevæge sig rundt på bund og vægge i både over- og underjordisketanke. Den benyttes til at inspicere brændstoftanke indefra vha. lys, kamera ogultralyd. [4, 5]

Figur 3.5: Neptune tankrobot [5]

12/101 D/E-B323

3. ANALYSE AF PROBLEMOMRÅDER 3.4. FARLIG INDUSTRI

3.4 Farlig industriI Rapporten dækker begrebet "Farlig industri" områderne kernekraft samt kemiskindustri. Områderne vil hovedsagligt være overfladisk beskrevet, da man i projekt-gruppen allerede nu er tvivlsomme omkring områdernes relevans i forhold til grup-pens endelige produkt.

3.4.1 Kernekraft

Kernekraftværker er nogle af de mest sofistikerede og komplekse energisystemer,der nogensinde er konstrueret. Tilmed er energiproduktion vha. kernekraft forbun-det med høj helbredsrisiko grundet de yderst sundheds- og miljøskadelige stoffer,der anvendes i kerneprocessen. Derfor har man sammensat omfattende præventi-ve sikkerhedsprocedurer og overvågninssystemer, der sikrer at alle vitale funktioneropererer korrekt. Dieselgeneratorer, pumper, motorstyrede ventiler samt pneuma-tiske ventiler bliver testet hver 1-3 måned. Som ved andre mekaniske systemer, erman meget opmærksom på anomali i systemets opførsel. Dette betyder, at barelydsignaturen ændrer sig, eller uønskede vibrationer fremkommer, vil der prompteigangsættes nødvendig sikkerhedsprocedure for at udbedre en evt. defekt. Endnustrammere sikkerhedsforanstaltninger foretages, hvis et system fejler ved opstart.Dette kan i værste fald resultere i en periodisk lukning af reaktoren, hvis defektenikke rettes indenfor den foreskrevne tidsfrist. Hvor længe en sådan lukning vil værenødvendig, afhænger af sikkerhedsrisikoen ved det implicerede udstyr.

Et yderligere 24 måneders eftersyn kan indebærer, at reaktoranlæget lukkes nedi en periode. Denne afbrydelse kan vare mellem 30-60 dage afhængig af omfanget afvedligehold. Afbrydelserne bruges kun til typer af vedligehold, der ikke kan foreta-ges, mens systemet er i fuld drift. [6]

3.4.2 Kemisk industri

Kemifabrikker er som kernekraftværker komplekse i deres design og konstrueret efterhøjeste sikkerhedsforanstaltninger.

Ved analysen af sikkerhedsprocedurer omkring vedligehold og i forbindelse medtest af kemiske anlæg har man erfaret, at som ved kernekraftanlæg også her fortagespræventiv vedligehold samt periodisk udskiftning af vitale dele. Ligeledes anvendeselektronisk monitorering af den daglige drift. Også her vil man via det elektroni-ske overvågningssytem blive advaret ved anomali i driften. Grundet disse erfaringerhar man undladt at beskrive kemiværkernes vedligeholdelsesprogram nærmere. Dasikkerhedsprocedurer i forbindelse med daglig drift samt vedligehold af materiel påkemifabrikker har lignende krav som på kernekraftværker, vil man sandsynligvisikke kunne byde ind med "fjernstyret" vedligehold, da dette allerede er implemen-teret i det eksisterende system. Tillige har man undladt at beskrive kemiværkernesvedligeholdelsesprogram nærmere. [7]

D/E-B323 13/101

4. INTERMEDIÆR AFGRÆNSNING

4 Intermediær afgrænsningGennem vores indledende problemanalyse har vi analyseret forskellige områder

omhandlende vedligehold og reparation af kloakker, pipelines, tanke samt forskelligetyper af farlig industri. Indenfor farlige industri som f.eks. kernekraft og kemisk in-dustri er der ikke et umiddelbart grundlag for optimering på området. Her foretagesallerede præventivt vedligehold vha. implementeret kontinuerligt sensorovervågning.Projektgruppen har i analysen fokuseret på vedligehold og risici forbundet med deøvrige områder. Dertil han man undersøgt potentialet for inspektion vha. et fjernsty-ret fartøj. Ud fra analysen af de forskellige områder kan resultaterne opsummeres itabel 4.1

Område Kloak Pipeline TankeArgumenter forbrug af fjernsty-ret fartøj

Begrænset til-gængelighedHurtigere efter-syn

Begrænsettilgænge-lighed

Undgå at tømmetankeUndgå driftsstop

Risici uden brugaf fjernstyretfartøj

HudsygdommeÅndedrætsskader

Dykkersyge ÅndedrætsskaderHudsygdommeFald

Økonomiske for-dele

Mindsker risicifor personskader

Undgårmiljøskadeog spild

Besparelseved at undgådriftsstop

Tidsmæssigefordele

Opgravningundgåes

Afhængigaf dybde

Eftersyn krævermindre tid, forditankene ikke skaltømmes

Eksisterende løs-ninger

Videoeftersyn ROVDykkere

Neptun-robotManuelle efter-syn

Tabel 4.1: Sammenligning af indsatsområder

På baggrund af analysen har projektgruppen erfaret, at flere af de valgte områderikke har potentiale for vedligehold vha. et fjernstyret fartøj. I andre sektorer er derdog mulighed for at optimere vedligehold ved anvendelsen af et fjernstyret fartøj.Dette vil være, hvor de erstatter eller begrænser behovet for manuel inspektion meddertilhørerne farer for personskader.

Ud fra betragtninger af områdernes egnethed for optimering og mulighed forvidere undersøgelse samt design af praktisk produkt udvælger vi området "kloak"til det videre arbejde.

14/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE

5 ProblemanalyseSom opfølgning på den intermediære problemafgrænsning, hvor den specifikke

problemstilling "Eftersyn af kloaker" blev udvalgt, vil dette område blive analyseretyderligere, for at give en dybere indsigt i de problemstillinger, som forekommer idette miljø. Disse vil blive holdt op mod det initierende problem. Således vil pro-jektgruppen være i stand til at identificere problemer, hvis løsning med fordel kanbaseres på et fjernstyret fartøj.

5.1 Ansvar for vedligeholdKloaksystemer omfattende spilde- og regnvand, er ofte svært tilgængelige systemer.Derfor er det vigtigt at placere ansvaret for vedligehold og reparation af eventuelleskader. Skader, der ikke opdages i tide, kan udvikles og medføre yderligere skadepå materiel, og tilmed en stor økonomisk byrde for ansvarshaverne. Skaderne kanogså betyde stor belastning af miljøet og problemer med skadedyr som eksempelvisrotter. Alle gener er nødvendigvis ikke økonomiske. Manglende vedligeholdelse, somkan resultere i en tilstoppet kloak, påvirker som oftest også ejeren i form af lugte,oversvømmelser og fugtskader.

5.1.1 Ansvarsfordeling

Ansvaret kan groft opdeles i tre hovedgrupper:

• Privat husejer• Fælles privat• Kommunen

Hvorom det i normale omstændigheder gælder: [48]

• Grundejers ansvar: Kloak indenfor skel eller skelbrønd• Kommunens ansvar: Kloak fra skel eller skelbrønd ud til hovedledningen i vejen

Privat husejer

En kloakledning, som er inden for privat ejendom, er tilhørende ejendommen ogderved også under ejerens vedligeholdelsespligt. Hvor meget husejeren har ansvarfor, afhænger af placeringen af skel.

Reglerne, som beskriver ansvaret, er opstillet i en pjece, som er udfærdiget afTeknisk institut. [47]. Tre eksempler på disse regler vises på figur 5.1

D/E-B323 15/101

5.1. ANSVAR FOR VEDLIGEHOLD 5. PROBLEMANALYSE

(a) Brønd som er placeret uden-for ejendommen

(b) Dele af kloakken er placeretudenfor skel

(c) Skel- eller rensebrønd tæt påskel

Figur 5.1: Ansvars fordeling for kloakken [47]

I disse tre situationer ligger ansvaret for vedligeholdet som følger:

• På figur 5.1(a) er husejeren forpligtet til at vedligeholde brønden og alle der-tilhørerne kloakanlæg. Kommunen er kun forpligtiget til at vedligeholde stik-ledningen frem til brønden fra hovedledningen.• På figur 5.1(b) er husejeren forpligtet til at vedligeholde kloakanlægget frem

til sidste forgrening eller brønd, som forefindes før hovedledningen.• På figur 5.1(c) har husejeren ansvaret for alt kloak indenfor skel. Kommunen

leverer kun til skel.

Forebyggelse og forsikring Der er en ivrig diskussion omkring, hvordan skaderi kloakkerne kan forbygges. Oftest er en tv-inspektion anbefalet ved mistanke omskade, så en langsigtet løsning for den pågældende kloak kan udarbejdes.

Det anbefales at ansvarshaveren reagerer straks, hvis en skade opdages. Vedmistanke om lækage er det vigtigt ikke at skride for drastisk til værk, da en in-spektion kræver en spuling af kloakken. En spuling hæmmer rørernes selvrensendekonstruktion og fjerner den naturlige fedtflade. Derved risikeres en forværelse af enevt. mindre skade. Men ved begrundet mistanke kan tilbageholdenhed blive en dyrfornøjelse, da en mulig skade hurtigt kan brede sig til de omkringliggende bygnings-dele.

Det er anbefalet at tegne en udvidet forsikring, der dækker rørskader. En rørska-deforsikring dækker ikke normalt slid. Kun skader forsaget af eksempelvis en rod,der gror igennem et rør bliver dækket. [43]

Fælles privat

Ved et fælles privat spildevandsanlæg drives og vedligeholdes anlægget af grunde-jerne i fællesskabet. Dette omfatter både kloakkerne og stikledningerne. [47]

Kommunen

Kommunen er forpligtiget til at udføre alt kloakvedligehold samt anlægning af klo-akker udenfor skel, hvor de private husejere tilslutter stikledninger. Dog tages der

16/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.2. RISICI VED KLOAKEFTERSYN

forbehold for de undtagelser, der er beskrevet i ovenstående om fælles privat ogprivate grundejere. [47]

5.1.2 Opsummering

Af foregående afsnit kan det konkluderes, at kommunen har langt det største ansvarfor anlæggelse samt vedligehold af kloaknettet. Kommunen har ikke blot ansvar forat reparere og vedligeholde kloaker til skel, men også at administrere skadedyrs-bekæmpelse i alle kommunens kloakker. Derudover kan det konkluderes, at fællesprivate ejere har et stort ansvar for eget kloakmateriel uafhængigt af kommunen.Private husejere har kun ansvar for det, der er oprettet i forbindelse med tilslutningaf stikledninger og brønd til beboelsen, dog med mindre undtagelser.

5.2 Risici ved kloakeftersynDer findes mange forskellige faremomenter ved arbejde med kloakker. Generelt erdet et område, der har udviklet sig meget gennem tiden, både med hensyn til bedrearbejdsmiljø, flere hjælpemidler samt flere love og regler på området. Denne udvik-ling medvirker til at skabe et bedre arbejdsmiljø og vigtigst af alt kraftigt reduceretantallet af ulykker.

Hvis man betragter Danmark, er det sjældent, at man hører om større ulykker in-denfor kloakarbejde. Dette skyldes i høj grad, at dette er et område hvor større uheldkan undgås vha. planlægning og påpasselighed. De fleste ulykker der forekommer, erderfor mindre faldulykker, forstuvede ankler eller mindre og ukomplicerede brud påled. Disse skader skyldes fald i det ujævne miljø, samt manglende afspærringer. Derkan ligeledes forekomme meget resistente bakterier og virus. Arbejdet i kloakkenkan også medføre ubehag grundet spildevandets indhold af forskellige stoffer, som iværste fald kan give langtidspåvirkninger, der ikke umiddelbart opdages.

Figur 5.2: Københavns kloak [8]

D/E-B323 17/101

5.2. RISICI VED KLOAKEFTERSYN 5. PROBLEMANALYSE

5.2.1 Farlige stoffer

Arbejdet i kloakkerne er forbundet med forhøjet helbredsrisiko, da disse kan indehol-de sundhedsskadeligt kemisk affald. Samtidigt kan kloakkerne være arnested for al-verdens bakterieflora. Medarbejderne kan udsættes for aerosoler ved højtryksspulingeller i forbindelse med sprøjt eller plask i spildevandsledningerne, som eksempelvisopstår i forbindelse med rørenes sammenløb. Aerosolerne kan indeholde eller om-slutte kemiske eller biologiske stoffer, som alt efter omstændighederne kan indåndesi lungerne eller hostes op i mundhulen og dermed havne som væske i mavesækken.

5.2.2 Mikroorganismer

Spildevand indeholder store mængder af mikroorganismer, dette kan være alt li-ge fra bakterier, svampe eller vira. Nogle eksempler på dette kan være bakteriellesygdomme som stivkrampe eller vira som f.eks. polio eller smitsom leverbetændelse.

Af bakteriesygdomme kan nævnes Weils sygdom hvilket skyldes en bakterie, sombl.a. udskilles gennem urin fra syge rotter. Disse forekomster af mikroorganismerkan være direkte sygdomsfremkaldende eller give følgevirkninger på længere sigt. Etandet stigende problem er resistente bakterier, som grundet kontakt med antibiotikaudledt fra hospitaler eller medicinalindustri er blevet modstandsdygtige overfor detyper af antibiotika vi kender i dag.

Mange af mikroorganismerne, som findes i kloakken, er ikke direkte sygdoms-fremkaldende. Det drejer sig om dem, der i forvejen forekommer på huden eller imenneskets mave og tarmsystem. Nogle af organismerne er derimod i stand til atdanne toksiner, som er skadelige for den menneskellige organisme. Der skelnes mel-lem exotoksiner, som er de gifte, der frigives af cellen samt endotoksiner, som errestprodukt, der dannes når bakterien nedbrydes. På nuværende tidspunkt er manikke helt klar over virkningen af disse toksiner. Men der er kraftig mistanke om, atdisse er stærkt medvirkende til at skabe symptomer som træthed, kvalme, diarrésamt irritation og udslet på huden.

Blandt kloakarbejdere har der været en naturlig frygt for smitte med HIV-virus.Der er dog ingen eksempler på, at dette er en reel risiko. Derimod er der stadigen chance for uheld med kanylestik fra brugte kanyler, men dette udgør stadig enmindre risiko.

Ud over bakterier, vira og svampe, indeholder spildevandet også et uoverskueligtantal forskellige kemiske stoffer og produkter, som udledes i kloakkerne. Til trods for,at kemikalieaffald ikke længere må udledes, og selvom forholdene er forbedret gen-nem kampagner og lovgivning på området, sker der stadig en del udslip fra industri,småværksteder samt fra husholdningen. Eksempler på dette kunne være organiskeopløsningsmidler. Selvom brugen af disse er blevet stærkt begrænset, findes de stadigmange steder. Almindelig kendte stoffer som sprit, acetone og terpentin er forholds-vis flygtige og udgør dermed fare ved indånding. Selvom nogle af opløsningsmidlerneerstattes af mindre farlige stoffer, betyder det ikke, at de ikke udgør en risiko. Oftevil der forekomme erstatningsstoffer i større mængde. Endvidere tilsættes ofte for-skellige stoffer for at opretholde en længere holdbarhed. Dette betyder i praksis, at

18/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.2. RISICI VED KLOAKEFTERSYN

selvom f.eks. en maling er vandbaseret, bør den alligevel behandles og afleveres sommiljøaffald. Selvom malingen ikke længere indeholder organiske opløsningsmidler, erder tilsat mange andre miljøskadelige stoffer.

I forbindelse med kloakarbejdet kan der være en sundhedsrisiko. Det er stort setkun industrien samt forbrugeren, der sætter grænserne for hvilke stoffer, der kanfindes i kloakkerne.

5.2.3 Støv

Støv kan ligeledes forekomme i kloakken. Dette kan være aerosoler, der er aflejretpå kloakrørets sider og derefter blevet til tørt fast materiale. Dette kan forårsagestøv, som kan indåndes og derved ende i lungerne. Disse støvpartikler, som stammerfra det udtørrede spildevand, kan typisk indeholde tungmetaller samt være entensure eller basiske. Partiklerne skaber risiko for irritation af huden, beskadigelse afde indre organer eller ophobning af tungmetaller i kroppen hovedsagelig i hjerne ognyrer.

5.2.4 Kloakgas

Forekomster af kloakgasser er et ganske almindeligt i kloakken, koncentrationerneer dog svingende. Gassen opstår bl.a., når organisk materiale går i forrådnelse.

Denne gas kan bestå af mange forskellige stoffer f.eks. svovlbrinte, hvilket of-te dannes i dårligt ventilerede rum som kloakker, men kendes også fra lastrum påfiskekuttere osv. Gassen lugter i starten som rådne æg, men udsættes man for stør-re koncentrationer, sker der en lammelse af lugtesansen, hvorefter man ikke længerebemærker lugten. Dette medfører symptomer som irritation af luftvejene, bevidstløs-hed, lammelse af vejrtrækningen og vand i lungerne. Hvis dette ikke opdages i tide,kan det have tragiske konsekvenser og i værste fald medføre døden. Ofte opstår derikke varige skader, men der kan dog forekomme kronisk hovedpine og andre lidelserved længerevarende påvirkning. Ved kraftige symptomer kan omgående evakueringog iltbehandling være livsreddende.

5.2.5 Grave- og anlægsarbejde

I forbindelse med etablering af nye kloakker eller ved renovation af eksisterendebenyttes der i forbindelse med gravearbejdet store tunge maskiner. Dette medføreren potentiel risiko for personskade. Et af de områder hvor der forekommer flestarbejdsulykker, er i anlægsbranchen, hvor gravearbejdet i forbindelse med kloakhører til. Større anlægsarbejde medfører store udgravninger. I den forbindelse er detvigtigt, at reglerne følges og udgravningens sider afstives. Der findes flere eksemplerpå personer, der i forbindelse med sammenstyrtninger af udgravninger er blevetbegravet under jorden, og i værste fald kan dette betyde død ved kvælning.

Der kan ligeledes opstå personskader, når jord, sten eller andre løse genstandeuheldigvis falder ned i udgravningen. Når der arbejdes med at renovere eller fornyrørarbejde, kan der ligeledes være risiko for, at medarbejderen udsættes for skadelige

D/E-B323 19/101

5.2. RISICI VED KLOAKEFTERSYN 5. PROBLEMANALYSE

stoffer i forbindelse med gravearbejde i forurenet jord. Der forekommer ligeledes endel mindre ulykker i forbindelse med færdslen på den ofte ujævne udgravningsplads.Dette er typisk mindre skader i form af forstuvede led eller mindre brud forsaget afsmå fald eller snublen over forskellige genstande.

5.2.6 Langtidsvirkninger

Der er mistanke om, at nogle af de stoffer, der forefindes i spildevand og kloak,er kræftfremkaldende. Det, der kendetegner denne type stoffer er, at de er farligeselv i meget små koncentrationer. Man kan ikke umiddelbart fastsætte en grænsefor, hvornår koncentrationen er så lav, at det ikke udgør en umiddelbar sundheds-risiko. Der er ligeledes risiko for at nogle hormonlignende kemikalier, kan have enindvirkning hos mennesker. Dette kan være østrogenlignende stoffer, der stammerfra industri. Her nævnes phthalater, som benyttes til blødgøring af plast, pesticidersom PCB og DDT samt naturligt og syntetisk østrogen udledt fra industri. Flereaf disse stoffer findes også P-piller eller andre hormonregulerende præparater, somudskilles gennem urinen og til sidst ender i vores kloaksystem.

Figur 5.3: En undersøgelse af dødelighed og kræftforekomst blandt københavnskekloakarbejdere [9]

5.2.7 Overdødelighed

En rapport udfærdiget af BST, Bedriftssundhedstjenesten, Københavns kommune i2000 "helbredsrisiko ved arbejde med spildevand", omhandler dødelighed og kræftfo-rekomster blandt københavnske kloakarbejdere. Undersøgelsen viser, at kloakarbej-dere sammenlignet med andre grupper har en øget risiko for nogle former for kræftsamt tidlig død. Overdødeligheden er hos kloakarbejdere 11% højere sammenlignetmed gruppen af ufaglærte mænd i Storkøbenhavn. Ser man bort fra proffesion, erdette tal på landsplan hele 38%. [9–12]

5.2.8 Opsummering

I forbindelse med eftersyn, vedligehold og ved nyetablering af kloak udsættes klo-akarbejderne for en lang række risici. Dette indebærer mange forskellige sundheds-

20/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.3. ØKONOMI

skadelige forhold, der bør tages højde for, når man beskæftiger sig med spildevand.Der er en overhængende risiko for at blive udsat for forskellige giftstoffer og mikro-organismer under udførelse af de forskellige opgaver. Denne påvirkning af skadeligestoffer kan på kortere og længere sigt medføre forskellige følgevirkninger. Det er iden forbindelse meget, der tyder på, at disse påvirkninger er medvirkende til en øgetrisiko for fysiske lidelser, fra letbehandlede hudlidelser, til kræft og for tidlig død.

5.3 ØkonomiI efterfølgende afsnit forsøges det at indsamle konkrete tal omhandlende det sam-lede årsbudget for vedligehold samt reparation af det danske kloaknet. Dette gøresprimært for at undersøge, om afsatte økonomiske midler er sammenhængende med,hvad det rent faktisk koster at vedligeholde og servicere det offentlige danske kloak-net. Dertil vil man undersøge den private forbrugers økonomiske ansvar i forbindelsevedligehold og renovering af privat kloakering.

Raporten: State of the Nation Foreningen af Rådgivende Ingeniører (FRI)Udarbejdede i 2008 rapporten State of the Nation. En rapport, som beskriver til-standen af den danske infrastruktur herunder det danske kloaknet. FRI har efter-følgende deres analyse af de danske kloakker valgt at give karakteren 2,5 ud af5 mulige, hvilket kan konkluderes som værende middel. Dog betegner FRI kloak-kens nuværende tilstand som bedre end dårlig. Økonomisk vil der være behov foryderligere investeringer i omegnen af 20-50 mia. kr., hvis tilstanden skal hæves tilkarakteren 4. Det økonomiske efterslæb ventes dog i fremtiden at stige hurtigereend hidtil. Denne antagelse afspejler de seneste års klimaændringer med bl.a. øgederegnmængder, som betyder en stadig større belastning på kloaknettet. Tilmed erkloaktilstandens tendens negativ, fordi indsatsen på området er negativ i forholdtil behovet for renovering. Af væsentlige besluttede initiativer vil der posteres ca. 3mia kr. i udbygning samt vedligehold af danske kloakker årligt. Ligeledes er der enigangværende debat omkring håndtering af den stigende mængde nedbør. [13]

Kloakkens tilstand Det danske kloaksystem er efterhånden i foruroligende dår-lig stand grundet manglende vedligehold samt renovering. Men det er ikke kun denoffentlige kloak, der er forsømt. De tilstødende stikledninger som den private forbru-ger har det fulde ansvar for, er efterhånden så nedslidte, at der bl.a. vil være risikonedsivning af spildevand til grundvandet. Dette kan i værste fald resultere i urentdrikkevand med en ikke ubetydelig smitte- og bakterierisiko til følge.

Hos Dansk Afløbs- og Spildevandsforening vurderede man tilbage i 2000, at detprivate danske kloaknet udgør halvdelen af det samlede kloaknet svarende til godt30.000km. Tillige konkluderede man, at ca. halvdelen er i vedligeholdelsesmæssiggod stand. Hos Dansk Byggeri vurderer man, at der venter de private forbrugere enkæmperegning i forbindelse med at bringe afløbssystemet op på en acceptabel stan-dard. Problemet er, at den private grundejer som regel først tager fat om problemet

D/E-B323 21/101

5.3. ØKONOMI 5. PROBLEMANALYSE

når skaden er sket. Det er vigtigt, at alt spildevand når frem til rensningsanlægget,især med det moderne samfunds stigende forbrug af miljøfremmede stoffer, under-streger Michael H. Nielsen, direktør for Dansk Byggeri. [41]

I forbindelse med disse undersøgelser har Dansk Byggeri regnet på kommunernesbudgetter omhandlende renovering samt nyanlægning af kloakker og rensningsan-læg. Resultatet af dette regnskab fortæller, at man i 2007 investerede godt 2,5 mia.kr. på førnævnte poster. Dette var en stigning på 0,2% i forhold til året før, da manstik imod anmodningerne fra Miljøstyrelsen i 2006 valgte at nedjustere kloakrenove-ringsbudgettet med 18%.

Problematisk er det, at de private kloakker teknisk, miljømæssigt og økonomiskset er på lige fod med tilstanden af de offentlige kloakker. Yderligere finansieresde offentlige kloakeringsbudgetter via tilslutningsbidrag og vandafledingsbidrag. Oghvor kommunerne har tilknyttet tilsynsmyndigheder, der står for renovering og ved-ligehold af de kommunale kloakker, er det den enkelte grundejer, der selv står meddet fulde ansvar for de private stikledninger. [41]

For at komme denne økonomiske skævvridning til livs har man fra Dansk Byggerifremlagt et forslag omkring et obligatorisk kloakeftersyn i forbindelse med hushand-ler. Eftersynet skal være en del af tilstandsrapporten, og prisen vil betyde et tillægpå ca. 5000 kr. Dette skal lægges oven i prisen på tilstandsrapporten, som i forvejener prissat til ca. 5000 kr. Kloakinspektionen skal præventivt nedsætte miljøforure-ningen samt spare boligkøberne for enorme regninger i forbindelse med svigtendekloakrør. Forslaget bliver dog mødt med en hvis modvilje fra Dansk Ejendomsmæg-lerforening, hvor vicedirektør Thomas Torp udtaler:

"at fordyrelsen dels vil besværliggøre bolighandler, dels tager det i forvejen ret langtid at få udarbejde tilstandsrapporten mange steder i landet." [49]

5.3.1 Esbjerg Forsyning

I forbindelse med problemanalysen har projektgruppen haft en mail-korrespondance,der senere resulterede i et virksomhedsbesøg, med Forsyningen i Esbjerg, som haransvaret for Esbjergs offentlige kloaksystem. Her kan man berette, at budgettet forrenoveringer samt nyanlægning af koaknet i Esbjerg kommune beløber sig til ca. 60mio. kr i 2010.[Bilag CD3, CD7]

Ifølge Forsyningen i Esbjerg er det billigere at foretage præventive vedligeholdend at vente på akutte nedbrud. Det er dog ikke muligt helt at forhindre akuttenedbrud, da der inden for budgettet ikke er tilstrækkeligt økonomisk råderum tilpræventivt at lokalisere alle begyndende skader. Derfor vil det normalt altid værenødvendigt at skulle foretage visse akutte udbedringer. Ved disse akutte reparationerlaves aftaler med en entreprenør om udbedringsopgaven, hvorimod større vedlige-holdsopgaver udbydes i fri licitation.

Tillige har man i forbindelse med besøget hos Forsyningen erfaret, at man vha.ny teknologi indenfor reparation og vedligehold af kloaknet kan opnå økonomiskebesparelser i nærheden af 50%. Dette gøres ved, at kombinere TV-inspektion med enalternativ reparationsteknik kaldet strømeforing, hvor opgravning helt kan undgås.

22/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.4. FORSIKRING

Levetiden på strømpeforingerne anslås til at være 50-75 år. Teknologien er dog stadiger forholsvis ny. Her vil man gennem anvendelsesbasseret erfaring kunne præciserelevetiden yderligere.

5.3.2 Opsummering

Ud fra ovenstående analyse har man erfaret, at der er behov for en økonomisk ind-sprøjtning til gennemgribende vedligehold og renovering af det danske kloaknet. Isærved de tilstødende stikledninger som den private grundejer er ansvarlig for, vil dervære behov kreative økonomiske tiltag. Om dette skal være i form af en udvidelse aftilstandsrapporten til også at indeholde et kloakeftersyn, er på nuværende tidspunktsvært at svare på.

5.4 ForsikringSom omtalt i afsnit 5.3 økonomi, kan det være en dyr affære for den private boligejer,hvis der opstår skade på skjulte rør og stikledninger. Derfor vil der i dette afsnitundersøges, hvordan forsikringen forholder sig på dette område, og hvordan mansom grundejer kan forsikre sig imod sådanne skader.

5.4.1 Ejendomsforsikring

Når man står i overvejelser omkring valg af ejendomsforsikring, er det vigtigt atsætte sig grundigt ind i, hvilke typer skader forsikringen dækker. Det er nemligikke altid nok at tegne en såkaldt grundforsikring. Hvis man vil være sikker på,at forsikringen dækker skjulte rørskader på f.eks. stikledninger, vil det hos nogleselskaber være nødvendigt at tegne en tillægsforsikring, som omfatter dækning afnetop denne type skader.

Eftersom reparationer af skjulte rørledninger også for forsikringsselskaberne erforholdsvis dyrt, er der på forsikringer, som dækker rørskade, ofte et tillæg til selvri-sikoen eller en separat højere selvrisiko for denne type af skader. En forsikring modskjulte rørskader dækker normalt kun pludseligt opståede skader og ikke slitage.Dækningsbeløbet bliver justeret i forhold til kloakkens forventede restlevetid. [14]

5.4.2 Ejerskifteforsikring

I forbindelse med bolighandel vil man som køber kunne sikre sig imod uforudseteudgifter forbundet med skjulte fejl og mangler herunder skjulte rør- og stiklednings-skader. Dette gøres ved at tegne en ejerskifteforsikring i henhold til bekendtgørelsenr. 705 af 18. juli 2000 Bekendtgørelse om dækningsomfanget for ejerskifteforsikrin-ger i henhold til lov om forbrugerbeskyttelse ved erhvervelse af fast ejendom m.v. [15]

En ejerskifteforsikring har til formål at sikre køber imod de fejl og mangler vedhuset, som ikke fremgår af tilstandsrapporten, og sikre sælger mod de økonomiskeudgifter til at udbedre disse. Derved vil den kunne forhindre, at køber og sælger

D/E-B323 23/101

5.5. INTERESSEGRUPPER 5. PROBLEMANALYSE

ender i juridiske slagsmål, der i værste fald kan betyde enorme udgifter for en ellerbegge parter. [16]

5.4.3 Opsummering

Som redegørelsen omhandlende ejendoms- samt ejerskifteforsikring antyder, kan detsom forbruger godt betale sig at undersøge forsikringsmarkedet grundigt, inden mantræffer det endelige valg omkring dækningsbehov. Når man køber ejendomsforsik-ring, vil man ofte skulle tegne en tillægsforsikring, som dækker skjulte rør- og stik-ledningsskader. Anskues ejerskifteforsikringen, er dennes primære formål netop atsikre køber, men også sælger imod de økonomiske følger forbundet med evt. udbed-ring af skjulte fejl og mangler, som ikke er nævnt i tilstandsrapporten, herunder rør-og stikledningsskader.

5.5 InteressegrupperI dette afsnit vil der blive set på de grupper, der har interesser indenfor eftersyn ogvedligehold af kloakker. Blandt de interessegrupper, som arbejder med udviklingenaf tekniske løsninger, vil der pga. rapportens problemstilling kun blive set på de afdem, som har med udviklingen af selvkørende eller andet udstyr til fjerneftersyn atgøre. Ligeledes vil afsnittet forsøge at anskueliggøre, hvorvidt de resterende merealmene interessegrupper kan have en særlig interesse i sådant udstyr.

5.5.1 Teknologibærere

Producenter af udstyr til fjerneftersyn

Der er allerede en del producenter af udstyr til fjerneftersyn og dermed også mangeeksisterende løsninger. Langt de fleste af disse løsninger har til hovedformål at levereet videosignal.

De mest simple løsninger består af et modul, som skubbes ind i kloakken vha.et rør, der også indeholder alle kabler til kommunikation. Modulet indeholder somminimum et kamera og en lyskilde.

Modsat kan de mere avancerede løsninger bestå af en selvkørende enhed med eteller flere kameraer. Disse selvkørende enheder er normalt konfigurerbare, således dekan tilpasses et bredt udvalg af kloakrørsdimensioner. Kameraerne er enten beregnettil realtidsundersøgelser eller til at lave en emuleret 3D-optagelse af hele kloakken.

De mindste udgaver af de eksisterende løsninger har størrelser, der gør dem an-vendelige i rør fra 50mm for de simple løsninger og i rør fra 100mm for de selvkørendeløsninger.

Det er naturligvis i producenternes interesse at få deres produkter til at fremståsom de bedst anvendelige. [17,18]

24/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.5. INTERESSEGRUPPER

5.5.2 Aktører

Lovgivede myndighed

Regler for, hvordan og under hvilke forhold arbejdet i kloakken skal udføres, samtregler om indretningen af tilgangsveje og kloakledningerne er beskrevet i bekendt-gørelse nr. 473 af 7. januar 1983 Bekendtgørelse om kloakarbejde m.v. og nr. 9 af 14.oktober 1988 Bekendtgørelse om ændring af bekendtgørelse om kloakarbejde m.v.

De eneste kloaker, der er undtaget reglerne i disse bekendtgørelser, er ledningermed tilhørende brønde fra enfamiliehuse og rækkehuse. De af reglerne fra ovennævntebekendtgørelser, som af projektgruppen anses for særligt interessante for projektet,vil her blive citeret: [10,19]

• Kapitel 3, § 9. stk. 1: Der må ikke arbejdes i ledninger med en diameter påunder 120 cm.• Kapitel 5, § 19 stk. 3: Det skal ved måling konstateres, at arbejdet kan udføres

uden risiko for eksplosion, kvælning eller andre sundhedsfarer. Målingerne skalforetages, inden arbejdet påbegyndes, og løbende under arbejdets udførelse.• Kapitel 5, § 19 stk. 4 I brønde, ledninger og andre trange rum skal der un-

der arbejdets udførelse oven for den opgang, som er nærmest arbejdspladsen,være posteret 2 vagtmænd, som til stadighed har kontakt med de arbejdendepersoner.

I loven er der desuden beskrevet, at ansvaret for reparationer og vedligeholdefter ibrugtagning tilfalder ejeren. For nærmere beskrivelse se afsnittet 5.1 Ansvarfor vedligeholdelse.

5.5.3 Interesseparter

Kommunerne

Eftersom kommunerne anses for at være ejer af al offentlig kloak, har de en naturliginteresse i at kunne udføre vedligehold med så lave omkostninger som muligt.

Det er kommunerne, der ejer næsten alle de kloakker i Danmark, som er storenok til, at der må arbejdes i ledningerne.

Arbejdet er dog forbundet med et højt forbrug af mandetimer pga. sikkerheds-reglerne, som foreskriver den føromtalte anvendelse af vagtmænd. Dertil kommerde høje heldbredsmæssige omkostninger, som er beskrevet i afsnittet 5.2 Risici vedkloakeftersyn.

Private grundejere

Langt de fleste private grundejere er ikke omfattet af reglerne i bekendtgørelsernenr. 473 af 7. oktober 1983 og nr. 9 af 14. oktober 1988, men reglerne om ansvar forvedligehold er gældende for dem.

D/E-B323 25/101

5.5. INTERESSEGRUPPER 5. PROBLEMANALYSE

Deres kloakker er normalt ikke af en dimension, der gør det muligt at arbejdei selve ledningen. Derfor er reparation og vedligehold nødsaget til at foregå vha.opgravning eller ved brug af udstyr, der kan betjenes fra terræn.

Eftersom private grundejere hæfter økonomisk for vedligeholdet, og deres forsik-ringer normalt ikke dækker skader, der kunne være undgået ved rettidig vedligehold,har de en interesse i at kunne få udført vedligehold så omkostningsfrit som muligt.

Forsikringsselskaber

Det er i forsikringsselskabernes interesse at udforme det mest attraktive produkttil forbrugeren, eftersom en anseelig del forsikringsselskabets succes er baseret påforbrugerens tilfredshed med dette. Udvaglet af forsikringsprodukter er beskevet iafsnit 5.4 Forskiring. Samtidig er det i selskabets interesse at tjene penge. Kombina-tionen af økonomiske vækst samt kundetilfredshed er forsikringsselskabernes størsteudfordring. For at opnå begge dele er det nødvendigt for forsikringsselskaberne atfå udført reparationer af skader billigst muligt.

Kloakfirmaer

Arbejde i kloakledningerne udført af et kloakfirma vil normalt være lige så omkost-ningsfuldt, som det er for kommunen. Kun undtaget i de få tilfælde, der ikke erdækket af de to bekendtgørelser om arbejde i kloakker.

Som privat virksomhed er det nødvendigt, at indtjeningen ved arbejdsopgaveroverstiger omkostningerne, og virksomheden samtidigt er konkurrencedygtig på de-res priser.

De vil derfor have interesse i alle investeringer, der kan nedbringe forbrugetaf mandetimer. Dette gælder både for investeringer, der begrænser mængden afarbejde, som skal udføres i kloakledningen og for investeringer, der kan begrænseantallet af tilfælde, hvor opgravning er nødvendig.

5.5.4 Opsummering

Ud fra overstående redegørelse har både de ansvarshavende ejere, forsikringsselvska-berne og kloakfirmaerne en fælles økonomisk og menneskelige interesser i teknologier,der kan begrænse antallet af arbejdstimer i kloakken. Ligeledes har de en fælles øko-nomisk interesse i udstyr, der kan begrænse antallet af operationer, hvor mindre rørrepareres vha. opgravning.

En fyldestgørende undersøgelse af i hvilken grad eksisterende produkter til fjer-neftersyn dækker de behov, der er inden for kloakeftersyn, vil kræve konkrete testaf produkterne i stedet for den korte gennemgang, der er lavet på baggrund af pro-ducenternes egne oplysninger.

26/101 D/E-B323

5. PROBLEMANALYSE 5.6. FAKTORER OMKRING VEDLIGEHOLD

5.6 Faktorer omkring vedligeholdFor at få indblik i kloakkernes fysiske forhold samt de metoder, der anvendes i for-bindelse med vedligehold af kloaksystemerne, har projektgruppen kontaktet EsbjergForsyning, der har ansvaret for kloaksystemet i Esbjerg kommune. Herunder er derindsamlet oplysninger omkring fejltyper, der findes i kloakkerne samt hvilke typerudbedringer og eftersyn, der foretages på disse fejl.

I indeværende afsnit vil flg. betragtninger afdækkes:

• Dimensioner og hældninger af såvel offentlige som private kloakrør• Afstanden mellem adgangspunkter, hvor der kan inspiceres fra• Overfladens beskaffenhed samt hvilke væsker og gasser man kan komme i kon-

takt med i kloakken• Fejltyper eller slitage, som ønskes visuelt præciseret• Reparationsmetoder

5.6.1 Dimensioner

Den maksimale størrelse på kommunale kloakrør er 2000mm for firkantede rør og1200mm for runde rør. Dette betyder, at det kun er de største rør, der er godkendttil manuel inspektion, da grænsen her sættes ved netop 1200mm. Hvis begrænsededimensioner gør det umuligt eller meget upraktisk med manuel inspektion, anvendesTv-inspektion til at efterse for fejl og skader.

For almindelige kloakrør foreskriver standarden DS-432 forskellige hældninger,for at sikre at kloakken opretholder den selvrensende funktion. Indenfor denne stan-dard defineres hældningen ud fra flowet i røret, og ud fra disse data vil hældningenvære mellem 2,2h for 300mm rør med stort flow og op til 25h for 50mm rør medlille flow. Hældningsdataene er dog opgivet op til 400h.

Afstanden mellem adgangsbrønde er op til 300m, og når der udføres inspektion,skal det derfor kunne udføres i en afstand på op til 150m fra hver ende af røret.

5.6.2 Fysisk miljø

I kloakrørene forefindes alverdens uønsket materiale, det kan være tabte genstandeeller nedfaldet materiale fra rørene. Dertil kommer aflejringer af sand eller lignendei bunden af rørene. I nogle tilfælde kan der også forekomme koncentrationer afgasser. Særlige forholdregler anvendes i sådanne tilfælde. I tvivlstilfælde foretagesen gasmåling, så personel ikke udsættes for unødig fare.

5.6.3 Fejltyper

De mest normale fejltyper i kloaksystemet er forskubbede rør, der leder til utættesamlinger. Der forekommer også trykskader fra tung trafik, hvilket fører til, at rørenebliver trykket eller knust. Skader indvendigt på større kloakrør kan også forekomme

D/E-B323 27/101

5.6. FAKTORER OMKRING VEDLIGEHOLD 5. PROBLEMANALYSE

f.eks. i forbindelse med betonrør, der udsættes for aggressive væsker pga. udledningerfra industri eller lign.

5.6.4 Anvendelsen af Tv-inspektion

TV-inspektion anvendes indenfor forskellige områder i kloaksystemet. I alle situa-tioner spules kloakrørene inden inspektionen for at give en bedre mulighed for atbesigtige skaderne. Ved svære tilstopninger slæbes en rensemekanisme igennem klo-akken. Ved akutte fejl anvendes Tv-inspektion til at fastslå typen og størrelsen affejlen, som derefter kan udbedres enten ved opgravning eller strømpeforing. Efterudbedring af fejl, foretages kvalitetskontrol af reparationen også vha. Tv-inspektion.Der foretages også Tv-inspektion som forbyggende eller ajourførende metode, hvorkloaksystemets tilstand skal opgøres for at lave en langsigtet vedligeholdelsesplan.

Strømpeforing

En af løsningsmetoderne, der anvendes til reparationer, er strømpeforing. Ved strøm-peforing foretages ingen udgravning før en forestående reparationen. I stedet iden-tificeres fejlen via TV-inspektion, og derefter indsættes en såkaldt strømpe i røretfra brønd til brønd, og udvides derefter således, at røret tætnes. Derefter anvendesen skæremaskine til at udskære huller til evt. stikledninger. Når arbejdet er udført,efterinspiceres røret for defekt.

5.6.5 Opsummering

Kloakken er et svært tilgængeligt miljø grundet snævre dimensioner. Dertil kanforekomster af sundhedssakadelige gasser besværliggøre manuel inspektion. Derforanvendes Tv-inspektion stadigt hyppigere til lokalisering af defekt i kloakken. Detteer bl.a. med til at minimere faremomentet, der er forbundet med arbejdet i dettemiljø, da man helt kan undvære personel i kloakken under inspektionen. En andenvigtig faktor er den økonomiske gevindst. Ved Tv-inspektion kan opgravning helteller delvist undgåes, da det vil være muligt at lokalisere en defekt med stor nøj-agtihed. Stømpeforingsteknologien bidrager yderligere med en omkostningseffektivmåde at udbedre skader på samt forlænge kloakkens levetid

28/101 D/E-B323

6. OPGAVEFORMULERING

6 OpgaveformuleringGennem problemanalysen har projektgruppen erfaret, at det vil være hensigts-

mæssigt at udvikle et fjernstyret fartøj, der er i stand til at lokalisere fejl og slitagepå kloakanlæg.

Problemanalysen indeholder viden om ansvar, problematiske områder og lovgiv-ning. Herat kan der opstilles en række krav som et fjernstyret fartøj skal opfylde,for at opnå bedst mulig funktionalitet i det svært tilgængelige miljø.

I afsnittet 5.1 Ansvar for vedligehold har projektgruppen gennem analysen erfa-ret, at det overordnede ansvar for kloaknettet er placeret hos kommunen dog kun tilskel ved den private grundejer. Kombineret med den viden som virksomhedsbesø-get har tilført, der er beskrevet i 5.6 Behov ved vedligehold om kloakrørenes typiskelængde og tværdimensioner, kan det konkluderes, at et fjernstyret fartøj kun vil havemulighed for at kunne udføre inspektioner her. Private grundejere har ofte små ogsvært tilgængelige stikledninger til det kommunale net, og som regel ikke lænegereend 10-15m.

Et fjernstyret fartøj til kloakken bør ikke kun være i stand til at udføre en visuelinspektion, men også være udstyret med en eller flere sensorer, som kan hjælpepersonellet ved at indikere evt. risici forbundet med en forestående reparation. Dettekunne f.eks. være en måling af farlige gasser. For at anskueliggøre om eftersyn ogvedligehold af kloakken bedre kan betale sig end den typiske tilgang, som oftestbetyder at der kun gribes ind ved et evt. sammenbrud. I afsnittet 5.3 Økonomifremgår det, at eftersyn og vedligeholdel er en bedre løsning, både tidsmæssigt og iforhold til økonomiske betragtninger.

Ud fra projektgruppens erfaringer i den endelige problemanalyse kan der opstil-les en række hårde og bløde krav i forbindelse med udformningen af et produkt.

Minimumskrav som enheden skal kunne/have:

• Manøvrere i kloakken• Forcere en hældning på minimum 25h• Minimum 150m aktionsradius• En maksimum diameter på 150mm• Tåle miljøet• Et kamera, der skal kunne manøvreres, så kameraet kan se hele kloakken her-

under den første del af stikledningerne• Oplyse områder i retning af kameraets synsvinkel• Trækkes ud, vha. kabel eller wire

Udvidede krav som enheden bør kunne/have:

• Forcere en hældning på minimum 400h• Være operationsdygtig ved 30% vandstand• Være robust nok til at kunne trækkes igennem kloakken

D/E-B323 29/101

6. OPGAVEFORMULERING

• Lokaliseres• Køre med forskellige hastigheder• Sensorer, der kan assistere fejlsøgningen• Sensorer, der kan afsløre personrisici• Operere i kloakker med brandfarlige gasser uden at antænde dem

De opstillede produktkrav for en anvendelig løsning vil senere blive afgrænset til, dekrav prototypen skal opfylde.

30/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

7 Teknologier til produktI dette afsnit vil projektgruppen kigge på produktkravene og dertilhørerne løs-

ningmuligheder. Kravene der arbejdes med afgrænses til de krav, der er relateret tilelektronik og data. De ikke-elektroniske krav har projektgruppen valgt at se bort fra,grundet begrænsede økonomiske midler og tidspres samt stoffets irrelevans i forholdtil lærringsmålene Teknologibeskrivelserne vil i denne fase være hovedsagligt overfla-diske med det primære formål at finde de bedst egnede i forhold til projektgruppensendelige produkt.

7.1 KommunikationDa projektgruppen har valgt at arbejde med et fjernstyret fartøj, har det været nød-vendigt at undersøge hvilke kommunikationsmuligeder der kan være andvendelige.Vi har valgt at udelukke trådløse standarder, hovedsagligt pga. kravet om udtræks-mulighed, som vil gøre det nødvendigt at have fysisk kontakt til fartøjet. Desudener problemet med alle de trådløse kommunikationsstandarder, at det er svært atforudsige, hvordan de forskellige signaler vil blive reflekteret, absorberet eller be-væge sig gennem et materiale. Dette gør det svært at dimensioner et system somvil virke i alle tilfælde. Derfor vil en løsning med trådløs kommunikation ikke værefordelagtig i forhold til kabel. I følgende afsnit vil området kablet kommunikationblive undersøgt nærmere.

7.1.1 Kablet

Når der gennem de næste afsnit bliver analyseret forskellige standarder mht. ha-stighed og maksimalt kabellængde, er det vigtigt at tage højde for miljøet, hvorkablet skal anvendes. Her skal der tages hensyn til andre kables tilstedeværelse i for-hold til indkommende støj, hvilket vil kunne begrænse den maksimale kabellængde.Derudover skal der også tages hensyn til det enkelte kabels kvalitet.

RS232

Kommunikation ved brug af RS232-standarden er en seriel kommunikationsmetode.Denne standard har gennem tiden været brugt til kommunikation mellem computer,modem, mus og tastatur. Udviklingen af USB har standset videreudviklingen afRS232, da der ikke længere bliver brugt RS232 i samme omfang til at kommunikeremed eksternt hardware. Ifølge de standarder, som er angivet til RS232, er dennestandard ikke i stand til at sende med hastigheder større end 20kbps, men det erlænge siden denne standard er blevet fastsat. Det er i dag muligt at opnå hastighederpå 1,5Mbps ved brug af RS232.

Texas Instruments har i et forsøg vist, hvordan hastigheden og kabellængdenhænger sammen. Denne test er foretaget da maksimumshastigheden for RS232 var

D/E-B323 31/101

7.1. KOMMUNIKATION 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

Baud rate Maksimal kabellængde (meter)19200 (19,2Kbps) 159600 (9.6Kbps) 1524800 (4,8Kbps) 3052400 (2,4Kbps) 914

Tabel 7.1: Hastigheder og afstande for RS232

20kbps. Testresultaterne er angivet i tabel 7.1Som det fremgår af tabellen, er det muligt at havde en kabellængde på ca. 915m,

hvis man er villig til at gå på kompromis med hastigheden [20]. RS232 definererogså spændingsniveau for kommunikationen, samt benforbindelser og dermed antalledere i kablet. Oprindeligt er standarden opgivet til at anvende 25 ledere, meni moderne sammenhænge anvendes normalt maksimalt 9. Det endelige anvendtekabel dimensioneres ud fra disse informationer. [52]

RS423

RS423 minder meget om sin forgænger RS232. Forskellen ligger i hastigheden ogkabellængden. Mellem de to standarder er der sket en femdobling i hastighed. Sam-tidigt anvendes der andre spændinger ved kommunikationen, hvilket gør at den ikkeer direkte kompatibel med RS232. Derved er RS423 i stand til at opnå hastighederpå 100kbps, hvis der benyttes et kabel af kort længde. Den maximale kabellængdefor denne standard er 1200m, ca. 300m mere end ved RS232. Hvis denne længdeudnyttes, vil hastigheden falde og ender derved ved 1kbps ved 1200m. [21]. RS423standarden definerer tre ledere til kommunikationen, hvilket er sammenligneligt medRS485.

RS485

RS485, også kendt som TIA/EIA485, er en af de mest foretrukne standarder til da-taindsamling og styringsapplikation. RS485 er den eneste af RS-standarderne, hvorder er mulighed for at tilslutte flere enheder til samme linje. Antallet af enheder somkan tilsluttes den enkelte linje er fastsat ud fra de tilsluttede enheders indgangsim-pedans. Ved brugen af moduler med høj indgangsimpedans er det muligt at tilslutteop til 256 enheder. Hvis der er behov for at tilslutte et større antal af enheder kansignalforstærkere benyttes, dette giver derved muligheder for at tilslutte flere tusindenheder. Netop denne funktion gør, at industrien har udnyttet denne standart tilkommunikation mellem PLC’er.

Denne standard er i stand til at sende data med en hastighed på 35Mbps. Menmed en begrænsning af hastigheden til 100Kbps er det muligt at sende data over enafstand på 1200m. [22]

For at opnå fuld dublex kommunikation, skal der anvendes fire ledere plus enfælles referencespænding, som enten kan inkluderes i kablet eller udføres som fælles

32/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.1. KOMMUNIKATION

strømforsyning. Til envejskommunikation anvendes der således kun to til tre ledere.

USB

USB er i dag en hyppigt anvendt standard, som findes i bl.a. printere, mus samteksterne lagringsenheder. USB har været under udvikling siden 1996 og er nu nåettil en version 3.0. I USB 3.0-standarden er der mulighed for at forsyne USB-enhedenmed strøm fra computeren gennem USB-kablet. Den maximale strøm som må løbegennem kablet er 900mA ved 5V . Med denne kommunikationsmetode er det muligtat opnå hastigheder på op til 5Gbps [51]. Denne hastighed medfører dog også visseulemper. Den maximale kabellængde må ikke overskride 5m [23]. Det er dog muligtat øge denne længde vha. USB-hubs og derfor forøge den maximale rækkevidde til30m. Denne længdebegrænsning gør USB uegnet til langdistancekommunikation, ogden egner sig derfor ikke til fjernstyring af køretøjet.

Ethernet

Ethernet bliver i dag brugt mest til at skabe et netværk mellem to enheder. Defleste personer vil nok kende det som de kabler, der i dag bruges til internet oglokalnetværk. Hastigheden for denne standard går i dag helt op til 10Gbps, men ermeget afhængig af, hvilken kabeltype man vælger at bruge. Ethernet definerer flereforskellige typer fysiske koblinger. Eksempler på disse kan ses i tabel 7.2

Navn Fysisk kabel Maksimal ha-stighed i Mbps

Maksimal kabel-længde i m

10BASE2 50Ω koaksialkabel 10 18510/100/1000BASE-T PDS CAT5e 1000 100100BASE-FX Optisk fiber 100 2000

Tabel 7.2: Oversigt over Ethernets fysiske koblinger

Den mest almindelige kabeltype er CAT5e PDS-kabel, normalt blot kaldet CAT5e,som ved korte afstande nærmer sig en hastighed på 1Gbps. Længen af kablet betyderogså meget for hastigheden. Et CAT5e-kabel vil ved 100m ikke kunne levere mereend 100Mbps. Det vil dog være muligt at have kabellængder på mere end de opgivnemaksimallængder, hvilket dog resulterer i et tab i hastighed.

Ved brug af en anden og bedre kabeltype som f.eks. fiberoptisk kabel, vil hastig-heden og den makimale kabellængde være en helt anden. Der kan opnås hastighederop mod 10Gbps selv over længere afstande alt efter kablets kvalitet [24].

Mekaniske karakteristika

Fartøjet skal være i stand til at slæbe kablet gennem kloakken når den bevæger sig,derfor er det nødvendigt at kenne kablets vægt, for at udregne den kraft fartøjetskal kunne yde. Kablet kan også bruges som udtræksmulighed hvis fartøjet sidder

D/E-B323 33/101

7.1. KOMMUNIKATION 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

fast, hvilket gør den maksimale trækbelastning for kablet interessant. Den minimalekrumningsradius er vigtig i forbindelse med den daglige brug af kablet, når det f.eks.bevæger sig op og ned af adgangsbrønden og ved oprulning. Information omkringkommunikationsstandardernes kabler findes i tabel 7.3

Navn Vægt i kg/100m Maksimum træki kg

Minimum krum-ningsradius i cm

RS232 5,55 - 6,25 22,45 - 32,21 6,35 - 6,40RS485/-432 6,47 - 9,23 30,84 - 39,46 8,13 - 8,89Ethernet, CAT 5,21 - 5,95 18,14 - 18,51 0,74 - 3,18Ethernet, koaksial 3,31 - 3,72 20,41 4,57Ethernet, fiber 0,83 - 0,89 15,87 4,31 - 5,08

Tabel 7.3: Oversigt over kablers karakteristika

Opsummering

Tabel 7.4 giver overblik over de forskellige trådede standarder

Navn Hastighed i Mbps Kabellængde i mRS232 1,5 914RS423 10 1200RS485 35 1200Ethernet, CAT5 1000 100Ethernet, koaksial 10 185Ethernet, fiber 100 2000

Tabel 7.4: Oversigt over trådede standarder

Mellem RS-standarderne er RS-432 eller RS485 de bedst egnede til henholdsvisdirekte kommunikation og busbaserede systemer. Ethernet leverer høje hastighedermed billige og gængse kabler, og kan tilpasses via forskellige fysiske koblinger, dog errækkevidden gennem koaksial og CAT5 kortere end for RS-standarderne. De mekani-ske karakteristika som vægt per 100m, Maksimum træk og minimal krumningsradiuskan ses i tabel 7.3

Mekaniske karakteristika Information om kommunikation standardernes kablerfindes i tabel 7.3, og er repræsenteret i 7.1. Grafen viser de relative størrelser, hvorlavt vægt, lille krumningsradius og høj trækkraft vægtes højst.

34/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.2. SENSORER

Figur 7.1: Graf der sammenligner kabler

Det ses her at de forskellige kabeltyper har vidt forskellige karakteristika, f.eks.illusteres, at RS-standarderne har stor trækstyrke, og Ethernet over CAT er megetfleksibelt.

7.2 SensorerNår man arbejder med udvikling af et fjernstyret fartøj, er det relevant at værebevidst om forholdene i de omgivelser fartøjet skal arbejde. For at kunne undersøgedisse forhold skal der konstrueres nogle sensorer, som kan måle, hvad der befindersig i køretøjets omgivelser.

7.2.1 Kamera

For at kunne fjernstyre fartøjet, er det essentielt, at der er monteret et videokamera,så man visuelt styre køretøjet samt observere objekter omkring dette.

Et digitalt videokamera fungerer i grove træk ved, at lyset trænger ind igennemen eller flere linser, hvorved det fokuseres for at opnå et skarpt billede. Derefterrammer det en sensorchip, der består af en masse lysfølsomme dioder, som dervedkan omsætte lyset til et elektrisk signal.

Når der skal vælges et kamera til køretøjet, er der flere parametre, der er væ-sentlige at have kendskab til. Det første er hastigheden på kameraet, altså hvormange billeder den kan registrere per sekund. For at få en flydende video skal ka-meraet kunne registrere 25 billeder per sekund. Derudover skal det have en høj noklysfølsomhed for at kunne bruges i de definerede omgivelser. Yderligere kan manoverveje, om der skal anvendes et termografisk kamera, der har en lyssensor, somer følsom overfor lysbølger i det infrarøde område (op til 14000nm), og derved kanbruges til at observere varmestrømmen i omgivelserne [45,46].

D/E-B323 35/101

7.2. SENSORER 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

Da fartøjet skal anvendes til at inspicere kloaker, er det nødvendigt at modtage etvideofeed fra kameraet på fartøjet for at være i stand til at navigere rundt i kloaken.For at få en flydende video, skal man som tidligere nævnt minimum kunne se 25billeder per sekund. Dette stiller også krav til transmissionsmediet, der anvedes tiloverførsel af video, der med brug af komprimering vil kræve en båndbredde på 2-3Mbit [37]. Dette skal medtages ved udvælgelse og design af kommunikationsprotocolog medie.

7.2.2 Afstand

I forbindelse med udvikling af et fjernstyret fartøj, er det også væsentligt at have enide om andre objekters placering i forhold til køretøjet. Dette kan f.eks. være afstandtil forhindringer eller afstanden til objekter af relevans og interesse i forhold tilarbejdsopgaven. Der findes flere metoder og teknologier, der med fordel kan anvendesalt efter ønsket nøjagtighed eller hvilket objekt, der skal måles afstand til. I detfølgende afsnit gennemgås de mest anvendte metoder og teknologer.

Infrarød

Infrarødt lys er lys med en bølgelængde over 700nm, og derved er det ikke synligtfor det menneskelige øje. Det anvendes bl.a. til temperaturmåling eller til overførselaf data, f.eks. i fjernbetjeninger. Infrarødt lys kan dog også anvendes til afstands-måling vha. en sender og modtager. Senderen udsender fokuseret infrarødt lys viaen infrarød lysdiode. Derefter reflekteres det tilbage igen for at blive opfanget af enfotodiode, og tiden imellem er en indikation for afstanden. Ved at sende det ud efteret bestemt mønster er det muligt at filtrere anden infrarød støj fra. Denne metodeer forholdsvis nøjagtig, dog er rækkevidden ret begrænset pga. anvendelsen af lys.Derfor har vi vurderet at denne teknologi ikke er brugbar til vores løsning.. [35]

Ultralyd

Ultralyd er lydbølger med en frekvens, der ligger over det hørbare område (20kHz).Det anvendes bl.a. til parkeringssensorer og ultralydsscanninger, men kan også an-vendes til afstandsmåling. Dette gøres ved at udsende en puls med kendt frekvens ogvarighed, hvis pulsen rammer et objekt, vil lydbølgen blive reflekteret tilbage til sen-soren. Tiden mellem afsendelse og modtagelse indikerer afstanden imellem sensorenog objektet. Fordelen ved ultralyd er, at prisen for ultralydssensorer er væsentliglavere end ved f.eks. lasere. Ulempen er begrænset rækkevidde. [36]

Laserlys

Laserlys kan også anvendes til afstandsmåling. Dette kan gøres på flere måder, mennogle af de mest optimale er enten at pulsere eller ændre på intensiteten af en laser-stråle. Ved at strålen rammer et objekt vil, der opstå en refleksion som kan måles,og tiden til refleksionen måles kan omregnes til afstanden til objektet. Fordelen ved

36/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.2. SENSORER

denne metode er at den er rimelig nøjagtig, helt ned til få millimeter, og række-vidden er stor. Ulempen ved lasere er at de kan være sundhedsskadelige, f.eks. hvisøjnene bliver direkte udsat. Derudover er de meget dyrere end de andre nævntemetoder [33, 34].

7.2.3 Gas

Det er også relevant at måle, om der forekommer nogle skadelige eller uforudsetegasser i fartøjets omgivelser. En gassensor kan også måle koncentrationen af gasserog kendes fra f.eks. lamdasonden i en bil eller en alkoholmåler. En sådan sensor eropbygget af 2 elektroder, der er dækket af en metal oxid halvleder, som reagerermed den ønskede gas. Vha. varme reagerer gassen med halvledermaterialet, hvilketresulterer i en ændret modstand imellem elektroderne. Dette resulterer også i enændring i strømmen, hvilket kan omsættes til koncentrationen af gassen sensorenregistrerer. Sensoren indeholder også et varmelegeme, da der kræves varme, for atprocessen forløber mest optimalt og effektivt. Fordelen ved denne type sensor er, atden er kalibreret til at måle bestemte gastyper og derfor ret pålidelig. Ulempen er,at der skal bruges en sensor til hver gas, der ønskes målt. Yderligere skal der brugesenergi på at opvarme sensoren [42].

7.2.4 Temperatur

I forbindelse med udvikling af et fjernstyret fartøj er det også relevant at have enide om temperaturforholdene. Der findes hovedsageligt 2 typer temperatursenso-rer, dem der måler egentemperatur, og dem som kan måle et andet objekt ellerlegemestemperatur uden at være i kontakt med det. Efterfølgende er de 2 metoderbeskrevet.

Sensorer, der ikke har kontakt

Denne type sensor fungerer normalt vha. en optisk sensor, der fokuserer de infrarødestråler fra målepunktet ind på en sensor, der omsætter det til et elektrisk signal.Fordelen ved denne metode er, at temperaturen kan måles over længere afstand udendirekte kontakt med det ønskede målepunkt. Ulempen er, at der kun måles på etpunkt. Dette kan optimeres ved f.eks. at anvende spejle [38].

Sensorer, der har kontakt

Den anden type sensor skal som tidligere nævnt have direkte kontakt til det ønskedemålepunkt. En meget enkel komponent, der kan anvendes til dette, er en termistor.En termistor er en passiv komponent, der ændrer modstand alt efter temperatur.Dette betyder, at der skal laves et målekredsløb for at omsætte den temperaturaf-hængige modstand til en reel temperatur. Fordelen ved en sensor, der har direktekontakt er, at man eksempelvis kan måle lufttemperaturen. Tilmed er det en meget

D/E-B323 37/101

7.3. LOKALISERING 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

enkel og billig komponent. Ulempen er, at der skal være direkte kontakt med stedet,hvor temperaturen ønskes målt [38].

Sammenfatning og opsummering

I det foregående afsnit er der gennemgået forskellige sensor-metoder og teknologier,der er relevante i forhold til eftersyn af kloakeringssystemer. Der findes mange for-skellige kameramodeller, men teknologien, der anvendes, er den samme, og valg afet specifik kamera vil først være aktuelt senere i produktudviklingen.Ved måling af temperaturer vil begge de analyserede metoder være relevante, da derbåde kan være behov for måling af lufttemperaturen og temperaturen på specifikkeområder.

7.3 LokaliseringTil lokalisering af inspektionsfartøjet i kloakken, vil en driftsikker og let brugeligløsning være nødvendig. Løsningen kan som minimum bestå af en afstandsmålingfor, hvor langt inspektionsfartøjet har bevæget sig ind i et rør for derefter at lokalisereden manuelt over jorden. En mere effektiv løsning kan være ønskelig for at undgåforvirring af den nøjagtige placering og derved placeringen af en registreret skade,som skal udbedres.

En forkert dokumentering af en fejl kan blive kostbart for et kloakfirma. Enmanuel lokalisering af inspektionsfartøjet hver gang en fejl observeres er tidskræ-vende og problematisk ved dokumentering. Derfor kan en løsningsmodel opbyggetomkring logning af data fra gyroskoper, accelerometer eller en kombination herafvære en løsning til problemet.

I det indeværende afsnit vil forskellige komponenter, som er nævnt i overstående,blive kort beskrevet for at anskueliggøre deres anvendelse i det videre projektforløb.Da aktionsradus er 150m er GPS- og GSM-baseret lokalisering fravalgt, da dissetekonologier enten er for unøjatige eller uanvendelige under jorden.

7.3.1 Trip-odometer

Et trip-odometer kan være både en mekanisk eller digital komponent. Et odometerhar til formål at give en repræsentativ overblik over en distance, som er tilbagelagt.Forskellen på et odometer og et trip-odometer er, at et trip-odometer til en hvertid kan nulstilles, mens den anden fortsætter til alle cifre har nået deres maksimum,hvorefter den nulstilles.

38/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.3. LOKALISERING

Figur 7.2: Mekanisk odometer [25]

Et odometer kan reliseres ved at registrere antal omgange hjulene kører. Dettekan omregnes til afstanden, hvis hjulene ikke skrider. Så længe fartøjet kører ligeud,vil denne metode være forholdsvis nøjagtig, når man f.eks. kører i et rør eller lign.Hvis fartøjet ændrer retning eller skrider, vil man ikke længere kunne bestemmepositionen. Ulempen ved denne metode er, at den ikke virker når der ændres retningog derfor har begrænset anvendelse. Fordelen er, at det er en simpel og billig mådeat positionere.

7.3.2 Manuel lokalisering

Når det fjernstyrede fartøj skal lokaliseres manuelt, er der brug for trådløs kom-munikation, som er i stand til at kommunikere den afstand, der er fra enheden tiljordoverfladen samt være tilgængelig på overfladen i en hvis radius fra fartøjet. Mak-simum oprationsdybde er omkring 10 meter. Projektgruppen mener, at en cirkel medradius på 2 meter er tilstrækkeligt på overfladen ved denne dybde, hvor signalet skalvære tilgængeligt.

Figur 7.3: Illustration af manuel lokaliseringsspecifikationer

Yderligere skal det bemærkes, at bærebølgen skal udvælges, så den kan gennem-trænge forskellige sammensætninger af jord, sand, beton samt luft. Udformningenaf antennen skal konstrueres således, at der tages højde for refleksion af signalet påindersiden af betonrøret. Frekvensen skal også sammenholdes med den maksimaleantennelængde, som der er plads til, og hvilket frekvensområde det er muligt atbruge i henhold til gældende bestemmelser. Sendestyrken er afhængig af frekvensenog skal nøje beregnes til de svært gennemtrængelige materialer.

D/E-B323 39/101

7.3. LOKALISERING 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

7.3.3 Gyroskop

Gyroskoper forefindes både mekanisk og elektronisk. Funktionaliteten er den samme,mens den tekniske opbygning og virkemåde er vidt forskellige.

Et mekanisk gyroskop består af et hjul som roteres hurtigt omkring en akse ogskaber derved en form for orientering, og ud fra dette udgangspunkt kan en vinkelmåles ved ændring på gyroskop rammen.

Figur 7.4: Mekanisk gyroskop [26]

Impulsmomentbevarelse vil bevirke at hjulet forsøger at opretholder sin oprinde-lige position. Et elektronisk gyroskop har ikke et fast udgangspunk som den mekani-ske udgave. Den elektroniske udgave er kun i stand til at måle en ændring af vinklenomkring en akse over en given tidsenhed eksempelvis grader ændring pr. sekund.Fordelen ved den elektroniske version er prisen og størrelsen, mens præcisionen erlav og er stærkt påvirkelig af eksempelvis temperatur svingninger.

7.3.4 Accelerometer

Et elektronisk accelerometer har til formål at måle acceleration i 2 eller 3 akser. Vedat udnytte tyngdeaccelerationen kan det bestemmes, hvilken vinkel accelerometreter tiltet med og derved bestemme hvor stejlt inspektionsfartøjet bevæger sig ned el-ler op. En accelerationsmåler kan i teorien også anvendes til at positionere et fartøj,da den kan måle retningen af fartøjet. En af fordelene er, at den virker uafhængigt afeksterne signaler. Ulemperne er, at der opstår akkumulerede fejl, da accelerations-målere har en hvis unøjagtighed. Dette vil forårsage en unøjagtig måling, hver gangaccelerometeret aflæses, og derfor vil positionen ikke kunne bestemmes med særligstor nøjagtighed. [32]

7.3.5 Elektrokompas

Et elektrokompas kan måle den meget lille magnetiske påvirkning jorden udgør ogderved bestemme, hvilken retning et inspektionsfartøj bevæger sig. Desværre kan denvære let at forvirre. Motorerne, som skaber fremdrift, skaber ligeledes et magnetfelt,hvilket gør målingerne ubruelige. Hvis et elektronisk kompas ikke holdes i vatter, vilmålingerne ligeledes blive upræcise.

40/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.4. MOTORER

7.3.6 Opsummering

Et inspektionsfartøj, som bevæger sig i kloakken, skal som minimum have et trip-odometer monteret, for at operatøren kan bestemme en ca. position for enheden.For at finde den præcise position kræver det, at operatøren kender kloakkens forløbsamt mulighed for vha. en trådløs anordning at pejle den præcise lokation.

En automatiseret løsning vil effektivisere processen, men unøjagtigheden i gyrosko-per og accelerometre bevirker, at en fejl kan akkumuleres op og resultere i et stortudslag i den endelige placering.

7.4 MotorerElektriske motorer omsætter elektrisk energi til mekanisk bevægelse almindeligvisi forbindelse med roterende bevægelser. Disse bevægelser er anvendelige, når manønsker bevægelse af en mekanisk del f.eks. et hjul vha. et elektrisk signal.

Alle motorer udnytter elektromagnetisme ved anvendelse af spoler evt. i kombi-nation med permanente magneter til at frembringe bevægelse. Måden hvorpå dettegøres varierer indenfor forskellige typer. Den roterende del af motoren kaldes for ro-toren, mens den stationære del kaldes statoren. Overordnet kan motorerne opdelesi tre kategorier: AC-motorer, DC-motorer og step-motorer

7.4.1 DC-motorer

DC-motorer drives overordnet af en DC-spænding. I en DC motor med børster,tilføres spoler strømmen i rotoren, og retningen af strømmen styres derefter entenaf en mekanisk kontakt til rotoren, den mekaniske kontakt opnås gennem børsterderaf udtrykket børste-DC-motor. Statoren består i dette tilfælde af permanentemagneter eller spoler, der er tilsluttet konstant forsynning. Motortypen kan ses påfigur 7.5(a).

Børsteløse DC motorer anvender ikke mekaniske kontrakter, men i stedet enekstern elektronisk styring, der dirigerer strøm til de korrekte spoler i statoren underdriften. Her består rotoren enten af permanente magneter eller en kortsluttet vikling.Motortypen kan ses på figur 7.5(b).

D/E-B323 41/101

7.4. MOTORER 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

(a) Typisk DC-motor med børster (b) Typisk børsteløs DC-motor

Figur 7.5: DC-motortyper [27]

DC-motorer med børster er mindre effektive end motorer uden, idet der er tab iform af friktion. Samtidig dannes der gnister og slitage ved den mekaniske kontaktmellem fladerne. Ved en elektronisk styring er der ingen mekanisk overførsel, og vedstyringen kan man desuden aflæse rotationen af rotoren uden anvendelse af separatføler. [28]

DC-motorstyring

Der er 2 generelle typer af DC-motorer, med eller unden børster, hvilket har storindflydelse på, om den specifikke motor skal benytte en form for styring for atfungere. Selv i motorer, der ikke nødvendigvis skal bruge en styring, vil det værenødvendigt med en, hvis man vil være istand til at styre motorens hastighed. Dettekan udføres ved at styre energimængden til motoren enten gennem styring af strømeller spænding, denne effekt kan opnås gennem pulsering eller liniær regulering.

Ulempen ved liniær regulering af energien er, at dette normalt medfører et bety-deligt effekttab, fordi der f.eks. anvendes transistorer der drives i det aktive områ-de [53]. Dette problem undgåes ved pulsering samtidigt med, at det bliver nemmereat styre via en digital tilgang. Motoren vil stadig være istand til at køre jævnt påden pulserende forsyning, hvis frekvens er tilstrækkelig høj, da magnetfeltet og detmekaniske moment i motoren vil udjævne rotationen. Dog medfører pulserende driften mængde elektrisk støj, der resultere i magnetisk støj.

Med børster En DC motor med børster kræver ingen form for styring, børsternevil sørge for at der leveres strøm til de rigtige spoler i motoren for derved at skaberotation.

Uden børster Hvis en DC-motor har permanente magneter som rotor, og vik-linger som stator, kræver motoren at signalet behandles af en styring som pulserersignalet til motoren. Dette frembringer et magnetfelt på den rigtige spole og er der-ved i stand til at drive motoren. [28]. Dette er sammenligneligt med funktionaliteteni en stepper-motor.

42/101 D/E-B323

7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT 7.4. MOTORER

7.4.2 Step-motorer

Stepper motorer består af to eller flere spoler placeret i statoren samt en metalkerneeller permanent magnet som rotor med udformning som et tandhjul. Ved at tændespolerne i sekvenser kan man tiltrække eller frastøde rotoren, hvilket resulterer i atrotoren drejer et antal grader. Fordelen ved dette system er at man kan bestemmerotorens absolutte position og bevægelse uden aftastning. Desuden egner disse mo-torer sig til opgaver hvor rotoren skal holdes i en bestemt position, eftersom konstantstrøm til statorspolen resultere i at rotoren fastholdes.

Figur 7.6: Diagram for et input til en stepmotor [29]

Praktisk styres motoren ved hjælp af en transistor for hver spole, der tændesi sekvens, således at motoren drejer den ønskede mængde og retning. Denne se-kvensstyring kan foretages af en specialdesignet kontrol IC, eller en softwarebaseretløsning.

7.4.3 AC-motorer

I en AC motor leveres driftstrømmen i form af vekselspænding, der kobles ind påspoler placeret i statoren. Denne vekselspænding bevirker, at spolerne skaber et ro-terende magnetfelt. AC bruges normalt indenfor industrielle applikationer, hvor derer brug for kraftige motorer, og hvor størelsen ikke er vigtig. Andre mere kompaktemotorer anvendes, hvis applikationen kræver dette. Samtidigt gør AC-driften demmindre egnede til brug sammen med DC baserede digitale kredsløb, da styringen erunødigt kompliceret i forhold til styring af DC-motorer.

7.4.4 Opsummering

I tabel 7.5, findes en opsummering af de forskellige motortyper herunder fordele ogulemper. AC-motorer er udeladt, da de er uegnede i forhold til den videre produkt-udvikling grundet deres fysiske størrelse og komplicerede styring.

D/E-B323 43/101

7.4. MOTORER 7. TEKNOLOGIER TIL PRODUKT

Type Fordele Ulemper Typiske ap-plikationer

Drives med

Step Præcisions posi-tion, højt holde-moment

Kræver styring Positionering DC

DC (børsteløs) Lang levetid ,lavt vedligehold,høj effektivitet

Dyrere ift. bør-ste, kræver sty-ring

Harddiske,blæsere

DC, PWM

DC (børste) Billig, nemfartkontrol(spænding)

Vedligehold afbørster, lav le-vetid

Løbebånd,startmotorer

DirekteDC, PWM

Tabel 7.5: Sammenligning af motortyper

En opsummering af styringer der anvendes på forskellige motortyper findes itabel 7.6

Styringsform Fordele Ulemper Anvendes medmotortyper

Switch-mode DC Energi effektiv,nem digital styring

Elektrisk støj,ripple på ud-gangsspænding

DC med og udenbørster

Liniært spændings-reguleret DC

Ineffektiv Lav støj, sta-bil udgangspæn-ding

DC med og udenbørster

Tabel 7.6: Sammenligning af motorstyringer

44/101 D/E-B323

8. PRODUKTAFGRÆNSNING

8 Produktafgrænsning

8.1 Valg af teknologierFor at imødese køretøjets aktionsradius på minimum 150m er det nødvendigt med enkommunikationsstandard, der understøtter kommunikation ved denne kabellængde.Af diagrammet 7.4 fremgår det hvilke standarder, som opfylder disse.

Kommunikationsstandarderne RS485 og RS423 fravælges pga. dårlig tilgænge-lighed af tilslutningsmuligheder samt interface. RS232 fravælges pga. hastighedsbe-grænsningen, som er en vigtig faktor for projektet.

Ethernetstandarden opfylder ønsket om høj båndbrede, stor fleksibilitet, pris ogtilgængelighed. Medietypen kan ændres fra alm. PDS til fiberoptisk kabel for at op-nå en betragtelig forbedring af rækkevidde.

Fartøjet kan miste sin evne til at bevæge sig i røret som følge af tekniske proble-mer eller pga. fremmedlegemer, som blokerer den videre fremfærd. Sidder fartøjeturokkeligt fast, vil det være nødvendigt at trække det ud. For at frigøre inspektions-fartøjet uden beskadigelse af signalkablet kræves der et kabel med høj trækstyrkeeller en tynd wire, som er egnet til formålet. Brug af wire giver en højere trækstyrke,hvilket muliggør brug af alle mediestandarder samt en antaget økonomisk besparelse.

En inspektion foregår som oftest via. videotransmission fra enheden. For at vi-deotransmissionen kan fungere optimalt, kræves der gode lysforhold, som følger ka-meraet. Dertil kræves det, at kameraet har mulighed for at operere med vidvinkel,have god bevægelighed eller en kombination af begge. Desuden er det nødvendigtmed en acceptabel opløsning for at være i stand til at identificere mulige skader.

For at opnå præcision og høj kvalitet af de informationer, der indsamles ved enkloakinspektion, kræves en pålidelig lokaliseringsmetode, så skaden i kloakken efter-følgende kan udbedres effektivt. Trådløse teknologier som GPS- og GSM-lokaliseringhar en begrænset anvendelse i kloakken. Derfor vil et tripodometer, som kan giveen nøjagtig længde fra et givent punkt, være nødvendig. For at opnå en acceptabelpræcision over længere strækninger, vil en manuel lokalisering kombineret med odo-meterets data være nødvendig, for at kunne bestemme den nøjagtige position. Dettekan realiseres via et radiosignal fra enheden, som gør det muligt med en modtager,at pejle enhedens aktuelle position under jorden, hvor en evt. skade er opstået. Ensådan løsning kunne kombinere odometerets data med accelerometerets, det elek-tronisk kompas’ og gyroskopets.

På køretøjet kan det være ønskeligt at have monteret div. sensorer til at assisterefejlsøgningen samt afsløre personrisici. Her kan en deformationssensor være et nyt-tigt værktøj. En gassensor vil også være praktisk som indikator for tilstædeværelseaf evt. gaskoncentrationer.

D/E-B323 45/101

8.2. VALG AF PROTOTYPEKRAV 8. PRODUKTAFGRÆNSNING

For at opnå den bedste og mest effektive styring af køretøjet, som giver mulighedfor at regulere hastigheden, vil en strømstyring af motorerne være optimalt. Moto-rerne skal være børsteløse DC-motorer for at undgå eksplosionsfare i kloakken.

8.2 Valg af prototypekravProjektgruppen prioriterer læringskontraktens mål højt, og derfor vil der fokuserespå de områder, hvor det menes, at disse behandles bedst. Fjernstyringen er valgt,da hardware- og softwareudviklingen dækker målene.

Projektgruppen har i prototypen valgt at se bort fra, at Ethernet over PDS ikkeopfylder kriteriet på minimum 150m i aktionsradius. Valget begrundes med, at enmediekonvertering fra kobber til fiberoptisk er nem at implementere. Dertil er fibe-roptiske kabler med stor holdbarhed dyre i indkøb.

Projektgruppen betragter videotransmissionen som sekundær i forhold til læ-ringsmålene, da det kan være tidskrævende og resultere i et ringe udbytte sammen-lignet med andre indsatsområder.

Til kameraet vælges LED-belysning grundet tidligere positive erfaringer med tek-nologien. Derfor anvendes denne uden videre analyse mht. holdbarhed, levetid ogeffektivitet.

Børstede DC-motorer er valgt til at manøvrere køretøjet, da disse er til rådighedfor projektgruppen. Motorerne bliver strømstyret, for at opnå optimal styreevne.

En nødvendig funktion for et "fjernstyret fartøj", som manøvrer under jordenuden en reel mulighed for visuelt at kunne bedømme placering heraf, er et odometer.En aflæsningsmetode til lokalisering kunne være ønskeligt, men projektgruppen er itvivl om omfanget heraf, og derfor gives modulet en lav prioritering i forhold til denafsatte udviklingstid. En mere nøjagtig og automatiseret løsning vil være ønskelig,men kræver flere ressourcer end der er til rådighed.

Diverse sensorer vil være relevante i et endeligt produkt, men grundet manglenderessourcer, vil projektgruppen udelade denne ellers vigtige egenskab.

Derved er følgende krav opsat i forbindelse med udviklingen af en prototype:

Minimums krav som enheden skal kunne/have:

• Manøvrere i kloakken• Et kamera, der skal kunne manøvreres, så kameraet kan se hele kloakken her-

under den første del af stikledningerne

46/101 D/E-B323

8. PRODUKTAFGRÆNSNING 8.2. VALG AF PROTOTYPEKRAV

• Oplyse områder i retning af kameraets synsvinkel• Udmåle afstanden fra startpunktet

Udvidede krav som enheden skal kunne/have:

• Lokaliseres• Køre med forskellige hastigheder• Sensorer der kan assistere fejlsøgningen• Sensorer der kan afsløre personrisici

D/E-B323 47/101

9. PRODUKTUDVIKLING

9 ProduktudviklingUd fra opgaveformuleringen udvikles et produkt, som i følgende kapitel vil blive

beskrevet. Gennemgangen er opdelt i forsøg, manøvreringssystem, IP-kamera samtsoftware.

Diagrammet på figur 9.1 viser hvordan det overordnede produkt er sammensat.

Figur 9.1: Overordnet produkt

Overordnet kan diagrammet opdeles i computeren og køretøjet, som kommu-nikerer via Ethernet. Den eneste enhed, der adskiller sig fra denne overordnedeopbygning, er joysticket som brugeren styrer det fjernstyrede fartøj med.

Computeren kommunikerer med køretøj og joystick. Joysticket kommunikerervia en parallel port, mens kommunikationen til køretøjet foregår via Ethernet. Tilcomputeren har projektgruppen udviklet software, som skaber et interface mellembruger og køretøj.

På køretøjet er der monteret en switch, som har til formål at forbinde alle Et-hernetbaserede systemer. Det eneste system, der ikke er Ethernetbaseret, er manøv-reringssystemet, som kommunikerer med softwaren via I/O-kortet.

Switchen på køretøjet har følgende enheder tilsluttet:

• Computer• IP-kamera• I/O-kort

I afsnitet vil produktforsøgene først blive gennemgået, derefter vil de enkeltesystemer, som projektgruppen har udviklet blive indgående beskrevet.

48/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.1. FORSØG

9.1 ForsøgI det følgende afsnit er der beskrevet 2 forsøg, som vurderes nødvendige for at beskri-ve præcisionen for den optiske indkoder samt for evt. tab af pakker under netværkstransmission. Forsøgenes data skaber grundlag for senere valg samt grundlag for denfaktiske virkemåde for prototypen.

9.1.1 Forsøg med optisk indkoder

Forsøget har til formål at beskrive sammenhængen mellem den optiske indkodersudgangssignaler over en fastlagt distance. Indkoderen er placeret på akslen af køre-tøjets motor, og giver ifølge databladet 100 pulser pr. omgang. Idet bilens gearingimellem motor og hjul er ukendt, er det nødvendigt at få klarlagt en forbindelsemellem tilbagelagt distance og antallet af pulser.

Forsøgsopstilling

For at illustrere forsøget er der konstrueret et billede af måleprocessen, som er vistpå figur 9.2. I opstillingen blev der anvendt en tæller, hvor antallet af pulser kunneaflæses. Bilen blev manuelt fremført over en opmålt strækning á 5m. For at opnåstørre nøjagtighed blev forsøget gentaget 8 gange.

Figur 9.2: Forsøgsopstilling for optisk indkoderforsøg

Følgende udstyr blev anvendt til forsøget:

• Nikko fjernstyret bil• Optisk indkoder (type nr. E4-100-091-D-H)• Hameg Programmable Counter/Timer (HM8122)

D/E-B323 49/101

9.1. FORSØG 9. PRODUKTUDVIKLING

• Elcanic Lab Power Supply (Type LR2302)• Tommestok á 2m• Tape á 5m

Måledata

I tabel 9.1 er de indsamlede måledata opstillet.

Målenr. 1 2 3 4 5 6 7 8Pulser 30355 30251 30223 30268 30250 30267 30305 30205

Tabel 9.1: Måledata for optisk indkoderforsøg

Databehandling

På figur 9.3 er måledataene plottet, og som forventet er der en lineær sammenhængmellem de fremkomne måledata. Der ses bort fra yderpunkterne (nr. 1, 7, 8), hvilketresulterer i 5 punkter, som har en tilfredsstillende tolerance. Gennemsnitsværdienaf de 5 udvalgte punkter anvendes til den videre analyse. Den sorte linje på figurenrepræsenterer gennemsnitsværdien af de udvalgte måleresultater.

Figur 9.3: Plot for måledataen fra optisk indkoderforsøg

I tabel 9.2 er de forskellige parametre og tilhørende værdier opgivet, som brugesi de faktiske udregninger.

50/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.1. FORSØG

Navn Værdi BeskrivelsePi alt 151259pulse Antal pulse i altN 5stk. Antal målepunkterL 5m Længde i meterPgennemsnit −pulse Gennemsnittet af målingernePmeter −pulse

mPulse pr. meter

Tabel 9.2: Forsøgs parametre

Gennemsnitsværdien af de 5 målinger:

Pgennemsnit =Pi alt

N= 30252pulse (9.1)

Udfra de 5 udvalgte dataspunkter beregnes der hvor mange pulser indkoderenafgiver per tilbagelagt meter.

Pmeter =Pgennemsnit

L= 6050, 4 ≈ 6050pulse

m(9.2)

9.1.2 Svartidsforsøg

Formål

Formålet med forsøget består i at bestemme svartiden på I/O-kortet, med henblikpå senere vurdering af egnethed samt indstillinger når denne skal bruges til softwa-rebaseret regulering på køretøjet.

Forsøgsopstilling og fremgangsmåde

For at illustrere forsøget er der taget et billede af forsøgsopstillingen, som er vist påfigur 9.4.

D/E-B323 51/101

9.1. FORSØG 9. PRODUKTUDVIKLING

Figur 9.4: Forsøgsopstillingen

Forsøgsopstilling består af:

• Computer (styresystem: Ubuntu)• Linksys router (WRT54G)• I/O-kort (Elexol EtherIO 24 R)• Testsoftware (C kode)

Forsøgs-softwaren er vedlagt som bilag CD2 i afsnit 14.2.2.Tiden som måles, er tiden det tager for programmet at sætte en værdi på I/O-

kortet, til selvsamme værdi kan læses og modtages tilbage i programmet. Forbindel-sen mellem I/O-kortet og computerne var opsat som figur 9.5 i forsøget.

Figur 9.5: Netværksopsætning

Måledata

Under forsøget blev der indsamlet over 13000 datapunkter. Grundet den store mæng-de data, er disse vedlagt som bilag CD1 i afsnit 14.2.1.

52/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.1. FORSØG

Databehandling

Der er fremstillet et diagram for dataene, som ses på figur 9.6, over svartiden veden given program eksekvering. De røde fremhævninger illustrere interesseområder,som behandles i Diskussionen/Konklusionen sidst i afsnittet.

Figur 9.6: Dataplotning med interesseområder

Figur 9.7: Histogram over svartiderne

Figur 9.7 er et histogram, som viser fordelingen af svartiderne. Af histogrammetfremgår det, at selv om størstedelen af værdierne ligger under 7,5ms, er der enbetydelig mængde af værdierne, som er placeret uden for dette område.

D/E-B323 53/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Fra analysen blev følgende middel- og maksimumværdi fundet:

Middelværdi = 7, 246ms

Maksimumværdi = 15, 14ms

Diskussion/Konklusion

Det fremgår af figur 9.6, at der er 4 svartider, som er placeret langt fra de resterende.Dette skyldes timeout funktionen i programmet, som efter 10000µs konkluderer,at UDP pakken er gået tabt og gensender pakken. Tiden det tager at sende enny pakke er forholdsvis stor, og derfor er der et stort spring mellem de 4 højesteværdier og de resterende i datasættet. Det fremgår også, at der er få datapunkter,som ligger mellem 10 og 12ms, hvilket skyldes, at timeout-funktionen er upræcis.De røde områder på figur 9.6 vurderes umiddelbart som perioder, hvor svartiden fraI/O-kortet midlertidigt har været ustabil.

De 4 højeste værdier, herunder maksimumværdien, er vigtige, når der skal tagesudgangspunkt i det værst mulige tilfælde. En sådan forsinkelse vil kunne finde stedunder brug, og er derfor relevant for analysen. Der er dog forsvindende få af dissepunkter i den totale datamængde, sandsynligheden for at tabe 1 pakke fremgår afligning 9.3.

Benævnelse Værdi Beskrivelseantaltimeouts 4 Antal timeouts i forsøgsdataeneantaldatapunkter 13924 Antal datapunkter i forsøgsdataene

Tabel 9.3: Parametre for udregninger til Svartidsforsøg

antaltimeouts

antaldatapunkter= 0, 287h (9.3)

Derfor vil sandsynligheden for, at flere pakker i træk går tabt være tæt på nul.Middelværdier er af denne årsag mere interessante for den videre analyse.

I det endelige produkt vil der ligeledes være et IP-kamera tilsluttet samme net-værk og tilstedeværelsen af denne vil muligvis øge svartiden fra I/O-kortet. Det erdog uvist, om dette er tilfældet, da forsøget ikke dækker dette område.

9.2 ManøvreringssystemManøvreringssystemet på køretøjet har til formål at lade softwaren styre køretøjetsmotorer til fremdrift og styretøj. Systemet er niveauopdelt i undersystemer, modulerog blokke. De 3 undersystemer Fremdrift, Styretøj og Motorstyring består primærtaf logiske kredse. De to førstnævnte kommunikerer med softwaren og Motorsty-ringsmodulet, og sidstnævnte styrer motorerne. På figur 9.8 ses de 3 undersystemers

54/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

opbygning i moduler samt deres kommunikationsveje. Beskrivelsen af kommunika-tionsvejene som følger: Første del er et tal og et bogstav, hvor tallet beskriver antaletaf ledere, og bogstavet beskriver om signalet er analog (a) eller digitalt (d). Andendel beskiver hvilken information signalet indeholder.

Figur 9.8: Modulerne i manøvreringssystemet

Både Fremdrift og Styretøj er styret af en reguleringslykke, men der er stor for-skel på implementeringen af disse. Styretøjet er reguleret vha. softwaren, hvorimodfremdriftsmodulet selv foretager reguleringen. Denne forskel på implementeringener lavet for at kunne sammenligne fordele og ulemper ved de to metoder.

Herefter vil de 3 undersystemer blive beskrevet i deres helhed.

9.2.1 Undersystemet Fremdrift

Fremdrift har til formål at modtage og regulere vha. data fra I/O-kortet, i form afen ønsket hastighed. Modulet regulerer motorens rotation og opretholder denne, nårhastigheden er korrekt. Derudover forefindes en aktuel hastighedsmåling for, hvorhurtig det fjernstyrede fartøj bevæger sig.

Oversigt

Fra I/O-kortet modtages et 4 bit signal indeholdende informationer omkring, hvorhurtig og i hvilken retning det fjernstyrede fartøj skal bevæge sig. Signalet sammen-holdes med fartøjets aktuelle data, som leveres fra en optisk indkoder bestående af 2signaler. Dataene bliver først afkodet i Hastighedsmåleren og derefter sammenholdt iSammenligneren. Det resulterende signal behandles yderligere i D/A-konverteren ogintegratoren. Heraf fremkommer et analogt signal samt 2 faser, som er bestemmendefor motorstrømmen samt H-broens retning. Fra Hastighedsmåleren er en kontinuerligopdateret hastighed tilgængelig via I/O-kortet, og denne kan aflæses vilkårligt.

D/E-B323 55/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Figur 9.9: Moduldiagram for Fremdrift

Blok Farve Formål/FunktionHastighedsmåler Blå Afkoder signalet fra den optiske indkoderSammenligner Gul Sammenligner den ønskede hastighed med den ak-

tuelleD/A Integrator Rød Konvertere og integrere et digitalt signal

Tabel 9.4: Moduloversigt for Fremdrift

Modul Hastighedsmåler

Hastighedsmåleren har til formål at afkode signalerne fra den optiske indkoder ogderigennem bestemme den aktuelle retning og hastighed af fartøjet.

Opbygningsoversigt Fra den optiske indkoder leveres to digitale pulssignaler,som afhænger af motorens rotation. Ud fra dette signal samt en fastsat oscillatorfre-kvens, afkodes den aktuelle fart. Denne udsendes som tre digitale bits. Det fjernsty-rede fartøj opererer i området fra 0-6km/t, mens maksimal indikationen på 7km/tindikerer for stor hastighed. Sideløbende afkodes retningen for køretøjets hjulrota-tion, der udsendes som en digital bit. Tilsammen udgør disse signaler den aktullehastighed.

Den interne opbygning for modulet kan ses på figur 9.10.

56/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Figur 9.10: Blokdiagram for Hastighedsmåler

Blok Farve Formål/FunktionTæller Blå Optæller pulse fra den optiske indkoderOverflow-check Lilla Stopper tælleren og sætter alle udgange høj

ved for høj hastighedLatch Grøn Låser den nuværende fartværdi på udgangen

til udlæsningOscillator Rød Frekvens der bestemmer perioden hvor der

tælles pulser fra indkoderen, samt låser ud-gangene og nulstiller tælleren.

Ugyldig data Gul Nulstiller latches og tæller hvis retningenskifter under igangværende optælling.

Retningsdetektor Brun Afkoder rotationsretningen ud fra signaletfra den optiske indkoder

Tabel 9.5: Blokoversigt for Hastighedsmåler

Funktionsmåde I afsnittet vil den faktiske funktionsmåde blive dybere beskre-vet. Der vil blive fokuseret på de vanskeligste områder, hvilket er nødvendig for engrundlæggende forståelse af Hastighedsmåleren.

Hastighedsmåleren er i beskrivelsen opdelt i 2 separate funktioner:

• Fartfunktion• Retningsfunktion

Fartfunktion Den optiske indkoder leverer 100 pulse pr. motoromgang. Dagearingen mellem motor og hjul er ukendt, opstilles der et forsøg for at skabe ensammenhæng mellem en given tilbagelagt distance og antallet af pulse, som denoptiske indkoder afgiver jf. forsøget 9.1.1.

D/E-B323 57/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Forsøget resulterede i 6050 pulse pr. meter. Yderligere beregninger er uddybeti Indkoderforsøgets dokumentation, men resulterer i en udregnet oscillatorfrekvens,som er illustreret af ligningerne herunder:

Navn Værdi Beskrivelsevmax 6km

tMaksimal operationel hastighed for køretø-jets fremdriftssystem

Pmeter 6050pulsem

Antal pulser indkoderen leverer per kørt me-ter

Pmax 7pulse Maksimalt antal pulse per optælling, svaren-de til den maksimale hastighed + 1

tsetup(flipflop) 20-40 ns Setuptid for ugyldig data.tpropegation(tæller) 420ns Reset/preset tid for tællerentL − ms Tælletid, oscillatorens lave halvperiode.tH − ms Settiden, hvor output gemmes, oscillatorens

høje halvperiode.OSCfrekvens − kHz Oscillatorens frekvens

Tabel 9.6: Parametre for udregninger til Hastighedsmåler

For at udregne tælletiden, som er oscillatorens lave halvperiode, udføres følgendeudregning:

tL =Pmax

vmax · PPMindkoder

≈ 0, 6ms (9.4)

tH =tL10 tsetup(flipflop) ∧ tpropegation(tæller) (9.5)

OSCfrekvens =1

tL + tH=

1

660= 1, 5kHz (9.6)

Den anvendte oscillatoropstilling har periodetider meget nær dette, men medhensyntagen til tilgængelige komponenter. Oscillatorens høje periodetid vælges tilen tiendedel af tælletiden.

Antallet af pulser fra den optiske indkoder optælles via en binær tæller, indenforden negative del af clock-pulserne fra den opstillede oscillator, som er illustreret påfigur 9.11.

58/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Figur 9.11: 1. Simulering af Hastighedsmåler

I set-tiden af clock-pulsen tælles der ikke. Derimod føres hastighedsmålingenvidere til output latchen, hvor dataene fastfryses, hvilket kan ses i måleområde 1.

Samtidig sikres der via et overflow-check, at et evt. overflow på tælleren fast-holdes ved at stoppe clock-signalet til tælleren. Overflowet detekteres ud fra denoverskydende bit i tællerens output (4. bit). Dette betyder, at en for stor rotations-hastighed på motoren, bliver udlæst som værdien 7, idet en række OR-gates sætteshøj, hvilket kan ses i måleområde 2.

TripMSB = CounterMSB + Counteroverflow (9.7)

Tripbit2 = Counterbit2 + Counteroverflow (9.8)

TripLSB = CounterLSB + Counteroverflow (9.9)

Retningsfunktion Den aktuelle retning på rotationen aflæses kontinuert i ret-ningsdetektoren ved at sammenligne kanal A og B fra den optiske indkoder, ogderved bestemme hvilken indbyrdes forskydning disse har. Ved et skift i rotations-retningen, sættes ugyldigt data, hvilket resulterer i, at tællerens samt latchenes dataforkastes, indtil en ny måling kan udføres med den nye rotationsretning, hvilket kanses på figur 9.12.

D/E-B323 59/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Figur 9.12: 2. Simulering af Hastighedsmåler

Kredsløbs implementering Det endelige kredsløbs kan ses på figur 9.13 samten komponent beskrivelse på den efterfølgende tabel 9.7.

Figur 9.13: Diagram for Hastighedsmåleren opdelt i blokke

60/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Blok Farve ImplementeringImplementering Blå CD4510 binær tællerOverflow-check Lilla OR gatesLatch Grøn CD4013 data latches, anvendes som data flip-

flopOscillator Rød LM555-baseret astabil multivibratorUgyldig data Gul CD4013 data latches, anvendes som set/reset

flipflopRetningsdetektor Brun CD4013 data latches, anvendes som data flip-

flop

Tabel 9.7: Blokoversigt for komponenter i Hastighedsmåleren

Modul Sammenligner

Sammenlignerens formål består i at beregne differensen mellem hastighedssignaletfra I/O-kortet og signalet fra hastighedsmåleren.

Opbygningsoversigt Sammenligneren modtager 2 hastigheder, et fra hastigheds-måleren og et fra I/O-kortet. Signalet fra hastighedsmåleren indeholder den nuvæ-rende fart og retning, hvorimod signalet fra I/O-kortet indeholder den ønskede fartog retning. Signalerne er opbygget ens, så farten angives med en opløsning på 3 bitog retningen angives med 1 bit. Udgangen består af et 3 bit signal, der udtrykker dennumeriske differens mellem hastighederne, herefter vil denne differens blive omtaltsom ∆fart (delta-fart), samt 4. bit, der benyttes til at angive differensens fortegn iforhold til bilens længdeakse. Det samlede udgangssignal kaldes ∆hastighed (delta-hastighed). På figur 9.14 ses den principielle opbygning af sammenligneren, og deforskellige funktioner er kort beskrevet i tabel 9.8.

Figur 9.14: Blokdiagram for Sammenligneren

D/E-B323 61/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Blok Farve Formål/FunktionRetnings sammenligning Rød Sammenligner retningerne fra I/O-kortet og

hastighedsmålerenBetinget 1.-komplement Grøn 1.-komplement af hastighedsmålerens fart-

værdi når retningerne er ens (subtrahere)Binær Adder Lilla Addere værdien fra I/O kortet og det betin-

gede 1.-komplementOverflow Blå Reducere værdier over 7 til 7 efter additionBetinget add’er Brun Addere 1 til positive resultater efter subtrak-

tionBetinget 1-komplement Gul 1.-komplement af negative resultater efter

subtraktionEndelig retning Turkis Sammenligner fortegnet på resultatet med

retningen fra I/O-kortet

Tabel 9.8: Blokoversigt for Sammenligneren

Funktionsmåde I det efterfølgende afsnit vil funktionsmåden af sammenlignerenblive beskrevet. Der fokuseres på de vigtige områder, som er nødvendig for en grund-læggende forståelse af Sammenligneren.

Sammenligneren er i beskrivelsen opdelt i 4 separate funktioner:

• Retningssammenligning• Addition• Subtraktion• Fortegnet på ∆hastighed

Retningssammenligning Sammenligneren er opbygget, så farten fra I/O-kortet altid betragtes som en positiv værdi. Derfor er det nødvendigt med retnings-sammenligningen, for at finde ud af om farten fra hastighedsmåleren skal adderestil eller subtraheres fra farten fra I/O-kortet.

Som boolsk utryk kan retningssammenligning skrives som:

RetningI/O ⊕Retninghastighedsmåler = Retningforskellig (9.10)

Desuden er der en negeret udgang:

Retningforskellig = Retningens (9.11)

Addition Når de 2 retninger er forskellige, så er ∆fart lig summen af de 2fartværdier. Additionen udføres af den binære add’er, værdien efter additionen er∆fart. Udgangen udtrykker kun denne med 3 bit, mens resultatet af additionen erpå 4 bit, derfor er overflow-blokken aktiv når der adderes og den 4. bit er høj. I

62/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

denne blok bliver de 3 bit på udgangen sat høj, derved bliver værdier fra 8-14 sattil 7, hvis den 4. bit ikke er høj får de 3 lavere bit lov at passere til udgangen.

Efter en evt. addition opfattes alle resultater af sammenligneren som positive.

Som boolsk utryk kan aktiveringen af overflow-blokken skrives som:

Retningforskellig · 4.bit = Overflow (9.12)

På figur 9.15 i måleområde 3 ved 14ms ses et retningsskift, hvor sammenlignerenefterfølgende adderer farten fra I/O-kortet og farten fra hastighedsmåleren, indtilretningerne igen er ens efter 18ms. Desuden ses, at resultatet er sat til 7 af overflow-funktionen fra 14 - 15ms, hvor den reelle forskel er 8.

Figur 9.15: Simulering af Sammenligner

Subtraktion Når de to retninger er ens, er ∆fart lig med differensen af de tofartværdier. For at udføre subtraktionen tages det betingede 1.-komplement (grøn) affarten fra hastighedsmåleren, som derved kommer til at fremstå som et negativt tal i1.-komplement. Denne negative værdi, dog uden fortegnsbit, adderes med farten fraI/O-kortet i add’eren for at få ∆fart. Ved denne metode til subtraktion er resultatetpositivt hvis det 4. bit er højt.

Når subtraktion udføres med 1.-kompilment, skal der ligges 1 til værdien vedpositivt resultat. Denne funktion udføres af den betingede add’er.

D/E-B323 63/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Som boolsk utryk kan aktiveringen af add’eren skrives som:

Retningens · 4. bit = Add 1 (9.13)

Negative resultater efter denne subtraktionen er udtrykt i 1.-komplement, derforbruges det sidste betingede 1.-komplement (gul) under subtraktionen for at få ud-trykt negative resultater uden noget komplement. Nul, som hverken er positivt ellernegativt, bliver af sammenligneren opfattet som negativt ved subtraktion.

Som boolsk utryk kan aktiveringen af 1.-komplementet nemmest skrives som:

Retningens · 4. bit = 1.-komplement (9.14)

Mens implementeringen kan beskrives som:

Retningforskelig + 4. bit = 1.-komplement (9.15)

(se afsnittet fortegn på ∆hastighed)

På figur 9.15 ses i måleområde 1 fra 0 - 4ms eksempler på subtraktion med posi-tivt resultat, hvor den betingede add’er ligger 1 til resultatet fra subtraktionen. Fra 4- 5ms er de to fartværdier ens, og efter 5ms bliver fartværdien fra hastighedsmålerenhøjere end den fra I/O-kortet. Derved indeholder resten af målområde 1 eksemp-ler på subtraktion med negativt resultat, hvor det sidste betingede 1.-komplementinverterer resultatet fra subtraktionen.

Fortegnet på ∆hastighed Når modulet altid ser hastigheden fra I/O-kortetsom positivt, er det nødvendigt med en korrektion af fortegnet, for at den samledeudgang udtrykker ∆hastighed med retningen i forhold til bilens længdeakse. Kor-rektionen foregår i to trin, først bliver fortegnet på resultatet sat til positivt, hvisregneformen er additionen eller hvis subtraktionen giver et positivt resultat, og tilnegativ hvis subtraktionen giver et negativt resultat, her er positive fortegn angivetmed en høj bit. Derefter bliver dette fortegn inverteret, hvis retningen fra I/O-korteter baglæns. Dette betyder to ting, for det første er fortegnet nu i forhold til bilenslængdeakse, for det andet er et positivt fortegn angivet med en lav bit.

Som boolsk utryk kan fortegnet på resultatet skrives som:

Retningforskellig + 4. bit = Fortegnudregning (9.16)

Denne værdi bliver også benyttet til at aktivere den sidste betingede 1.-komplement.

Det endelige fortegn på ∆hastighed er som boolsk utryk:

Retningudregning ⊕RetningI/O = Fortegn∆hastighed (9.17)

64/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

På figur 9.15 i måleområde 1 ses ved 4ms, at fortegnet på ∆hastighed skifter tilnegativ, når resultatet af udregningen bliver negativt. I målområde 3 ved 14ms ses etøjeblik med hasard, hvor retningen fra I/O-kortet skifter. Det betyder, at fortegnetpå ∆hastighed bliver positivt, men skiftet i retningen fra I/O-kortet betyder også,at fortegnet på udregningen skifter, så kort efter er fortegnet på ∆hastighed igennegativt.

Kredsløbs implementering Det komplette logikdiagram over sammenlignerenkan ses på figur 9.16. Markeringerne på diagrammet viser, hvordan de forskelligefunktioner konkret er implementeret. Tabel 9.9 er en liste over de komponenter, derer i hver funktion.

Figur 9.16: Diagram for Sammenligneren opdelt i blokke

Blok Farve Formål/FunktionRetnings sammenligning Rød XOR gates og NOT gateBetinget 1.-komplement Grøn XOR gatesBinær Adder Lilla CD4008 fuld add’erOverflow Blå OR gates og AND gateBetinget add’er Brun CD4008 fuld add’er og AND gateBetinget 1-komplement Gul XOR gatesEndelig retning Turkis OR gate og XOR gate

Tabel 9.9: Blokoversigt for komponenter i Sammenligneren

Modul Integrator

Integratorkredsløbet har til formål at foretage en justering af det fjernstyrede fartøjshastighed. Hastighedsændringen vil foregå i lineære trin i forhold til dets input.

Opbygningsoversigt Til kredsløbet leveres et 4 bit signal, hvoraf 3 bit bliverbehandlet som den aktuelle fartændring og den sidste som retningsændring, detudgør tilsammen en hastighedsændring. Modulet består af flere afkodningssystemer.Først bestemmes det, i hvilken retning, frem eller tilbage, fartøjet skal bevæge sig,

D/E-B323 65/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

hvilket repræsenteres af et 2 bit signal til H-broen. En anden afkodning sker for atbestemme den korrekte retnings angivelse til H-broen. Dette bruges internt i modulettil at konstruere et analogt signal, som er en nødvendighed for, at integratorenreagerer korrekt i forhold til signalet til H-broen. Den interne opbygning for moduletkan ses på figur 9.17.

Figur 9.17: Blokdiagram for Integratoren

Blok Farve Formål/FunktionForskelsstyring Blå Bestemmende for højere eller lavere hastig-

hedH-bro fasestyring Brun Låser H-broen til den korrekte kørselsretningStilstandskontrol Turkis Kontrol af stilstand så kørselsretning kan æn-

dresH-bro stilstand Grøn Sikre stilstand når integratoren kræver detBetinget 2.-komplement Rød Den betingede 2.-komplement sikrer en kor-

rekt konvertering fra signed til unsigned in-teger

D/A Gul Konverterer 4 bit til et analogt signal på mel-lem 0-3,5V

Integrator Lilla Integrere en ønsket hastighedsforskel

Tabel 9.10: Blokoversigt for Integrator

Funktionsmåde I afsnittet vil den faktiske funktionstionsmåde blive dybere be-skrevet. Der vil blive fokuseret på de svært forståelige områder, som er nødvendigfor en grundlæggende forståelse af Integratoren.

Integratoren er i beskrivelsen opdelt i 3 separate funktioner:

• Fasestyring af H-bro• Forskelsstyring• Integration af fartforskel

66/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Fasestyring af H-bro Fra sammenligneren kommer et signal, som indeholderinformation om, i hvilken retning en evt. ændring skal ske. Her indikerer et positivtsignal mere fremdrift på bilen og negativt mere bagud. Holdt op mod den aktuelleretning i H-broen, kan det udledes, om hastigheden skal øges eller reduceres i forholdtil denne. Derudover er der en indikation fra Stilstandskontrol, der fortæller, om denanaloge integrator er i bund, hvilket betyder, at det fjernstyrede fartøj er i stilstand.Når denne er i stilstand, er der mulighed for at ændre H-broens aktuelle retnings-konfiguration i H-Broens fasestyring. Hvis det fjernstyrede fartøj er i bevægelse, vildet ikke være muligt.

For bedre forståelse er der opsat en sandhedstabel:

Indgange UdgangeH bro Skift Com Fortegn H bro frem H bro tilbage

1 1 0 11 0 1 00 X Nc Nc

Tabel 9.11: Sandhedstabel for funktionen fasestyring af H-bro

For at sikre stilstand, når Stilstandskontrol leverer et højt signal til H-bro stil-stand, vil begge faser til H-broen sættes lav. Når signalet går lav fra Stilstandskontrolsom følge af, at udgangsspændingen stiger på integratoren, vil den aktuelle data iH-bro fasestyring være gyldig.

Forskelsstyring Blokken har til formål at sammenholde retningen fra sam-menligneren og den retning, som kommer fra H-broens fasestyring. Udgangen fraForskelsstyringen beskriver, om hastigheden skal være højere eller lavere i forholdtil H-broens retning. Dermed fungerer signalet som speeder og bremse for fartøjet.

Indgange Udgang BeskrivelseH bro frem Com fortegn Com MSB

0 0 0 Enheden skal bakke med la-vere hastighed

0 1 1 Enheden skal bakke med hø-jere hastighed

1 0 1 Enheden skal køre fremadmed højere hastighed

1 1 0 Enheden skal køre fremadmed lavere hastighed

Tabel 9.12: Sandhedstabel for funktionen Forskelsstyring

D/E-B323 67/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Fig 9.12 er en sandheds tabel for udgangen fra Forskelsstyringen samt en beskri-velse af hver kombination.

Integration af fartforskel Af de 4 bit som leveres til modulet, repræsentererde 3 et tal mellem 0 og 7 og en 4. bit fra Forskelsstyringen repræsenterer fortegnetpå de 3 bit. De 4 bit tilsammen repræsenterer en signed integer, som skal konverterestil et signal, der kan bruges i det videre forløb.

Den 4. bit fra Forskelsstyringen betyder i praksis ifl. tabel 9.12

• 0 - mindre gas• 1 - mere gasI tabel 9.13 redegøres der kort for, hvordan det binære tal behandles for først at

blive en signed integer og senere et tal, der er løftet fra at spænde området −710 - 710

til 110 - 1510 , hvor 810 repræsenterer, at ingen ændring skal foretages i den aktuellehastighed. Det er vigtigt at bemærke, pga. senere forklaring, at den størst opnåeligeværdi 1510 bevirker en maksimal nedbremsning, og 110 maksimal mere gas.

Konvertering Område 1 Område 2Indgang (signed) -7 til 0 0 til 7Fortegns-bit inverteres og bliver 4. bit (unsigned) 7 til 0 8 til 152. komplement af negativ indgang 1 til 8 8 til 15

Tabel 9.13: Trinvis gennemgang af Betinget 2.-komplements udgange

Efter den digitale behandling, bliver det 4 bit lange signal konverteret til en ana-log spændingsreference i området 0-3,5V , som integreres. Spændingsreferencen tilintegratoren, ændrer spændingen på udgangen til næste kredsløb med variabel ha-stighed bestemt af referencen fra D/A konverteringen. Ændringen vil være konstant,til signalet ændres på indgangen eller integreringen når et af yderpunkterne af forsy-ningsområdet. Den mindste tid τ for regulering af udgangs referencespændingen erbestemt af integratoren, og vil blive udledt under Kredsløbs implementering. Tidenτ er bestemt til at være 200ms, og er den tid det tager for spændingsreferencenat ændre sig det samme potentiale som potentialet mellem indgangsspændingen ogoffsettet.

Kredsløbs implementering Det endelige kredsløbs kan ses på figur 9.18 samt enkomponentbeskrivelse på den efterfølgende tabel 9.14 og dokumentering af kritiskevalg eller svært forståelige kredsløbsområder være beskrevet.

68/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Figur 9.18: Diagram for Integratoren opdelt i blokke

Blok Farve ImplementeringForskelsstyring Blå X-OR gateH-bro fasestyring Brun Gated D latch, bygget med gatesStilstandskontrol Turkis OperationsforstærkerH-bro stilstand Grøn AND gatesBetinget 2.-komplement Rød X-OR, Inverter gate og en full adderD/A Gul 3 størrelser modstande, samt en operations-

forstærkerIntegrator Lilla 2 størrelser modstande, samt en operations-

forstærker

Tabel 9.14: Blokoversigt for komponenter i Integratoren

Forklaring af blokken D/A-konverter Konverteringen af det digitale signalsker vha. en R-2R kobling, som er beskrevet i afsnittet 13.0.4. For at undgå enbelastning af det videre kredsløb placeres en operationsforstærker. Spændingen overintegrationsmodstanden R315, er bestemt til at kunne svinge fra 0-3,5V , og af afsnit13.0.4 fremgår den maksimale udgangsspænding af R-2R konvertere.

vR−2R = 3, 125V (9.18)

For at opnå den maksimale spænding på 3,5V skal en forstærkning A være tilstede.

A =vmax

vR−2R

= 1, 12 (9.19)

Den ikke-inverterende oprationsforstærkers koblingsmodstande kan derved be-stemmes. Modstanden R313 vælges til 20kΩ, og derved bliver R314 1kΩ. Integration-stiden τ er bestemt ved R315 ∗ C1, og deraf er udtrykket for udgangsspændingensændringshastighed tilgængelig i sekunder.

D/E-B323 69/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

d(uout)

d(t)=−uinτ

= Vs

(9.20)

9.2.2 Undersystem Styretøj

Undersystemet har til formål at justere den maksimale motorstrøm til motorstyrin-gen, som varetager retningen på styretøjet. Bevægelsen af styretøjsmotoren på detfjernstyrede fartøj kontrolleres direkte af I/O-kortet. Derudover er det muligt vha.et potentiometer at aflæse positionen.

Oversigt

Justeringen som foretages af motorstrømmen kontrollerer, hvor hurtig styretøjetskal fortage en ændring af retningen, altså hvor hurtigt styretøjet er i stand til atnå yderpunkterne, højre og venstre. Den aktuelle position af styretøjet, konverteresved forespørgsel af positionsmåleren, og dataene vil kunne aflæses via I/O kortet.

Figur 9.19: Moduldiagram for Styretøj

Blok Farve Formål/FunktionIndstilling motorstrøm Orange Manuel indstilling af maksimal motor-

strømPositions måler Rød Giver en her og nu position af styretøjet

Tabel 9.15: Moduloversigt for Styretøj

Indstilling af motorstrøm

For at opnå en stabil styring kræver det, at hastigheden som hjulene drejer med er sålille, at programmet altid kan nå at lave en ny læsning inden for hvert digitalt step.Derfor kan den makimale ændring af forhjuls vinkel beskrives på følgende måde:

70/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

V inkelpr. step = vinkelhastighed · svartid (9.21)

V inkelhastighed =vinkelpr. step

svartid(9.22)

Kredsløbs implementering Implementeringen kan ses på figur 9.26 i afsnit 9.2.3.

Modul Positionsmåler

Positionsmåleren skal måle den analoge spænding over potentiometeret og konverteredenne til en digital værdi, der beskriver forhjulenes aktuelle position.

Oversigt over opbygning Fra potentiometeret på styretøjet kommer et spæn-dingssignal på 1-3,5V , som afhænger af forhjulenes position. Dette signal afkodes til4 digitale bit, som repræsenterer positionen, hvilke sendes til I/O kortet. De gyldigepositionsværdier ligger fra 110-1510, mens 010 indikerer ugyldigt data.

Figur 9.20: Blokdiagram for Positionsmåleren

Blok Farve Formål/FunktionADC Rød Konverterer det analoge signal til en digital

værdi, i henhold til de to opgivne ydreposi-tions spændinger

Justering yderpositioner Blå Justerer hvilket spændingsområde, der skalrepræsenteres digitalt

Tabel 9.16: Blokoversigt for Positionsmåleren

D/E-B323 71/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Funktionsmåde I afsnittet vil den faktiske konstruktionsmåde blive dybere be-skrevet. Der vil blive fokuseret på de svært forståelige områder, som er nødvendigfor en grundlæggende forståelse af Positionsmåler.

Positionsmåleren har 2 funktioner:

• Analog til digital konvertering (ADC)• Justering af yderpositioner

ADC Den analoge spændingsværdi konverteres til en 4 bit digital. En serie afspændingsreferencer skabes internt i ADC’en vha. en modstandsrække. Disse spæn-dingsreferencer sammenlignes med den analoge spændingsværdi i et antal kompara-torer. Derefter behandles komparatorenes udgange digitalt for at skabe den binærerepræsentation af spændingsværdierne. Der påsættes pulldown-modstande for at sik-re at værdien altid viser nul, når værdien er ugyldig, hvilket udnyttes i softwaren tilat kontrollere, at værdien blev aflæst korrekt.

Justering af yderpositioner Justering af yderpositionerne for ADC-konverteringenforegår vha. to variable spændingskilder, som er udført med to potentiometre. Dendigitale udgang skal på ADC’en være i området 110-1510. Ud fra dataområdet op-stilles den øverste og nederste referencespænding.Den øverste spændingsreference skal være lig med den maksimale potentiometer-spænding

V+Ref = Vpot.max (9.23)

Den nederste spændingsreference skal svare til værdien 110. Denne værdi udregnesud fra, at ADC’ens udgange har 15 steps, de 14 steps udnyttes for at repræsentereværdien 110-1510. Derfor skal den nedre referencespænding være 15/14 dele underdet totale område for potentiometerets spænding.

V−Ref = V+Ref −15

14· (Vpot. max − Vpot. min) (9.24)

Kredsløbs implementering Det endelige kredsløbs kan ses på figur 9.21 samten komponentbeskrivelse på den efterfølgende tabel 9.17.

72/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Figur 9.21: Diagram for Positionsmåleren opdelt i blokke

Blok Farve Formål/FunktionADC Rød TLC0820 8-bit Analog-digital-konverterJustering yderpositioner Blå 2 potentiometre kalibreret til konstant værdi

Tabel 9.17: Blokoversigt for komponenter i Positionsmåleren

9.2.3 Undersystem Motorstyring

Motorstyringen har til formål at drive motorerne i henholdsvis Styretøjs- og Frem-driftsundersystem ud fra signaler, som modtages fra de 2 pågældende undersystemer.

Oversigt

Motorstyringen består af to effekttrin med indbygget regulering af motorstrøm. Sty-ringen af strømmene sker i forhold til strømreferencer, der modtages fra henholdsvisStyretøjs- og Fremdriftsundersystemet. Strømreferencenerne sammenlignes indirektemed motorstrømmen, hvorefter motorstrømmen reguleres. De 2 undersystemer sty-rer ligeledes motorernes driftsretning og nedbremsning via to digitale fasesignaler.Fra begge motorer er der forskellige typer aflæsning, henholdsvis en optisk indkoderog et potentiometer, hvor dataene videresendes til de respektive undersystemer tilviderbehandling.

D/E-B323 73/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

Figur 9.22: Moduldiagram for Motorstyring

Blok Farve Formål/Funktion2x Motorstyring Blå Driver motorerne ud fra fasesignalerne samt

strømreferencenDC Motor, Optisk indkoder Gul Driver baghjulene, samt indeholder indkoder

der aflæser rotationenDC Motor, Potentiometer Rød Styrer positionen af styretøjet, der kan aflæ-

ses via et potentiometer

Tabel 9.18: Moduloversigt for Motorstyring

Modul Motordrivere

Motordriverne har til formål at drive motorerne på køretøjet, som henholdsvis erplaceret i Fremdrifts- og Styretøjsundermodulerne. Motordriverne skal samtidigtstyre retningerne samt størrelsen af driftsstrømmen i de to motorer.

Opbygningoversigt I motordriverne kobles motorerne på en H-bro, som tænderog slukker for strømmen for at opretholde et konstant magnetfelt i motoren og der-ved en konstant strøm. Motorstrømmen sendes igennem en målemodstand, hvorvedspændingsfaldet kan overvåges. Udfra en sammenligning af dette spændingsfald meden reference styres motorstrømmen.

74/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.2. MANØVRERINGSSYSTEM

Figur 9.23: Diagram for Motordriver opdelt i blokke

Blok Farve Formål/FunktionH-bro Rød Styrer motorstrømmen til motorens to poler.

Kan drive motorerne i begge retningerEnable motorstrøm Blå Slår motorstrømmen til og fraMålemodstand Lilla Motorstrømmen sendes herigennem, hvilket

skaber en spændingKomparator Grøn Sammenligner motorstrømmen med den øn-

skede, og stopper motorstrømmen når denneer opnået

Oscillator Gul Tænder for strømmen, efter at den er blevetslukket af Komparatoren

Tabel 9.19: Blokoversigt for komponenter i Motordriveren

Funktionsmåde Motorerne drives ved hjælp af en H-bro, der består af 4 transi-storer, som er vist på figur 9.24.

Figur 9.24: Principdiagram for en H-bro [30]

Når motoren skal drives i en bestemt retning, tændes to af de fire transistorer

D/E-B323 75/101

9.2. MANØVRERINGSSYSTEM 9. PRODUKTUDVIKLING

i H-broen. Transistorernes aktivering styres af de to fasesignaler, der bestemmer,hvilken fase motoren trækker strøm igennem.

Motorstrømmen styres ved at pulsere signalet til transistorerne. Når fasesigna-lerne er forskellige, vil motorerne trække strøm. Når strømmen igennem målemod-standen opnår Strømreferencen, afbryder komparatoren enable-signalet til transi-storerne, hvilket bevirker, at motorstrømmen falder. Transistorerne tændes igen afnæste oscillatorpuls, hvilket igen tilkobler motoren. En illustration af den resulte-rende virkemåde kan ses på figur 9.25.

Figur 9.25: Illustration af chopping princip [30]

Kredsløbsimplementering Det endelige kredsløbs kan ses på figur 9.26 samt enkomponentbeskrivelse på den efterfølgende tabel 9.20.

Figur 9.26: Diagram for Motordriveren opdelt i blokke

76/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.3. IP-KAMERA

Blok Farve Formål/FunktionH-bro Rød L298 Dobbelt H-broEnable motorstrøm Blå CD4013 Data flipflops der anvendes som set-

reset flipflopsMålemodstand Lilla EffektmodstandKomparator Grøn LM358 Operationsforstærker, der anvendes

som komparatorOscillator Gul LM555 konfigureret som astabil multivibra-

torIndstilling motorstrøm Orange

stipletVariabel modstand (beskevet i afsint 9.2.2under Positionsmåler)

Tabel 9.20: Blokoversigt for komponenter i Motordriver

Modul Styretøjsmotor med potentiometer

Styretøjsmotoren har til opgave at dreje styretøjet på køretøjet til en ønsket positioner opnået. Det tilhørende potentiometer aflæser den aktuelle position.

Styretøjsmotoren er en DC-motor med børster, der via en gearing er koblet tilforhjulene. På styretøjet er der desuden monteret et potentiometer, der er meka-nisk forbundet til styretøjet. Når potentiometeret tilkobles forsyningspænding på deyderste poler, vil spændingen ved midterpolen være direkte relateret til styretøjetsposition. I praksis ligger denne udgangspænding i området 1-3,5V .

Modul Fremdriftsmotor med indkoder

Fremdriftsmotoren har til opgave at drive baghjulene på køretøjet og derved leverefremdrift. Samtidigt skal rotationen kunne afkodes for at overvåge hastigheden.

Fremdriftsmotoren er via en gearing og et differentiale koblet til baghjulene, oger ligesom styretøjsmotoren en DC-motor med børster. Der er monteret en optiskindkoder på motorens aksel, som ved rotation skaber to digitale pulssignaler, hvishyppighed er relateret til hastigheden. Indkoderen leverer 100 pulse pr. meter, deri kombination med gearing og hjul giver 6050 pulser pr. meter som køretøjet bevæ-ger sig. Signalerne er forskudt 90 grader, hvor hvilket signal der er fortløbende erafhængig af rotationsretningen.

9.3 IP-kameraIP-kameraet har til formål at levere et video signal fra det fjernstyrede fartøj tilbrugeren. For at optimere inspektionen, er der mulighed for at manøvre kameraetsvinkel efter brugerens behov.

D/E-B323 77/101

9.4. SOFTWARE 9. PRODUKTUDVIKLING

9.3.1 Oversigt

IP-kameraet er tilsluttet netværket som kommunikerer mellem det fjernstyrede fartøjog computeren. Dette muliggør direkte styring og læsning af video fra enheden. Selveinterfacet til kameraet er det medfølgende webinterface, hvor det er mulig at styrepositionen og se video.

Figur 9.27: IP-Kamera

IP kameraet indeholder desuden et lyssystem bestående af 11 LED dioder, somautomatisk tændes når lysniveauet falder under et af fabrikanten fastsat niveau. Demonterede LED dioder er hvide, da det er ønskeligt at have farvebillede fra kloaken.Kameraet transmittere video ved en maksimal opløsning på 600 × 480 pixels med15 billeder per sekund.

9.4 SoftwareI forbindelse med udvikling af et fjernstyret fartøj til eftersyn er der behov for athave kommunikation mellem fartøj og bruger. Projektgruppen har valgt at benyt-te et specielt joystick, der bliver fortolket af software, som kan kommunikere medhardwaren på fartøjet via et I/O-kort. Softwaren er udviklet i programmeringsspro-get C, som projektgruppen har opnået erfaring med gennem SE-kurset. C er megetudbredt til udvikling af bl.a. indlejrede systemer som f.eks. mikroprocessorer, somarbejder på et lavt niveau i forhold til mange andre programmeringssprog.

9.4.1 Krav til software

Før softwareudviklingen kan påbegyndes opstilles kravene.Da projektgruppen har valgt, at fartøjets hastighed skal reguleres af et digitalt

kredsløb, skal softwaren kunne styre et I/O-kort, som kan sende et binært signal tilfremdriftsmodulet. Samtidigt aflæses hastigheden for at udregne den kørte distance.Derudover skal softwaren kunne læse fra I/O kortet, da styretøjets aktuelle positioner nødvendig for at opnå en korrekt korrigering.

Opløsningen for fremdriftsstyringen er bestemt til 13 i intervallet -7 til 7. I praksisopereres der kun i intervallet -6 til 6, hvor maksimumværdierne vil være indikationfor, at yderpunkterne er opnået, og en regulering er nødvendig.

78/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.4. SOFTWARE

Styretøjsmodulet modtager et 2 bit signal via I/O-kortet, som repræsenterer de 2faser til H-broen. Den aktuelle positionsmåling indlæses fra ADC’en via I/O-kortetmed en opløsning på 16 i intervallet 0 til 15, hvor 0 er ugyldigt, og overstyrring afstyretøjet repræsenteres af 1 og 15.

Softwaren skal opfylde følgende krav:

• Modtage og fortolke signalet fra joysticket• Kommunikere med ind- og udgange på I/O-kort• Sætte fart og retning på fartøjets fremdriftsstyring med en opløsning på 13 (-6

til +6)• Regulere retningen af fartøjets styretøj med en opløsning på 13 (2-14)• Beregne den tilbagelagt distance

9.4.2 Kommunikation med I/O-kort

Indledning

Før påbegyndelse af softwareudvikling er det nødvendigt at tilegne sig viden omkringI/O-kortets virkemåde. Dette afsnit beskriver opbygning og kommunikation medkortet. Som tidligere nævnt er der valgt et kort, der anvender Ethernet protokollentil at kommunikere imellem softwaren og kortet. Det valgte kort er et Elexol EtherI/O 24, der har 24 ind- og udgange samt mulighed for SPI-kommunikation.

Styring af ind- og udgange

I/O kortets 24 ind- og udgange er fordelt på 3 porte A, B og C. Hver port er repræ-senteret af en byte, som kan skrives til eller læses fra. Retningen af de enkelte ind-og udgange bestemmes af et retningsregister på en byte for hver af de 3 porte. Hvisen enkelt bit ønskes anvendt som udgang, skal det tilsvarende bit i retningsregistretsættes til 0 eller 1 for hvis den ønskes anvendt som indgang. For at registrere en po-rt funktion, sendes kommandoen "!" efterfulgt af port bogstavet samt den ønskedeværdi. For at registrer hele porten A som indgange, sendes "!A"og værdien 255 somunsigned char sammen, hvor "!A" repræsenterer retningsregistret for porten A.

For at angive logiske niveauer på samtlige udgange på en port anvendes A, Beller C efterfulgt af en byte indeholdende de ønskede niveauer, hvor kun registre-rede udgange ændres. For at ændre værdien af en enkelt udgang skal hele portensnuværende værdi først læses. Derefter skal værdien for den bit, der repræsentererden aktuelle udgang ændres, og redigerede byte skrives til I/O-kortet igen. For atlæse fra en port sendes der "a", "b" eller "c", hvorefter kortet sender værdien af denaktuelle port retur.

Der findes adskillige kommandoer, som kan anvendes. Der henvises til manualenfor I/O-kortet, bilag CD4 i afsnit 14.2.4 for yderligere dokumentation af disse.

D/E-B323 79/101

9.4. SOFTWARE 9. PRODUKTUDVIKLING

Netværkskommunikation

De mest benyttede transmissionsprotokoller, der anvendes indenfor netværkskom-munikation er UDP og TCP. UDP er en enkel protokol, hvor der ikke oprettes enforbindelse. Metoden er hurtig, men der er ingen kontrol af, om datapakkerne nårfrem til destinationen. UDP anvendes som oftest i situationer, hvor det ønskes, atdata når frem til destinationen så hurtigt som muligt, og hvor et tab af datapakkerer acceptabelt. TCP er en mere kompleks protokol, som har fejlkorrektion, hvilketbetyder, at tabte datapakker gensendes. Det vil være optimalt at anvende en pro-tokol med fejlkorrektion, da det forenkler fejlhåndtering i softwaren, selvom det vilresultere i en langsommere kommunikation. Det valgte I/O-kort understøtter kunUDP-protokollen, hvilket betyder, at der skal tages højde for, at datapakker nødven-digvis ikke modtages. Dette vil dog i de fleste situationer resultere i, at reaktionstidenpå det fjernstyrede fartøj bliver marginalt forøget.

Det er vigtigt, at en ports værdi modtages, hvis ikke alle udgangene ønskes æn-dret, da den nye portværdi ellers ikke kan beregnes. Dette kan løses ved at gensendeforespørgslen for læsning af porten, indtil værdien modtages.

Når der kommunikeres over datanetværk anvendes en IP-adresse og en port.IP-adressen adresserer de enkelte enheder, som skal kommunikere med hinanden viaEthernet. Porten bruges for at kunne lave en direkte forbindelse imellem softwaren ogI/O-kortet. For at åbne en netværksport på pc’en laves der et socket til I/O-kortetsnetværksport (2424), som gør softwaren i stand til at modtage og afsende datapakkertil I/O-kortet. I softwaren defineres en timeout, der gensender forespørgslen, hvis ensvarpakke ikke modtages.

9.4.3 Softwarefunktionalitet og struktur

Før softwaren kan programmeres, er det nødvendigt at bestemme programmets over-ordnede funktionalitet. Der er fra hardwaren defineret nogle indgangs- og udgangs-signaler, der skal overholdes for at kunne kommunikere med hardwaren. For at styrefremdriftsmodulet kræves der 4 ud- og indgange til indlæsning af den reelle hastig-hed. Styretøjsmodulet kræver 1 udgang til styring af ADC’en, 2 til motoren og 4indgange til indlæsning af den aktuelle position. Fremdriftsmodulet er forbundettil I/O-kortets port A og forhjulsstyringen til port B. Port C er ikke taget i brug,men giver mulighed for fremtidige udvidelser som eksempelvis en gassensor. På figur9.28(a) og 9.28(b) ses en oversigt over ind- og udgange på I/O-kortets porte A ogB.

80/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.4. SOFTWARE

(a) Port A - Fremdriftsundersystem (b) Port B - Styretøjsundersystem

Figur 9.28: Portoversigter for I/O-kortet

• Port A

– Gul markering - indgange for indlæsning af reel hastighed– Blå markering - udgange til styring af hastighed

• Port B

– Gul markering - indgange til indlæsning af forhjulsposition– Blå markering - udgang til styring af ADC indlæsning– Rød markering - udgange til styring af styretøjsmodulet

I tabel 9.21 ses en oversigt over ind- og udgangssignaler.

Modul Indput OutputFremdrift 0-7 (3 bit) fart og 1 retnings bit 0-6 (3 bit) fart og 1 retnings bitStyretøj 4 bit position (0-15) 3 bit til mortorstyring

Tabel 9.21: Indput fra I/O kort

Programmet kan i store træk opdeles i 4 områder:

• Læsning fra joystick• Regulering af styretøj• Styring af fremdrift• Distance udregningLæsningen fra kontrolleren foretages, hvorefter dataene skal tolkes for at be-

stemme hvilke knapper eller joysticks, der betjenes. Derudfra foretages de relevantehandlinger. Ydermere skal værdierne fra joysticket skaleres ned til en opløsning, somer defineret for fremdrifts- og styringsundersystem. Figur 9.22 viser en oversigt afkontrollernes output.

D/E-B323 81/101

9.4. SOFTWARE 9. PRODUKTUDVIKLING

Handlings-id. for joystick 2Joystick-id. 4 for fremdrift og 5 for positionJoystick område -32767 til 32767Handlings-id. for knap 1Knap- id. 0 - 11Knapværdi 0/1

Tabel 9.22: Input fra joystick

Styretøjet betjenes gennem påvirkning af joysticket, hvor en ændring vil påvirkedennes position. Den aktuelle position indlæses som en værdi imellem 1 og 15. Dettebestemmer styretøjsmotorens retning eller stilstand. Ved styring af fremdriftssyste-met skal der sættes en hastighed ud fra joystickets position. Reguleringen sker iforhold til hastighedsændringer og foretages af hardwaren.Softwaren illustreret ses som et flowdiagram på figur 9.29.

9.4.4 Softwarebeskrivelse

Initialisering

Softwaren kan kommunikere med I/O-kortet og joysticket. I initialiseringsfasen bliverder åbnet en kommunikations forbindelse mellem pc og I/O-kort og mellem pc ogjoystick. Softwaren afvikles på styresystemet Linux for enklere kommunikationenmed joysticket i forhold til et Microsoft Windows styresystem. For at joysticket kanbruges, installeres driversoftwaren Gamecon, der registrerer enheden som et joystick.Derefter tilgås enheden som et joystick i Linux, ved brug af funktionen open, somskal bruge en sti og en tilstand. Stigen til joysticket er "dev/input/js0", og tilstandener "read-only", derved kaldes open således:

open ( "/dev/ input / j s 0 " ,O_RDONLY) ;

Funktionen returnerer et id. til en file descriptor, som er en abstrakt filforbindelsetil enheden. Id’et skal angives, hver gang der skal læses fra kontrolleren. For atoprette en kommunikationslinje med I/O-kortet skal der oprettes en socket. Før dettekan gøres bliver der fremstillet et struct af typen sockaddr in, dette struct tildelesfølgende information: Type, port og IP, hvor typen er UDP. Derefter åbnes en socketmed 3 parametre, adresse familie(internet), UDP og protokolnummer 0(auto). Vedopstart af I/O-kortet er alle benene defineret som indgange. Under initialiseringenregistreres de forskellige ben som ind- eller udgange alt efter behov. Dette gøres vedat sende et character array til I/O-kortet, som er af denne opbygning:

Char array [ 3 ] = ’ ! ’ , PORT, værdi

82/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.4. SOFTWARE

Figur 9.29: Flowdiagram for software

D/E-B323 83/101

9.4. SOFTWARE 9. PRODUKTUDVIKLING

Værdien som bliver tildelt i det oprettede character array, svarer til et decimaltheltal på mellem 0 og 255. Når værdien bliver fortolket binært, bliver dette til 8 bit,som repræsenterer hvert af benene på porten.

I denne fase oprettes der til brug i distanceudregningen et globalt sæt af køre-tøjets hastighed og system-tiden. Hastigheden bliver initialiseret til 0 i stedet for atlæse den fra I/O-kortet.

Input fra Joystick

Størstedelen af programmet består af en løkke, der kontinuerligt læser data fra joysti-cket. Dataene indlæses fra joysticket vha. funktionen open, der kræver 3 parametre:enheds-id’et for joysticket, en pointer til et js event struct og mængden af data derskal læses. Dataene gemmes i den js event struct som pointeren refererer til. Reader en blokerende funktion, hvilket betyder, at den afventer data, før programmetfortsættes. Som konsekvens heraf går programmet i stå, hvis ingen forbehold tages.For at omgå problemet bruges funktionen select til at overvåge joysticket. Funktio-nen overvåger et file descriptor-sæt i en given tidsperiode og fortæller, hvis data ertilgængelig. Tidsperioden tildeles som en timeval struct, og beskriver timeout-tiden.Når tiden og file descriptoren er defineret, er det muligt at kalde select med følgeparametre:

• Det højeste file descriptor-id. i sættet, som skal overvåges• File descriptoren, som kontrolleres for at være klar til læsning• File descriptoren, som kontrolleres for at være skriveklar• File descriptoren, som kontrolleres for at indeholde fejl• Pointer til timeval struct’en.Funktionen select returnerer antallet af file descriptores i sættet, som har data

klar. I projektgruppens tilfælde indeholder sættet kun 1, derfor vil den returnere 0,1 eller -1. Der returneres 0 når tiden er gået uden at den er klar, -1 returneres vedfejl i funktionen og 1 hvis data er klar. Ud fra denne værdi kan det bestemmes omkontrolleren har data klar, og read kaldes hvis det er tilfældet.

Handlingsfortolker

Det struct som data fra joysticket indlæses til, er af typen js event, og er defineret ijoystick.h.

Et uddrag af dette bibliotek:

struct j s_event__u32 time ; /∗ t i d s t empe l i mi l i s ekunder ∗/__s16 value ; /∗ værdi ∗/__u8 type ; /∗ event type ∗/__u8 number ; /∗ akse /knap nummer ∗/

84/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.4. SOFTWARE

En js event struct indeholder 4 typer af information som fremgår af biblioteksuddraget. Derudover er JS EVENT BUTTON og JS EVENT AXIS også definereti dette bibliotek til henholdsvis 1 og 2.

For at omsætte data fra joysticket til en handling anvendes en handlingsfor-tolker. Handlingsfortolkeren er opbygget af 2 switch-statements. Den første switchafgør handlingstype, alt efter om den er 1 eller 2 (JS EVENT BUTTON ellerJS EVENT AXIS ). Switch nummer 2 afgør handlingsnummeret, der modtages frajoysticket for at bestemme hvilke funktionskald, der skal udføres. I programmet erhandlingsnummer 4 og 5 defineret til DIRECTION AXIS og SPEED AXIS, som erde akser på joysticket, der benyttes til styring af det fjernstyrede fartøj.

Styretøjets positionsregulering

I modsætning til fremdriftsmodulet reguleres hjulenes position i softwaren. Det varusikkert om, en sådan løsning ville have den nødvendige korrektionshastighed til atopnå en stabil styring. Men da en hardwarestyring allerede var under udvikling tilfremdrifts systemet, fandt projektgruppen det interessant at lave en softwarebaseretstyring. I handlingsfortolkerne tildeles en global variabel, som repræsenter hjulenesønskede position. Regulering af positionen foretages af hovedprogrammets løkke, ogkorrigeres hver gang den gennemløbes. Først sættes en udgang lav, hvilket medfører,at analog til digitalkonverteringen udføres, og den aktuelle værdi indlæses fra I/O-kortet. Efterfølgende sammenlignes den målte værdi med den ønskede værdi, ogder besluttes hvilken retning, der skal reguleres. Der er 3 muligheder for at styreden aktuelle position via 2 udgange, som fremgår af figur 9.28, hvilket bevirker, atstyretøjsmodulet drejer mod højre, venstre eller bibeholder positionen. Hvis beggeudgange sættes ens, foretages der ingen ændring. Hvis udgangene har forskelligtlogisk niveau styres der enten den ene eller anden vej, og retningen kan ændres vedat invertere niveauerne. Inden afviklingen af programmet fortsættes, sættes ADC-udgangen høj igen.

Distanceudregning

Ved hver eksekvering af hovedprogrammets løkke udføres distanceudregningen. Forat udregne distancen som køretøjet har bevæget sig, bruges det sæt af system-tidenog køretøjets hastighed, der er blevet oprettet i opstartsfasen. Under distanceudreg-ningen bliver der oprettet et nyt tilsvarende sæt med de nuværende værdier. Derud fra udregnes tidsforskellen mellem den nuværende eksekvering og den tidligere.Samtidigt foretages der lineær interpolering af bilens hastighed ved at tage gennem-snittet af den nuværende og den tidligere hastighed. Derefter bliver det globale sætoverskrevet med det nye sæt, og den næste udregning bliver baseret på dette sæt.

Tidsforskel = Tidny − Tidgammel (9.25)

Hastighed =Hastighedny +Hastighedgammel

2(9.26)

D/E-B323 85/101

9.4. SOFTWARE 9. PRODUKTUDVIKLING

Den tilbagelagte afstand siden sidste udregning vil være produktet af disse to,og denne værdi ligges derfor til den kørte distance.

Distance = Distance+ (Tidsforskel ·Hastighed) (9.27)

Tiderne hentes vha. funktionen getdatetimenow, der returnere en timeval structmed den nuværende tid som et antal sekunder og microsekunder. For at udregneden endelige tidsforskel skal der tages hensyn til forskellen i sekundværdierne.

På figur 9.30(a) er illustret en sekundforskel på nul. Her omregnes forskellenmellem mikrosekund-værdierne til sekunder, hvorefter den endelige forskel opnåes(det gule område).

På figur 9.30(b) er illustret en sekundforskel større end nul. Den ene mikrosekund-værdi trækkes fra det første sekund af sekundforskelen (det røde område til venstre),mens den anden bevares (det røde område til højre). De to værdier lægges sammenog omregnes til sekunder, hvorefter den resterende del af sekundforskelen lægges til.Dette resultere i den endelige forskel (det gule område).

(a) Illustration af ingen sekundforskel (b) Illustration af sekundforskel

Figur 9.30: Illustration tidsværdi udregning

Konvertering

I/O-kortets virkemåde betyder, at det er muligt at ændre udgangenes logiske ni-veauer på en hel port af gangen. Der er udviklet en funktion, der gør det muligtat styre de enkelte udgange individuelt. Funktionen modtager den aktuelle værdiaf den port, hvor en eller flere udgange skal ændres. Denne værdi er repræsenteretmellem 010-25510, hvilket kan repræsenteres af 8 bit. Tallet konverteres til et array,der svarer til de 8 udgange på den valgte port, med LSB på første plads. Derudovermodtager funktionen den nye ønskede værdi for porten i form af en bitmaske, derbestår af et array af karakterer. Arrayet repræsenterer udgangene, der ønskes ændretsamt den nye værdi.

• Bitmasken er opbygget af karaktererne 0,1 og X• 0 og 1 indikerer værdien, der ønskes for den givne udgang• X indikerer, at værdien for den givne udgang ikke skal ændres

De 2 arrays sammenlignes plads for plads, og hver plads svarer til en udgang påporten. På alle pladser i bitmasken, hvor der står et X, erstattes X´et med udgangensaktuelle værdi. Derefter vil bitmasken indeholde den nye værdi, der skal skrives tilporten. Da I/O-kortet kun kan håndtere at modtage værdien som en karakter, skalarrayet først omsættes til et tal mellem 0-255, som direkte konverteres til en unsignedchar.

86/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.4. SOFTWARE

Arrayet konverteres først til et tal, ved at summere værdien af de enkelte pladseri potensen 2. Dvs. at konverteres et array med følgende værdier: (1,0,1,0,0,1,0,0) vilheltalsværdien udregnes på følgende måde:

Figur 9.31: Eksempel på konvertering til heltal

Tabel 9.23 viser et eksempel på, hvor kun specifikke pins på en port ønskes ændret.

Nuværende 1 1 0 0 1 1 1 1Ønsket X X X X X 0 1 0Resulterende 1 1 0 0 1 0 1 0

Tabel 9.23: Delvis ændring af port

Implementering af I/O-kort

Når forbindelsen til I/O-kortet er oprettet i initialiseringsfasen, er det nemt at sendedata hertil. Først udfyldes et array med to pladser, hvor den først plads indeholderportnavnet. Hvis en port ønskes ændret, skal portnavnet være med stort. På pladsnummer to indsættes den ønskede portværdi.

Når data-arrayet er udfyldt med data, kan funktion sendto kaldes. Sendto kaldesmed følgende 6 parametre:

• Det socket som blev lavet i opstartsfasen• Arrayet indeholdende dataene, som ønskes sendt• Størrelsen af arrayet, som bliver sendt• Flag, speciel funktionsmåde, 0 - ikke brugt• Pointer til sockaddr in i den struct, som genereres i opstartsfasen.• Størrelsen på sockaddr in i struct’en

D/E-B323 87/101

9.5. PRODUKTKONKLUSION 9. PRODUKTUDVIKLING

Når der skal modtages data fra I/O-kortet, sendes port navnet med lille, hvorefterportnavnet samt værdi returneres.

Funktionen recvfrom bruges til at afvente og læse data fra I/O-kortet, og kaldes medfølgende parametre:

• Det socket, som blev lavet i opstartsfasen• Arrayet som dataene ønskes indlæst i• Størrelsen på dataene som skal modtages• Flag, speciel funktionsmåde, 0 - ikke brugt• Pointer til sockaddr in i struct’et, som genereres i opstartsfasen.• Størrelsen på sockaddr in i struct’et

Recvfrom er ligesom read en blokerende funktion, der låser programmet, hvis derikke modtages en datapakke. Ligeledes anvendes select for at definere en timeouttid, inden forespørgslen gensendes.

9.5 ProduktkonklusionProjektgruppen konkludere i hvilken grad de enkelte dele af produktet opfylder deopstillede krav.

Desuden har projektgruppen gennem produktudviklingsprocessen erfaret, at derfindes alternative løsningsmodeller, som reducerer kompleksiteten af det endelig pro-dukt. Afsnittet gennemgår de enkelte dele af produktet og konkludere hvilke, pro-jektgruppen mener skal være i et endeligt produkt.

9.5.1 Hele produktet

Overordnet lever prototypen op til de opstillede minimums krav:

• Skal kunne manøvrere i kloakken, er opfyldt vha. manøvreringssystemet ogvirker tilfredsstillende, dog kunne styretøjet med fordel have bedre responstid.• Skal have et kamera der skal kunne manøvreres, så kameraet kan se hele klo-

akken herunder den første del af stikledningerne, er opfyldt vha. IP-kameraet.• Skal kunne oplyse områder i retning af kameraets synsvinkel, er opfyldt vha.

kameraets indbyggede belysning.• Skal kunne udmåle afstanden fra startpunktet, er opfyldt vha. distanceudreg-

ning i softwaren. Præcisionen er ukendt, denne skal testes inden, der tagesstilling om metoden skal forbedres.

På grund af tidspres er det kun lykkedes projektgruppen at opfylde ét af de 4udvidede krav: Skal kunne køre med forskellige hastigheder, dette er opfyldt, vha.manøvreringssystemet og virker tilfredsstillende.

De udvidede krav, som prototypen ikke opfylder, er:

88/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.5. PRODUKTKONKLUSION

• Lokalisering• Sensorer der kan assistere fejlsøgningen• Sensorer der kan afsløre personrisici

Produktet kan måske opnå en mere præcis manøvrering ved at øge opløsninger-ne på kommunikationen, da dette ville give en mere jævn regulering. Opløsningenkunne øges ved seriel kommunikation mellem undersystemerne og I/O-kortet. Detteunderstøttes af I/O kortet, men ved flere enheder tilsluttet er det nødvendigt atmultiplexe signalvejene.

Softwaren opfylder de opstillede krav, og tager hensyn til relevante problemstil-linger, derunder bl.a. at være i stand til at håndtere tab af datapakker ved kom-munikation med I/O-kort. Softwaren er også i stand til at styre og læse hhv. ud-og indgange individuelt. Ydermere kan softwaren håndtere blokerende funktioner,så der ikke forekommer program stop, som hindrer afvikling af andre opgaver.

Flere områder af softwaren danner grundlag for optimering deriblandt imple-mentering af flere tråde, der gør det muligt at afvikle flere programdele simultant.Ydermere kan kommunikationen med I/O-kortet optimeres ved en verifikation af, atalle sendte værdier modtages af kortet. Derved vil det f.eks. ikke være nødvendigtat læse en ports aktuelle status, før porten ændres, idet den allerede kendes.

9.5.2 IP-kamera

IP-kameraet fungerer tilfredsstillende, idet den er i stand til at transmittere videoover Ethernet samt manøvreres ved hjælp af de indbyggede motorer. Motorerne kanstyres over Ethernet ved hjælp af det medfølgende software fra fabrikanten. Det villevære mere optimalt hvis kameraet og manøvreringssystemet kunne styres ved hjælpaf det samme program og joystick. En zoom funktion evt. kombineret med en højereopløsning kunne ligeledes være ønskeligt for at forøge effektiviteten ved fejlsøgning.

De indbyggede LED dioder leverer synligt hvidt lys i kameraets retning, dog skalbelysningsstyrkens tilstrækkelighed vurderes i praksis.

9.5.3 Manøvreringssystemet

Manøvreringssystemet fungerer tilfredsstillende, idet opstillede produktkrav er op-fyldt. Der er dog visse problematikker og forbedringer, som herefter vil blive gen-nemgået. Et endeligt produkt skal efter projektgruppens overbevisning udføres medudgangspunkt i en mikrocontroller samt ved brugen af Surface mount technolo-gy(SMT), for at få systemet ned i en størrelse og pris, som er anvendeligt i etendeligt produkt.

Ved bruge af mikrocontroller burde produktionsprisen kunne reduceres betyde-ligt sammenlignet med brug af separate IC’er. Desuden er der i prototypen, som erfremstillet i projektperioden, ikke fokuseret på den fysiske størrelse af produktet.Dette har været med en antagelse om, at brugen af SMT og anvendelsen af mikro-controller til at implementere reguleringerne i softwaren frem for separate IC’er kan

D/E-B323 89/101

9.5. PRODUKTKONKLUSION 9. PRODUKTUDVIKLING

give en bedre og mere effektiv løsning på problemet. En sådan mikrocontroller villevære placeret på selve køretøjet.

Undersystem Fremdrift

Overordnet fungerer fremdriftssystemet som ønsket, men der er visse ændringer,der kunne forsimple kredsløbet. En genovervejelse af signalstandarderne imellem deenkelte moduler kan resultere i simplificering af kredsløbet. Hastighedssignalernekan eksempelvis sendes som 2.-komplement af en signed integer imellem moduler-ne, hvilket betyder, at kun en add’er er nødvendig i Sammenligneren og ingen iIntegratoren.

Modul Hastighedsmåler Modulet opfylder de krav, der er opsat til dens funktio-nalitet og tager samtidigt hensyn til relevante problemstillinger som f.eks. nulstillingaf fartværdien ved retningsskift og korrekt udlæsning ved højere hastigheder.

En optimering af det pågældende kredsløb kunne bestå i, at de aktuelle udgangefra modulet skiftes synkront og derved blive opdateret på samme tidspunkt, nårdataene er gyldige. Synkroniseringen er muliggjort via clock-signalet, som allere-de synkront styrer udgangene, som repræsenterer den aktuelle fart. Modificeringenvil ikke have indflydelse på det nuværende system, men ved en evt. anvendelse afmikrocontrollere.

Modul Sammenligner Modulet opfylder de krav, der er opsat til dens funktiona-litet. Kun i få tilfælde er der hasard på udgangen, når der skiftes udregningsmetode.

Der er flere fremgangsmetoder, som sandsynligvis kan optimere modulet. Toaf de alternative løsninger omhandler logikken, som ligger sammen og trækker frasamt den sidste, som er en alternativ måde at tolke signalet. Et alternativ til deneksisterende virkemåde er at fjerne den betingede 2.-komplements add’er og ladeden tilbageværende add’er overtage funktionen ved at tilbageføre signalet. Metodenvil bevirke, at der opstår mere hasard, hvilket synes ligegyldig i forhold til den kortevarighed af dette.

Et andet alternativ er at benytte 2.-komplement i stedet for 1.-komplement.Dette bevirker, at det ikke længere er nødvendigt at ligge 1 til i specielle tilfælde,men det sidst betingede komplement skulle være 2.-komplement og derved kræveen add’er. Denne fremgangsmåde vil ikke resultere i en add’er mindre, men letteforståelsen.

En tredje mulighed er at se den retningsbit, der er med hver af indgangenesom et fortegn. Dette betyder, at begge hastigheder vil være negative og kræve etbetinget kompliment mere, for at kunne udtrykke negative værdier i kompliment,men samtidigt ville det ikke være nødvendigt at rette på fortegnet efter udregningen,da begge værdier allerede er i forhold til køretøjets længderetning.

Alternativerne har ingen relevans hvis der i produktet bliver brugt en mikrocon-troller som også vil betyde at der ikke opstår hasard.

90/101 D/E-B323

9. PRODUKTUDVIKLING 9.5. PRODUKTKONKLUSION

Modul Integrator Integratoren fungerer som ønsket, men kan dog simplificeres.Signalforstærkningen, der finder sted i D/A-konverteren, er unødvendig, da spæn-

dingsreferencen er brugt i forhold til et fast offset i integratoren, som nemt kanændres. Denne er også betydende for integrationskonstanten, der kan kompense-res for vha. en anden størrelse modstand. Operationsforstærkeren, som lavede sig-nalforstærkningen, kan derimod ikke fjernes, da integrationsmodstanden vil belasteD/A-konverteren og resultere i forkerte signaler. Mange modificeringer har været dis-kuteret deriblandt brug af summerings-D/A-konverter, hvor bufferen heri er brugtsom integrator, hvilket bevirker en stor reduktion af komponenter i det pågældendemodul.

Med en mikrocontroller ville hele den digitale del af integrator bliver implemen-teret i denne. Hvorimod den analoge del muligvis vil forblive uændret.

Undersystem styretøj

Regulering som fortages gennem softwaren, er funktionel, men er langt fra opti-mal, hvilket muligvis grunder i langsom softwareafvikling og kommunikation medI/O-kortet samt den manglede mulighed for at regulere med flere hastighedstrin iStyretøjsundermodulet. En hardwarebaseret regulering eller en regulering baseretpå software i en mikrocontroller, ville fungere bedre grundet den langt hurtigereresponstid.

Modul Indstilling af motorstrøm En videreudvikling af styretøjets reguleringmed hastighedstrin kan implementeres ved at indstille på motorstrømsreferencensåledes, at reguleringen foretages med flere hastighedstrin, alt efter hvor meget sty-retøjets position afviger fra det ønskede. Implementeringen kunne evt. udføres vedbrug af porte fra I/O-kortet i kombination med en D/A-konverter.

Modul Positionsmåler Positionsmåleren udfører den ønskede funktionalitet, idetden oversætter den analoge spændingsværdi til det korrekte digitale område, samti-digt undersøges der for fejlaflæsninger.

En mulig ændring i modulet kunne være at implementere en hardware clock, somstyre udlæsningen af data vha. eksempelvis latche. En sådan ændring vil eliminerekorrupt data til softwaren, på de tidspunkter D/A konverteren laver en konvertering.

En mindre forbedring ville være at fjerne de monterede pull-down modstande ogbenytte de allerede eksisterende pull-up som er integreret i I/O-kortet.

Et andet alternativ til opbygningen er at anvende mikrocontroller med indbyggetADC, frem for en separat komponent, hvilket ville være at foretrække.

Undersystem motorstyring

Motorstyringen virker som forventet og opfylder kravene opstillet til denne.

D/E-B323 91/101

9.5. PRODUKTKONKLUSION 9. PRODUKTUDVIKLING

Modul Motordriver Motordriverne er i stand til at drive motorerne på køretøjet.Motordriverne kan samtidigt styre retningerne samt størrelsen af driftsstrømmen ide to motorer, ud fra de leverede signaler fra andre moduler.

Motormotordriverne kan alternativ enten indkøbes som IC, der er i stand tilbåde at drive og strømstyrer motorerne, eller implementeres gennem software oghardware i mikrocontrolleren i kombination med en H-bro. Hvilken mulighed, derefterfølgende anvendes i produktet, vil afhænge af motorernes endelige størrelse.

Modul Styretøjsmotor med potentiometer Hvis et endeligt produkt skal op-fylde kravet om at være eksplosionssikker, er det ikke muligt at bruge en børstetDC-motor som i prototypen.

Modul Fremdriftsmotor med indkoder Modulet er i stand til at drive bag-hjulene samt aflæse rotationen, hvilket benyttes til reguleringenen. Hvis et endeligtprodukt skal opfylde kravet om at være eksplosionssikker, er det ikke muligt at brugeen børstet DC-motor som prototypen.

Distance udregning

Den aktuelle lokalisering af fartøjet, som beregnes i softwaren, benytter ikke denmest præcise metode, da softwaren ikke har den nødvendige gennemløbshastighedog hastighedens opløsning ikke afspejler den reelle hastighed præcist nok, detteresulterer i en akkumulerende afvigelse.

Softwaren fortager en lineær interpolering ud fra dataene, som læses. Præcisio-nen af metoden er dog ukendt. En anden løsning kunne bestå af et tællersystem,som tæller pulse fra den optiske indkoder, og ved et givent interval videregiver infor-mationen til styreprogrammet, enten på PC eller i mikrocontrolleren, der omsætterdenne til en distance. Derved undgås den akkumulerende afvigelse, hvilket er enfordel.

92/101 D/E-B323

10. OPSUMMERING

10 OpsummeringVed analysen af udvalgte farlige miljøer erfarede projektgruppen, at området

omhandlende spildevand og kloakker, var et område, hvor der kunne være potentialefor en optimering vha. et fjernstyret fartøj, bl.a. for at undgå ressourcekrævendeopgravninger af kloakker. Dette danner grundlag for et praktisk produkt i form afet fjernstyret fartøj.

I projektets opstartsfase kontaktede vi Esbjerg forsyningen, som har erfaringindenfor kloakvedligehold. Besøget gav projektgruppen en dybere indsigt på områdettil videre anvendelse i projektet. Yderligere var Forsyningen behjælpelig med atskabe kontakt til andre aktører på området.

Ansvaret for private kloakker ligger hos grundejeren, hvilket placerer den økono-miske byrde af kloakvedligehold hos denne. Gennem forsikring kan byrden mindskes,idet pludselige opståede skader dækkes, forsikringen dækker dog ikke almindelig sli-tage. Dansk Byggeri har fremlagt et forslag omkring et obligatorisk kloakeftersyni forbindelse med hushandel, hvor manglende vedligehold eller begyndende skaderkan opdages i tide, og deraf reducere udgifterne til udbedring.

Igennem analysen er der opstillet faktiske produktkrav, som beskriver ønskedefunktionaliteter for et fjernstyret fartøj, der skal være i stand til at udføre inspektionaf kloakker. Med udgangspunkt i kravene er der undersøgt en række teknologier tilindbygning i en endelig løsning. Dette inkluderer områderne: motorer, kommunika-tion, lokalisering og sensorer.

Ud fra en vurdering af teknologierne i forhold til produktkravene, blev der ud-valgt hvilke teknologier, der bedst opfylder de opstillede krav. Derefter udvalgteprojektgruppen hvilke krav, der skulle opfyldes i prototypen, hvor der var tagethøjde for økonomiske og tidsmæssige resursebegrænsninger, samt hensyntagen tillæringsmålene.

Projektgruppen har igennem produktudvklingsprocessen arbejdet med både hard-og softwareudvikling med fokus på digital teknik. Der er blevet udviklet en prototypebestående af en hardware styreenhed til montering på fartøjet og computersoftwaretil brugerbetjening og kommunikation med hardwaren.

D/E-B323 93/101

11. DISKUSSION

11 DiskussionGennem problemanalysen, hvor området kloak er udvalgt som et farligt miljø, har

projektgruppen erfaret, at manglende vedligehold af kloaksystemet har resulteret i etøkonomisk efterslæb i milliardklassen. En af de udgiftstunge poster i forbindelse medat opretholde kloaksystemets funktion er opgravningsarbejde. Her kan man med detrigtige inspektionsfartøj helt eller delvist undgå disse bekostelige opgravninger, nårinspektionsfartøjet kombineres med moderne reparationsmetoder. Dette skal vægtesmod den faktiske omkostning, der er forbundet med anskaffelse og anvendelse afinspektionsfartøjer samt de opgravningsfrie reparationers priser.

Flere af kloakkens rørsystemer er af dimensioner, der gør det umuligt at foretagemanuel inspektion. Her kan et fjernstyret fartøj med kamera være en løsning, dermuliggør inspektion, og på den måde nedsætte omkostningerne til vedligehold, spe-cielt i de tilfælde hvor det også er muligt at udføre reparationer af opdagede skaderuden at skulle grave.

Yderligere har det vist sig, at der er en væsentligt forhøjet sundhedsrisiko for-bundet ved arbejdet med spildevand. Derfor kan det være i branchens interesseat udvikle elektroniske inspektionsfartøjer, da man herved kan reducere antallet afmandetimerne i kloakken og på den måde at minimere denne risiko. Midler til atdække omkostningerne til denne udvikling kan muligvis hentes igen hurtigt, hvisbrugen af fartøjet i mindre rør gør deres vedligehold tilstrækkeligt billigt.

Når der arbejdes med opgravningsfri inspektion af kloakken er lokalisering afdefekter essentielt, men den nødvendige præcision af lokaliseringen afhænger af fejl-typen og adgangsforhold. Det er naturligvis ønskeligt at kende positionen megetpræcist, men udgiften til fartøjet kan stige kraftigt ved brug af bedre udstyr til atudføre lokaliseringen, desuden kan den fysiske størrelse af udstyret være et problem.

Hvis der skal implementeres yderligere sensorer, der kan assistere fejlsøgningen,skal deres brugbarhed vægtes i forhold til både tidsforbrug og økonomi ved anven-delsen.

94/101 D/E-B323

12. KONKLUSION

12 KonklusionProjektets initierende problem lyder som følger: "Hvordan kan vedligehold i far-

lige miljøer optimeres vha. et fjernstyret fartøj?". Gennem projektgruppens arbejdemed problemstillingen, som inkluderer konstruktionen af en prototype, har vi fundetfrem til følgende konklusion: Vedligehold i kloakken kan optimeres vha. et fjernstyretfartøj, som er i stand til at manøvrere i miljøet samt at muliggøre lokalisering affejl og mangler ud fra transmitteret video- og sensordata. For kloakeftersyn er derbåde arbejdsmiljømæssigt samt økonomisk incitament ved anvendelse af fjernstyredefartøjer.

De største økonomiske besparelser opnås når anvendelsen af fjernstyrede fartø-jer foregår som en del af opgravningsfri vedligehold. Omfanget af denne besparelseafhænger af de fysiske omstændigheder, hvis opgravningen eksempelvis foregår itrafikerede eller tæt bebyggede områder, bliver omkostningsforskellen større. De ar-bejdsmiljømæssige fordele opstår både i forbindelse med denne evt. opgravning, ogved manuel inspektion af kloakken.

I prototypen opfyldes i vidt omfang de opstillede minimumskrav, som er opsattil denne. Prototypens funktionalitet kan påvises, men det konkluderes samtidigt,at nogle af disse ikke direkte kan overføres til et endeligt produkt. Kravet om, atenheden skal kunne udmåle afstanden fra startpunktet, vurderes af projektgruppentil kun at være delvist opfyldt, idet den har en akkumulerende fejl jo længere fartøjetkøre væk fra startpunktet.

Prototypen opfylder ét ud af fire udvidede krav, idet det fjernstyrede fartøj kankøre med forskellige hastigheder. Derudover konkluderes, at tre af de resterende ernedprioriteret grundet tidspres. Prototypen har ikke monteret sensorer, og er dervedikke i stand til at assistere fejlsøgningen samt afsløre personrisici vha. disse. Densidste og vigtigste egenskab som fartøjet mangler, er lokalisering. Dette bevirker,at fartøjet ikke præcist kan lokaliseres, hvis kloakkens forløb er ukendt, og dervedvanskeliggøres en præcis fejlfinding også.

D/E-B323 95/101

13. APPENDIX: TEKNISK TEORI

13 Appendix: Teknisk teori13.0.4 R-2R digital til analog konverter

Et digitalt signal, der ønskes repræsenteret som en analog referencespænding, kankonverteres vha. en D/A konverter. Et sådan signal består af n bit, som giver enopløsning på 2n mulige kombinationer. R-2R D/A konverteren er en billig og stabilmåde at konvertere et digitalt signal. Der bliver brugt få forskellige komponenterheriblandt kun én størrelse modstand eksempelvis fra samme produktion for atmindske forskellen samt en oprationsforstærker for tilpasning af signalet. Konverte-ren har begrænset anvendelse ved større opløsninger, da LSB’en risikerer at bliveikke-bestemmende for Vout pga. komponenttolerancen på modstandene.

Figur 13.1: Diagram over R-2R-ladder [31]

På figur 13.1 ses opbygningen af en R-2R D/A konverter hvor a0 er LSB og an

er MSB. Kredsløbets opbygning resulterer i, at hver indgang, som er repræsenteretaf et bit, udgør en vægt i forhold til forsyningsspændingen, Vcc, når den er sat. Dervil udledes følgende formler til praktisk brug: generel formel for Vout, stepstørrelsenog den maksimal Vout, n er antal af bit.

Vout = Vcc ·(

1

3 · 20+

1

3 · 21+ ...+

1

3 · 2n−1

)= Vcc ·

n∑i=1

(1

3 · 2i−1

)(13.1)

Af overstående formel kan det udledes, hvor stor ét step i opløsningen af muligebit-kombinationer er. Step

step size = Vcc ·(

1

3 · 2n−1

)(13.2)

Deraf kan det maksimale output udregnes, hvilket er en praktisk egenskab for atvære i stand til at dimensionere forstærkningen, så den analoge referencespændingpasser til det videre kredsløb.

Vout−max = Vcc ·n∑

i=1

= Vcc ·(

2

3− 1

3 · 2n−1

)(13.3)

96/101 D/E-B323

14. BILAG

14 Bilag

14.1 Bilag rapport

14.1.1 Bilag RP1

Kredsløbsdiagrammer

Printlayouts

14.2 Bilag CD

14.2.1 Bilag CD1

Data fra svartids forsøget

14.2.2 Bilag CD2

Forsøgssoftwaren fra svartids forsøget

14.2.3 Bilag CD3

Møde mødereferat: esbjerg forsyning

14.2.4 Bilag CD4

Manualen til I/O-kort

14.2.5 Bilag CD5

Datablade

14.2.6 Bilag CD6

Produkt softwaren

14.2.7 Bilag CD7

E-mail fra esbjerg forsyningen

D/E-B323 97/101

LITTERATUR LITTERATUR

Litteratur

[1] http://www.primusdanmark.dk/kloaktv-mmoms-624375-p-887.html[Online; tilgået 1. marts 2010].

[2] http://www.neo.no/img/flyndre3.jpg[Online; tilgået 12. februar 2010].[3] http://www.kpria.cz/en/chemicky-a-petrochemicky-p/[Online; tilgået

21. febuar 2010].[4] http://www.ndt-ed.org/AboutNDT/SelectedApplications/

TankInspection/TankInspection.htm[Online; tilgået 21. febuar 2010].[5] http://www.frc.ri.cmu.edu/~hagen/samplers/text/NEPTUNE_Sampler.

html[Online; tilgået 21. febuar 2010].[6] http://www.nucleartourist.com/operation/mtce1.htm[Online; tilgået 20.

febuar 2010].[7] http://en.wikipedia.org/wiki/Chemical_plant#Maintenance[Online; til-

gået 24. febuar 2010].[8] http://www.spildevandsinfo.dk/lynette/itf5.

50/knw/wit/ltfknowledge.nsf/WebLTFEmbedView/12397E7F8CC0E5E2C1257054002613EF/$FILE/2005%20marts%20-%20Frigivelse%20af%20flygtige%20organiske%20stoffer%20i%20afløbssystemet.pdf[Online; tilgået 26. febuar 2010].

[9] http://www.sikkermedspildevand.dk/doc/Kloakpjece.pdf[Online; tilgået2. marts 2010].

[10] http://at.dk/REGLER/Bekendtgorelser/K/SAM-Kloakarbejde-mv-473-.aspx[Online; tilgået 23. febuar 2010].

[11] http://www.barhandel.dk/Files/Billeder/BARservice/pdf/Ejendomsservice%20og%20forsyning/branchevej_spildevand.pdf[Online;tilgået 2. marts 2010].

[12] http://www2.mst.dk/Udgiv/publikationer/2003/87-7972-578-3/pdf/87-7972-579-1.pdf[Online; tilgået 2. marts 2010].

[13] http://ing.dk/modules/fsArticle/download.php?fileid=141[Online; til-gået 19. maj 2010].

[14] http://www.bolius.dk/nyheder/artikel/private-kloakker-er-en-tikkende-udgiftsbombe/[Online;tilgået 30. marts 2010].

[15] https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=853[Online;tilgået 30. marts 2010].

[16] https://www.retsinformation.dk/Forms/R0710.aspx?id=2563[Online; til-gået 30. marts 2010].

[17] http://www.ibak.de/homelink+M5ab988697c2.0.html[Online; tilgået 21. fe-buar 2010].

98/101 D/E-B323

LITTERATUR LITTERATUR

[18] http://www.inuktun.com/index.html[Online; tilgået 21. febuar 2010].[19] http://kloakviden.dk[Online; tilgået 22. febuar 2010].[20] http://www.lammertbies.nl/comm/info/RS-232_specs.html[Online; tilgå-

et 2. marts 2010].[21] http://www.lammertbies.nl/comm/info/RS-423.html[Online; tilgået 2.

marts 2010].[22] http://www.lammertbies.nl/comm/info/RS-485.html[Online; tilgået 2.

marts 2010].[23] http://www.usb.org/about/faq/ans5[Online; tilgået 2. marts 2010].[24] http://compnetworking.about.com/cs/cablingcat5/f/cat5outdoors.

htm[Online; tilgået 2. marts 2010].[25] http://auto.howstuffworks.com/car-driving-safety/

safety-regulatory-devices/odometer1.htm[Online; tilgået 17. maj 2010].[26] http://en.wikipedia.org/wiki/File:3D_Gyroscope.png[Online; tilgået 17.

maj 2010].[27] http://www.rcgroups.com/articles/ezonemag/2003/feb/inside/motor_

x_section.jpg[Online; tilgået 17. februar 2010].[28] http://da.wikipedia.org/wiki/B%C3%B8rstel%C3%B8s_DC-motor[Online;

tilgået 17. februar 2010].[29] http://en.wikipedia.org/wiki/File:Steppermotordriver.svg[Online;

tilgået 17. februar 2010].[30] http://ing.dk/modules/fsArticle/download.php?fileid=141[Online; til-

gået 19. maj 2010].[31] http://en.wikipedia.org/wiki/Resistor_ladder[Online; tilgået 12. maj

2010].[32] Accelerationsmåler. http://en.wikipedia.org/wiki/

Accelerometer[Online; tilgået 4. marts 2010].[33] Afstandsmåling med laserlys. http://www.rp-photonics.com/distance_

measurements_with_lasers.html[Online; tilgået 4. marts 2010].[34] Afstandsmåling med laserlys. http://en.wikipedia.org/wiki/Laser[Online;

tilgået 4. marts 2010].[35] Beskrivelse af infrarødt lys. http://en.wikipedia.org/wiki/

Ultrasound[Online; tilgået 4. marts 2010].[36] Beskrivelse af ultralyd. http://en.wikipedia.org/wiki/Ultrasound[Online;

tilgået 4. marts 2010].[37] Båndbredde krav for videotransmission. http://securitysolutions.com/

prodtech/videosurveillance/no_need_compromise/[Online; tilgået 7. april2010].

[38] Forskellige temperatursensores virkemåde. http://www.temperatures.com/sensors/[Online; tilgået 4. marts 2010].

[39] Langeled pipeline. http://en.wikipedia.org/wiki/Langeled_pipeline[Online; tilgået 17. februar 2010].

[40] Multichannel ultrasonic monitoring of corrosion on subsea pipelines. http://www.ndt.net/article/v10n06/baltzers/baltzers.htm[Online; tilgået 12.

D/E-B323 99/101

LITTERATUR LITTERATUR

februar 2010].[41] Private kloakledninger er forsømte. http://www.danskbyggeri.dk/

medlemsr%c3%a5dgivning/%c3%b8konomi+og+politik/markedsforhold/andre+kommentarer/private+kloakledninger+er+fors%c3%b8mte[Online;tilgået 2. marts 2010].

[42] Rapport omhandlende elektronisk gassensor. http://www.mdpi.com/1424-8220/9/9/7234/pdf[Online; tilgået 4. marts 2010].

[43] Tjek husets kloakker og afløbsrør. http://www.bolius.dk/viden-om/vand-og-varme/artikel/tjek-husets-kloakker-og-afloebsroer/[Online;tilgået 4. marts 2010].

[44] Trykfaldssyge. http://da.wikipedia.org/wiki/Trykfaldssyge[Online; til-gået 12. februar 2010].

[45] Videokameraers virkemåde. http://en.wikipedia.org/wiki/Video_camera[Online; tilgået 4. marts 2010].

[46] Videokameraers virkemåde. http://electronics.howstuffworks.com/camcorder2.htm[Online; tilgået 4. marts 2010].

[47] Teknologisk institut. Hvem ejer kloaken? www.ltk.dk/media(3209,0)/Hvem_ejer_kloakken.pdf[Online; tilgået 4. marts 2010].

[48] Rebild kommune. Kloak og spildevand. http://www.rebild.dk/Teknik%20og%20Miljoe/Kloak%20og%20spildevand.aspx[Online; tilgået 4. marts2010].

[49] Birgitte Marfelt. Kloakker skal ind i tilstands-rapporten. Maj 2008. http://ing.dk/artikel/88034-kloakker-skal-ind-i-tilstandsrapporten[Online; tilgået 2. marts2010].

[50] David Mercer. Sewer collapse caused tailbacks. Wigan Evening Post, 2010.[51] Tony Smith. Nec ready to sample ’world’s first’ usb 3.0 controller chip. reg-

hardware.co.uk, 2009.[52] Christopher E. Strangio. The rs232 standard, a tutorial with signal names

and definitions. http://www.camiresearch.com/Data_Com_Basics/RS232_standard.html[Online; tilgået 16. marts 2010].

[53] Jim Williams. Application note 32. http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an32.pdf[Online; tilgået 16. marts 2010].

100/101 D/E-B323

LITTERATUR LITTERATUR

14.1.1 Bilag RP1

Kredsløbsdiagrammer

Indeholder følgende diagrammer og printlayouts:

1. Hastighedsmåler

2. Sammenligner

3. Integrator

4. Positionsmåler

5. Motordriver

D/E-B323 101/101