Institutional Repository of the Technical University of Crete
Not a member yet
19304 research outputs found
Sort by
Syngas production from gasification of primary sieved biosolids
No full textΠερίληψη: Τα τελευταία χρόνια λόγω της αύξησης του πληθυσμού και την συγκέντρωσή του στις πόλεις παρατηρείται αύξηση των υγρών αποβλήτων που χρήζουν επεξεργασίας. Αποτέλεσμα αυτού ο τομέας της επεξεργασίας των υγρών αποβλήτων δέχεται μεγάλες πιέσεις ως προς την επεξεργασία αυτών. Οι συμβατικές μέθοδοι επεξεργασίας λυμάτων απαιτούν μεγάλες ποσότητες ενέργειας για να πραγματοποιηθούν αυξάνοντας σημαντικά τα λειτουργικά κόστη των εγκαταστάσεων συμβάλλοντας στην αύξηση του φαινομένου του θερμοκηπίου μέσω των αυξανόμενων εκπομπών των αερίων του θερμοκηπίου. Έτσι αναζητούνται καινοτόμες λύσεις που στοχεύουν στην μείωση της κατανάλωσης ενέργειάς και στην προώθηση της κυκλικής οικονομίας με την μετατροπή των αποβλήτων σε ενεργειακούς πόρους. Ο σκοπός της διπλωματικής εργασίας είναι η διερεύνηση της ποιότητας του αερίου σύνθεσης (syngas) που προκύπτει από την αεριοποίηση πρωτοβάθμιων μικροκοσκινισμένων βιοστερεών στην ΕΕΛ Ρεθύμνου. Στην υφιστάμενη ΕΛΛ Ρεθύμνου έχει εγκατασταθεί η πιλοτική διάταξη με μέγιστη δυναμικότητα 5.000 m3/d και αποτελείται από τρία διακριτά στάδια. Αρχικά πραγματοποιείται η μικροκοσκίνηση των υγρών αποβλήτων. Στη συνέχεια, τα παραγόμενα βιοστερεά υποβάλλονται σε ξήρανση. Έπειτα, μέσω της διαδικασίας της αεριοποίησης παράγεται το τελικό προϊόν, δηλαδή το αέριο σύνθεσης (syngas), το οποίο τροφοδοτεί έναν ηλεκτροκινητήρα εσωτερικής καύσης για την παραγωγή ηλεκτρικής και θερμικής ενέργειας. Η μέση θερμοκρασία στην οποία πραγματοποιείται η αεριοποίηση κυμαίνεται μεταξύ 500 και 800°C, εύρος που διαπιστώθηκε ότι είναι ιδανικό για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης της διαδικασίας. Στο παραγόμενο αέριο σύνθεσης (syngas) μελετήθηκαν τα κύρια συστατικά του, τα οποία είναι το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂), το μεθάνιο (CH₄), το μονοξείδιο του άνθρακα (CO), το υδρογόνο (H₂) και το οξυγόνο (O₂). Οι μέσες συγκεντρώσεις για το καθένα αναλυτικά, μετά τον καθαρισμό του, του είναι για το διοξείδιο του άνθρακα (CO₂) είναι 5,9%, για το μεθάνιο (CH₄) 3,4%, για το μονοξείδιο του άνθρακα (CO) 17,7% και για το υδρογόνο (H₂) 15,6% και τέλος, η μέση τιμή για το οξυγόνο (O₂) είναι 2%. Συμπερασματικά, η παρούσα διπλωματική ανέδειξε τη δυνατότητα αξιοποίησης των βιοστερεών από τις εγκαταστάσεις επεξεργασίας λυμάτων ως πολύτιμη ενεργειακή πηγή μέσω της αεριοποίησης, συμβάλλοντας τόσο στη μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης όσο και στην προώθηση της κυκλικής οικονομίας. Η παραγωγή αερίου σύνθεσης με ικανοποιητική περιεκτικότητα σε καύσιμα συστατικά, όπως το μονοξείδιο του άνθρακα και το υδρογόνο, επιβεβαιώνει τη βιωσιμότητα της τεχνολογίας και τη συμβολή της σε ένα πιο βιώσιμο και ενεργειακά αποδοτικό σύστημα διαχείρισης αποβλήτων.Περίληψη: Ιn recent years, due to population growth and urban concentration, there has been an increase in wastewater requiring treatment. As a result, the wastewater treatment sector is under significant pressure to process these effluents. Conventional wastewater treatment methods require large amounts of energy, significantly increasing the operational costs of facilities and contributing to the greenhouse effect through rising greenhouse gas emissions. Therefore, innovative solutions are being sought that aim to reduce energy consumption and promote the circular economy by converting waste into energy resources. The aim of this thesis is to investigate the quality of syngas produced from the gasification of primary sieved biosolids at the Rethymno Wastewater Treatment Plant (WWTP). A pilot unit has been installed at the existing Rethymno WWTP with a maximum capacity of 5,000 m³/d, consisting of three distinct stages. Initially, microsieving of the raw wastewater takes place. Then, the produced biosolids undergo drying. Subsequently, through the process of gasification, the final product—syngas—is produced, which is used to fuel an internal combustion engine for the generation of electrical and thermal energy. The average temperature at which gasification takes place ranges between 500 and 800°C, a range found to be ideal for maximizing the efficiency of the process. The main components of the produced syngas were studied, namely carbon dioxide (CO₂), methane (CH₄), carbon monoxide (CO), hydrogen (H₂), and oxygen (O₂). The average concentrations of each component after purification are as follows: carbon dioxide (CO₂) 5.9%, methane (CH₄) 3.4%, carbon monoxide (CO) 17.7%, hydrogen (H₂) 15.6%, and oxygen (O₂) 2%. In conclusion, this thesis highlighted the potential of utilizing biosolids from wastewater treatment plants as a valuable energy source through gasification, contributing to both reduced energy consumption and the promotion of the circular economy. The production of synthesis gas with satisfactory concentrations of combustible components such as carbon monoxide and hydrogen confirms the viability of the technology and its role in a more sustainable and energy-efficient waste management system
Development of a reviewer recommendation system for scientific articles based on reviewer-article profiles and using multi-criteria analysis and machine learning methods
No full textΠερίληψη: Ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα αποτελεί η ανάπτυξη αξιόλογων προφίλ χρηστών (καταναλωτών, προϊόντων, κριτών άρθρων, …) με τεράστια πεδία εφαρμογής στο ηλεκτρονικό επιχειρείν, στην ηλεκτρονική διακυβέρνηση, κ.α. Από την άλλη μεριά, η Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ) σε συνδυασμό με τα Μεγάλα Δεδομένα (Big Data), έχουν αναπτυχθεί ραγδαία με αποτέλεσμα να είναι δυνατή η αξιοποίηση κατάλληλων ταξινομητών και μεγάλου αριθμού δεδομένων για την ανάπτυξη προφίλ χρηστών.
Στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας αναπτύχθηκε λογισμικό που υλοποιεί μεθόδους και ειδικούς αλγόριθμους ΤΝ, όπως μηχανικής μάθησης (machine learning), εξόρυξης δεδομένων (data mining), ανάλυσης κειμένου, επεξεργασίας φυσικής γλώσσας (natural language processing), κ.α., και πολυκριτήριας ανάλυσης αποφάσεων, προκειμένου να διαμορφώνει τα κατάλληλα προφίλ κριτών (reviewers) άρθρων και άρθρων (papers), και εν συνεχεία να προχωρά στην αξιολόγηση των συνδυασμών άρθρου-κριτών και να διατυπώνει την πρόταση των κατάλληλων κριτών ανά άρθρο.
Για τη δημιουργία των προφίλ χρήστη και άρθρων, έχει αναπτυχθεί μια υβριδική μεθοδολογία που βασίζεται σε άμεση και έμμεση ανατροφοδότηση δηλαδή σε πληροφορίες που παρέχει τόσο ο ίδιος ο χρήστης όσο και το ψηφιακό του αποτύπωμα (προσωπικές ιστοσελίδες, δημοσιευμένα άρθρα, κ.ο.κ.).
Τέλος, η ανωτέρω μεθοδολογία εφαρμόσθηκε σε μια σειρά από περιπτώσεις για να αξιολογηθεί η αποτελεσματικότητά της.Summarization: One of the most important problems is the development of valuable user profiles (consumers, products, paper reviewers, ...) with huge fields of application in e-business, e-governance, etc. On the other hand, Artificial Intelligence (AI) in combination with Big Data, has developed rapidly, making it possible to utilize appropriate classifiers and large amounts of data to develop user profiles.
Within the framework of the thesis, software was developed that implements AI methods and special algorithms, such as machine learning, data mining, text analysis, natural language processing, etc., and multi-criteria decision analysis, in order to form the appropriate profiles of papers’ reviewers and papers, and then proceed to evaluate the paper-reviewer combinations and formulate the proposal of suitable reviewers per paper.
Τo create profiles of user and papers, a hybrid methodology has been developed that is based on direct and indirect feedback, that is, on information provided by both the user himself and his digital footprint (personal websites, published papers, etc.).
Finally, the above methodology was applied to a series of cases to evaluate its effectiveness
Έλεγχος γραμμών παραγωγής με χρήση τεχνικών βαθιάς ενισχυτικής μάθησης
No full textSummarization: Modern production lines are facing challenges, when it comes to maintaining efficiency. These challenges are due to various reasons, including unpredictable machine failures, fluctuating demand, and buffer congestion. These issues result in increased costs and delays, that traditional scheduling methods struggle to handle. As manufacturing systems become more complex, there is a growing need for adaptive control strategies that can optimize production in real-time. In this diploma thesis, we present a deep reinforcement learning approach to optimizing production line control, leveraging SimEvents in Simulink and the Matlab Reinforcement Learning Toolbox. The production system consists of sequential machine stages, buffers, and an assembly mechanism, where inefficiencies, such as buffer congestion and machine downtime, lead to increased operational costs. A Proximal Policy Optimization (PPO)-based reinforcement learning agent was designed to handle machine operations by monitoring key system variables, including buffer levels and machine states. The agent is designed to minimize delays and prevent buffer accumulation, enabling it to learn adaptive scheduling policies that improve overall efficiency and minimize cost. Through a series of simulations, our approach proves to be more effective than traditional optimization methods and yields solutions very close to optimal solutions, which can be obtained for small problem instances by dynamic programming methods. The results of extensive experimental testing show that reinforcement learning successfully improves manufacturing efficiency through better decision-making, pointing to new ways of running production systems.Περίληψη: Οι σύγχρονες γραμμές παραγωγής αντιμετωπίζουν προκλήσεις, όσον αφορά στη διατήρηση της αποδοτικότητας. Αυτές οι προκλήσεις οφείλονται σε διάφορους λόγους, όπως οι απρόβλεπτες βλάβες μηχανών, οι διακυμάνσεις της ζήτησης και η συμφόρηση των ενδιάμεσων αποθεμάτων. Αυτά τα ζητήματα οδηγούν σε αυξημένο κόστος και καθυστερήσεις, τα οποία οι παραδοσιακές μέθοδοι χρονοπρογραμματισμού δυσκολεύονται να διαχειριστούν. Καθώς τα συστήματα παραγωγής γίνονται ολοένα και πιο περίπλοκα, υπάρχει αυξανόμενη ανάγκη για προσαρμοστικές στρατηγικές ελέγχου που μπορούν να βελτιστοποιούν την παραγωγή σε πραγματικό χρόνο. Στην παρούσα διπλωματική εργασία, παρουσιάζουμε μια προσέγγιση βαθιάς ενισχυτικής μάθησης για τη βελτιστοποίηση του ελέγχου γραμμών παραγωγής, αξιοποιώντας το SimEvents στο Simulink και το Matlab Reinforcement Learning Toolbox. Το σύστημα παραγωγής αποτελείται από διαδοχικές μηχανές, ενδιάμεσους χώρους αποθεμάτων και έναν μηχανισμό συναρμολόγησης, όπου οι αναποτελεσματικότητες, όπως η συμφόρηση των αποθεμάτων και ο χρόνος αδράνειας των μηχανών, οδηγούν σε αυξημένο λειτουργικό κόστος. Σχεδιάστηκε ένας πράκτορας ενισχυτικής μάθησης, βασισμένος στον αλγόριθμο Proximal Policy Optimization (PPO), ο οποίος διαχειρίζεται τη λειτουργία των μηχανών, παρακολουθώντας βασικές μεταβλητές του συστήματος, όπως τα επίπεδα των ενδιάμεσων αποθεμάτων και τις καταστάσεις των μηχανών. Ο πράκτορας έχει σχεδιαστεί για να ελαχιστοποιεί τις καθυστερήσεις και να αποτρέπει τη συσσώρευση αποθεμάτων, επιτρέποντάς του να μαθαίνει προσαρμοστικές πολιτικές χρονοπρογραμματισμού που βελτιώνουν τη συνολική απόδοση και μειώνουν το κόστος. Μέσα από μια σειρά προσομοιώσεων, η προτεινόμενη προσέγγιση αποδεικνύεται πιο αποτελεσματική από τις παραδοσιακές μεθόδους βελτιστοποίησης και αποδίδει λύσεις πολύ κοντά σε βέλτιστες λύσεις, οι οποίες μπορούν να επιτευχθούν για μικρά στιγμιότυπα του προβλήματος μέσω μεθόδων δυναμικού προγραμματισμού. Τα αποτελέσματα εκτεταμένων πειραματικών δοκιμών δείχνουν ότι η ενισχυτική μάθηση βελτιώνει επιτυχώς την αποδοτικότητα της παραγωγής μέσω καλύτερης λήψης αποφάσεων, υποδεικνύοντας νέους τρόπους διαχείρισης των συστημάτων παραγωγής
Διαδραστική εφαρμογή περιβάλλοντος χρήστη σε πλατφόρμα Kubernetes
No full textSummarization: The following thesis presents the design and implementation of a user-oriented analytical computing system deployed on the Kubernetes platform. The system draws inspiration from core Unix design principles, particularly in file and directory permissions, user hierarchy and authorization management. The central ambition is to ease the operational quality of life for data analysts working with sizable or not datasets, while maintaining strict access control and support for concurrent multi-user interactions. Users can upload and share datasets, submit batch job into execution using pre-integrated applications, such as DuckDB, Bash, Octave, Pandas and others. Designed with modularity and extensibility in mind, the platform aims to abstract the complexity of orchestration, achieves abstraction of resource allocation and job scheduling, providing users with a seamless interface for analytical workflows. Each job lives and dies in a sandboxed containerized environment, ensuring reproducibility and isolation. The solution demonstrates the feasibility of delivering a lightweight, flexible platform that leverages Kubernetes’ native scalability to manage user resources, data, and jobs efficiently. It offers a pathway for democratizing access to powerful analytics tooling, especially in research and educational contexts where ease of deployment and extensibility are vital.Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τον σχεδιασμό και την υλοποίηση ενός υπολογιστικού συστήματος ανάλυσης δεδομένων προσανατολισμένου στον χρήστη, το οποίο αναπτύσσεται στην πλατφόρμα Kubernetes. Το σύστημα αντλεί έμπνευση από τις θεμελιώδεις αρχές σχεδιασμού του Unix, ιδιαίτερα ως προς τα δικαιώματα αρχείων, την ιεραρχία χρηστών και τη διαχείριση εξουσιοδοτήσεων. Κεντρική φιλοδοξία αποτελεί η βελτίωση της καθημερινής εμπειρίας των αναλυτών δεδομένων που εργάζονται με μεγάλους και όχι όγκους δεδομένων, διατηρώντας παράλληλα αυστηρό έλεγχο πρόσβασης και υποστήριξη για ταυτόχρονη αλληλεπίδραση πολλών χρηστών. Οι χρήστες μπορούν να ανεβάζουν και να διαμοιράζονται σύνολα δεδομένων, καθώς και να υποβάλλουν παρτίδες εργασιών προς εκτέλεση χρησιμοποιώντας προενσωματωμένες εφαρμογές, όπως DuckDB, Bash, Octave, Pandas και άλλες. Με σχεδιασμό που δίνει έμφαση στην μοντελοποίηση και την επεκτασιμότητα, η πλατφόρμα στοχεύει στην απόκρυψη της πολυπλοκότητας της ενορχήστρωσης, της διαχείρισης πόρων και του χρονοπρογραμματισμού εργασιών, προσφέροντας στους χρήστες ένα ενιαίο και εύχρηστο περιβάλλον για ροές εργασίας ανάλυσης δεδομένων. Κάθε εργασία εκτελείται και τερματίζεται μέσα σε απομονωμένο περιβάλλον, διασφαλίζοντας της αναπαραγωγιμότητα και την απομόνωση. Η λύση καταδεικνύει τη δυνατότητα δημιουργίας μιας ελαφριάς και ευέλικτης πλατφόρμας που αξιοποιεί την εγγενή επεκτασιμότητα του Kubernetes για την αποδοτική διαχείριση των χρηστών, των δεδομένων και των εργασιών. Αποτελεί μια προσέγγιση που διευρύνει την πρόσβαση σε ισχυρά εργαλεία ανάλυσης, ιδιαίτερα σε ερευνητικά και εκπαιδευτικά περιβάλλοντα όπου η ευκολία ανάπτυξης και η δυνατότητα επέκτασης είναι καθοριστικής σημασίας
Study of pilot sludge treatment wetlands with different substrate under different sludge loading rates
No full textΠερίληψη: Στην παρούσα διπλωματική εργασία πραγματοποιήθηκε η κατασκευή και η συγκριτική αξιολόγηση τεσσάρων πιλοτικών Τεχνητών Υγροβιότοπων Αφυδάτωσης Ιλύος (ΤΥΑΙ) με διαφορετικά υλικά υποστρώματος και υπό διαφορετικούς ρυθμούς φόρτισης. Το πείραμα διεξήχθη στον υπαίθριο χώρο της Εγκατάστασης Επεξεργασίας Λυμάτων (ΕΕΛ) Χανίων. Όλες οι μονάδες (P60, P80, PES60 και PES80) χρησιμοποίησαν ως πληρωτικό υλικό χαλίκι ποτάμιας προέλευσης διαφόρων κοκκομετριών, φυτεύτηκαν με Phragmites australis και είχαν διαστάσεις 100 cm × 120 cm × 100 cm (Π×Μ×Υ). Στις μονάδες PES60 και PES80 τοποθετήθηκε επιπλέον στρώμα άμμου και προστέθηκαν γεωσκώληκες του είδους Eisenia fetida. Οι μονάδες P60 και PES60 λειτούργησαν με ρυθμό φόρτισης (SLR) 60 kgTS/year, ενώ οι P80 και PES80 με 80 kgTS/year.
Η τροφοδοσία των μονάδων πραγματοποιήθηκε με λυματολάσπη από τη δευτεροβάθμια εκροή της Ε.Ε.Λ. Χανίων, με καθορισμένο ρυθμό και συχνότητα φόρτισης σύμφωνα με το πειραματικό πρωτόκολλο. Το πείραμα διήρκεσε συνολικά οκτώ μήνες και περιλάμβανε εβδομαδιαίες δειγματοληψίες και αναλύσεις της εισερχόμενης λυματολάσπης, της υπολειμματικής ιλύος και των στραγγισμάτων. Οι αναλύσεις περιλάμβαναν τον προσδιορισμό παραμέτρων όπως BOD₅, COD, NO₃⁻-N, NH₄⁺-N, PO₄³⁻-P, TP (ολικό φώσφορο), EC (ηλεκτρική αγωγιμότητα) και pH. Επιπλέον, στην αφυδατωμένη υπολειμματική ιλύ πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις ολικών στερεών (TS),
οργανικών πτητικών στερεών (VS), πάχους υπολειμματικής ιλύος και συγκεντρώσεων μετάλλων και μεταλλοειδών.
Τα αποτελέσματα της υπολειμματικής ιλύος έδειξαν ποσοστά μείωσης του όγκου 96,4%, 92,7%, 92,5% και 89,7% για P60, P80, PES60 και PES80 αντίστοιχα. Το περιεχόμενο σε TS ανήλθε σε 48,8%, 22,6%, 55,0% και 46,3%, αντίστοιχα. Οι τιμές των οργανικών πτητικών στερεών (VS) υποδήλωσαν περιορισμένη αποδόμηση του οργανικού υλικού. Οι συγκεντρώσεις αζωτούχων ενώσεων και φωσφόρου εμφάνισαν διαφοροποιήσεις, με τις μονάδες PES να παρουσιάζουν βελτιωμένη απομάκρυνση. Οι συγκεντρώσεις μετάλλων σε όλες τις μονάδες διατηρήθηκαν εντός των επιτρεπόμενων ορίων για γεωργική χρήση. Συνολικά, οι μονάδες PES60 και P60 παρουσίασαν την καλύτερη συνολική απόδοση όσον αφορά τη μείωση όγκου και την αύξηση της περιεκτικότητας σε στερεά. Παράλληλα, η χρήση γεωσκωλήκων και αμμώδους υποστρώματος στις μονάδες PES ενίσχυσε τη σταθεροποίηση της ιλύος και τη βελτίωση της απομάκρυνσης αζώτου και φωσφόρου, επιβεβαιώνοντας ότι η κατάλληλη επιλογή υποστρώματος και βιοενίσχυσης αποτελεί κρίσιμο παράγοντα για τη βέλτιστη λειτουργία των συστημάτων ΤΥΑΙ.Summarization: This thesis presents the construction and comparative evaluation of four pilot-scale Sludge Dewatering Constructed Wetlands (SDCWs) using different substrate materials and operated under varying sludge loading rates. The experiment was conducted outdoors at the Chania Wastewater Treatment Plant (WWTP). All units (P60, P80, PES60, and PES80) were filled with river gravel of varying grain sizes, planted with Phragmites australis, and constructed with dimensions of 100 cm × 120 cm × 100 cm (L×W×H). The PES60 and PES80 units included an additional sand layer and were inoculated with Eisenia fetida earthworms. Units P60 and PES60 operated under a sludge loading rate (SLR) of 60 kgTS/year, while P80 and PES80 operated at 80 kgTS/year.
The units were fed with sludge from the secondary effluent of the Chania WWTP, according to a controlled loading rate and frequency, as defined in the experimental protocol. The study lasted eight months and involved weekly sampling and analysis of the influent sludge, residual sludge, and leachate. Analyses included parameters such as BOD₅, COD, NO₃⁻-N, NH₄⁺-N, PO₄³⁻-P, total phosphorus (TP), electrical conductivity (EC), and pH. In the dewatered residual sludge, total solids (TS), volatile solids (VS), sludge layer thickness, and concentrations of metals and metalloids were also measured.
The results showed sludge volume reduction rates of 96.4%, 92.7%, 92.5%, and 89.7% for P60, P80, PES60, and PES80 respectively. TS content reached 48.8%, 22.6%, 55.0%, and 46.3% respectively. VS values indicated limited organic matter degradation. Nitrogen and phosphorus compound concentrations varied, with PES units showing improved removal performance. Metal concentrations in all units remained within permissible limits for agricultural use. Overall, units PES60 and P60 demonstrated the best performance in terms of volume reduction and solids content. Additionally, the use of earthworms and sandy substrate in PES units enhanced sludge stabilization and improved nitrogen and phosphorus removal, confirming that appropriate substrate selection and bioaugmentation are key factors for optimal SDCW performance
Αισθητήρες δόνησης οπτικών ινών για εφαρμογή στην μεταφορά ευαίσθητων αντικειμένων
No full textSummarization: The detection and mitigation of transport-induced damage, particularly in high-value and sensitive objects, remains a critical challenge—especially in the case of micro-damages and micro-vibrations that escape human perception. This work presents a novel optical fiber-based sensor capable of non-invasive vibration monitoring through light intensity modulation. The sensing element of this sensor consists of a single-mode fiber that has been tapered and bent into a U-shape. This configuration increases sensitivity to bending-induced losses, which are detected as variations in transmitted light intensity. This makes the sensor capable of operating without the use of interferometric or grating structures, typically utilized in such applications. The tapered fiber was fabricated using a resistive heating and pulling process, and the final structure was integrated into an experimental setup involving a controlled vibration source. Several input signals were used, including square waves, pseudo-random binary sequences, sinusoids of various frequencies, and audio signals. The sensor output was recorded and analyzed both in the time domain and frequency domain using Fourier Transform methods. All measurements were performed under laboratory conditions, and the results demonstrate that the sensor is capable of responding to variations in mechanical excitation.Περίληψη: Η ανίχνευση και η μείωση των ζημιών που προκαλούνται κατά τη μεταφορά ευαίσθητων και υψηλής αξίας αντικειμένων παραμένει μια κρίσιμη πρόκληση — ιδιαίτερα στις περιπτώσεις μικροδονήσεων και μικροζημιών που ξεφεύγουν από την ανθρώπινη αντίληψη. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει έναν νέο αισθητήρα, βασισμένο σε οπτική ίνα, ικανό για μη επεμβατική παρακολούθηση δονήσεων μέσω διακυμάνσεων της έντασης του φωτός. To αισθητηριακό τμήμα (sensing part) του αισθητήρα αποτελείται από μία μονότροπη ίνα, η οποία έχει υποστεί tapering και έχει λυγιστεί σε σχήμα U. Αυτή η διαμόρφωση αυξάνει την ευαισθησία στις απώλειες έντασης φωτός λόγω κάμψης (bending losses), οι οποίες ανιχνεύονται ως μεταβολές στην ένταση του διαχεόμενου φωτός. Αυτό καθιστά τον αισθητήρα ικανό να λειτουργεί χωρίς τη χρήση interferometric ή grating δομών, όπως συνηθίζεται. Η tapered ίνα κατασκευάστηκε μέσω μιας διαδικασίας θέρμανσης με αντίσταση και τεντώματος, και η τελική δομή ενσωματώθηκε σε ένα πειραματικό σύστημα με ελεγχόμενη πηγή δονήσεων. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορα εισερχόμενα σήματα, συμπεριλαμβανομένων τετραγωνικών κυμάτων, ψευδοτυχαίων δυαδικών ακολουθιών (PRBS), ημιτονοειδών σημάτων διαφόρων συχνοτήτων και ηχητικών σημάτων. Η έξοδος του αισθητήρα καταγράφηκε και αναλύθηκε τόσο στο πεδίο του χρόνου όσο και στο πεδίο της συχνότητας, χρησιμοποιώντας μεθόδους μετασχηματισμού Fourier. Όλες οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν υπό εργαστηριακές συνθήκες και τα αποτελέσματα επιβεβαιώνουν ότι ο αισθητήρας παρουσιάζει συνεπή απόκριση σε όλο το φάσμα των εφαρμοζόμενων μηχανικών διεγέρσεων, ανεξαρτήτως μορφής ή συχνότητας
Carbon footprint for the settlement of naval station, Crete
No full textΔιπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΧΗΜΗΠΕΡ του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση των προϋποθέσεων απόκτησης πτυχίουΠερίληψη: Σε μια εποχή όπου οι συνέπειες της κλιματικής αλλαγής καθίστανται ολοένα και πιο ορατές και επιτακτικές, το ανθρακικό αποτύπωμα αποτελεί κρίσιμο εργαλείο για την αξιολόγηση και τον περιορισμό της περιβαλλοντικής επιβάρυνσης. Η παρούσα διπλωματική εργασία, εντασσόμενη στο πλαίσιο του νέου Εθνικού Κλιματικού Νόμου (Ν. 4936/2022), επιχειρεί για πρώτη φορά μια ολοκληρωμένη και λεπτομερή αποτίμηση του ανθρακικού αποτυπώματος του Οικισμού του Ναυστάθμου Κρήτης. Η μελέτη αυτή, αναγνωρίζοντας τις προκλήσεις και τους περιορισμούς που συνοδεύουν την ποσοτικοποίηση σε τοπική κλίμακα, ένα πεδίο που παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητο στην Ελλάδα, αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς τον περιβαλλοντικό και ενεργειακό σχεδιασμό.
Συγκεκριμένα, η εργασία στοχεύει στην καταγραφή των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου (ΑΘ) και στην εκτίμηση της δυνατότητας αντιστάθμισής τους από την εκτεταμένη δασική έκταση εντός των ορίων του οικισμού, ένα μοναδικό χαρακτηριστικό που προσδίδει ξεχωριστό ενδιαφέρον στη μελέτη, δεδομένης της λειτουργίας των δασών ως φυσικών καταβοθρών άνθρακα. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η τελική ετήσια εκπεμπόμενη ποσότητα ισοδύναμου διοξειδίου του άνθρακα ανέρχεται σε 1203,87 t CO2-eq, εκ των οποίων μόλις 182,9 τόνοι (15,19 %) αντισταθμίζονται μέσω της φυσικής απορρόφησης από τη δασική βλάστηση.
Η ανάλυση κατανομής των εκπομπών αποκαλύπτει ότι η ηλεκτρική ενέργεια αποτελεί τον κυρίαρχο παράγοντα, συνεισφέροντας κατά 804,53 t CO2-eq (66%), ακολουθούμενη από το πετρέλαιο θέρμανσης με 336,06 t CO2-eq (28%), τις οδικές μεταφορές με 53,30 t CO2-eq (4%), και τα στερεά (2,78 t CO2-eq) και υγρά απόβλητα (7,20 t CO2-eq), που αντιπροσωπεύουν περίπου το 1% της κάθε κατηγορίας. Τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την επιτακτική ανάγκη για ριζικές αλλαγές στο ενεργειακό μοντέλο του οικισμού, καθώς η φυσική απορρόφηση από το δάσος δεν αρκεί για την επίτευξη κλιματικής ουδετερότητας.
Κύριος στόχος είναι η ανάδειξη πρακτικών στρατηγικών που μπορούν να οδηγήσουν τον Οικισμό σε μια πιο βιώσιμη λειτουργία, μειώνοντας τόσο το περιβαλλοντικό του αποτύπωμα όσο και το ενεργειακό του κόστος. Η εργασία προσφέρει μια στιβαρή βάση για έναν ολοκληρωμένο ενεργειακό και περιβαλλοντικό σχεδιασμό, με απώτερο σκοπό την επίτευξη σημαντικών οφελών για την τοπική κοινωνία και την λειτουργία του Οικισμού με σεβασμό στο περιβάλλον, συμβάλλοντας στην ευρύτερη προσπάθεια για ένα βιώσιμο και ανθεκτικό μέλλον.Summarization: In an era where the consequences of climate change are becoming increasingly visible and compelling, the carbon footprint is a crucial tool for assessing and limiting the environmental burden. This thesis, part of the new National Climate Law (Law 4936/2022), attempts for the first time a comprehensive and detailed assessment of the carbon footprint of the Crete Naval Base Settlement. This study, recognizing the challenges and limitations that accompany quantification at a local scale, a field that remains largely unexplored in Greece, constitutes an important step towards environmental and energy planning.
Specifically, the work aims to record greenhouse gas (GHG) emissions and to assess the possibility of offsetting them by the extensive forest area within the boundaries of the settlement, a unique feature that gives special interest to the study, given the function of forests as natural carbon sinks. The results show that the final annual emitted amount of equivalent carbon dioxide amounts to 1211.09 t CO2-eq, of which only 182.9 tons (15.19 %) are offset through natural absorption by forest vegetation.
The analysis of the distribution of emissions reveals that electricity is the dominant factor, contributing 804.53 t CO2-eq (66%), followed by heating oil with 336.06 t CO2-eq (28%), road transport with 53.30 t CO2-eq (4%), and solid (2.78 t CO2-eq) and liquid waste (7.20 t CO2-eq), representing around 1% of each category. These findings highlight the urgent need for radical changes in the settlement's energy model, as natural absorption by the forest is not sufficient to achieve climate neutrality. The main objective is to highlight practical strategies that can lead the Settlement to a more sustainable operation, reducing both its environmental footprint and its energy costs. The work offers a solid basis for a comprehensive energy and environmental design, with the ultimate goal of achieving significant benefits for the local economy and the operation of the Settlement with respect for the environment, contributing to the broader effort for a sustainable and resilient future
Public space and augmented reality: a participatory approach for Gerovouno, Kamatero
No full textΠερίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στον επανασχεδιασμό ενός αστικού κενού στην περιοχή του Γεροβουνού στο Καματερό, μέσω συμμετοχικών μεθόδων σχεδιασμού και χρήσης επαυξημένης πραγματικότητας.
Μέσω συζητήσεων με κατοίκους και τη διανομή ερωτηματολογίων, εντοπίστηκαν οι τοπικές ανάγκες και προσδοκίες, οι οποίες συνέβαλαν στην επιλογή του συγκεκριμένου οικοπέδου ως περιοχή μελέτης.
Μέσω της εφαρμογής, οι χρήστες εξοικειώνονται με βασικές αρχές σχεδιασμού πλατειών και πάρκων, και καλούνται να τοποθετήσουν στοιχεία αστικού εξοπλισμού σε εικονικό περιβάλλον εντός του επιλεγμένου οικοπέδου.
Η εφαρμογή χρησιμοποιήθηκε σε επιτόπου δράση στον χώρο μελέτης, όπου οι συμμετέχοντες, κάτοικοι και επισκέπτες, κλήθηκαν να διαμορφώσουν και να αποτυπώσουν τις ιδέες τους για την ανάπλαση του χώρου. Τα παραγόμενα σχέδια αναλύονται και παρουσιάζονται στην εργασία ως ένα δυναμικό αρχείο συλλογικής σκέψης και δημιουργίας, συμβάλλοντας στον προβληματισμό γύρω από τη χρήση νέων τεχνολογιών στον συμμετοχικό αστικό σχεδιασμό
Trans-Caspian International Trade Route
No full textΔιπλωματική εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΜΠΔ του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση προϋποθέσεων λήψης του προπτυχιακού διπλώματος ειδίκευσης.Περίληψη: Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει τη σημασία του Δρόμου του Μεταξιού, με έμφαση στο Μεσαίο Δρόμο (Middle Corridor) ή Διασυνοριακή Διεθνή Εμπορική Διαδρομή μέσω της Κασπίας Θάλασσας.
Στο πρώτο κεφάλαιο, πραγματοποιείται ιστορική αναδρομή στον Δρόμο του Μεταξιού, αναδεικνύοντας τη σημασία του ως δίκτυο εμπορικών διαδρομών που συνέδεσε την Ασία με την Ευρώπη από την αρχαιότητα.
Στο δεύτερο κεφάλαιο, περιγράφεται η σύγχρονη αναβίωση του Δρόμου του Μεταξιού στο πλαίσιο της Πρωτοβουλίας Μια Ζώνη, Ένας Δρόμος (Belt and Road Initiative - BRI). Παρουσιάζονται δεδομένα και οι κύριες επιλογές διαδρομών, με αναφορά στις οικονομικές, γεωπολιτικές και περιβαλλοντικές προκλήσεις.
Στο τρίτο κεφάλαιο, η ανάλυση επικεντρώνεται στον Μεσαίο Δρόμο, ο οποίος διασχίζει την Κεντρική Ασία και την Κασπία Θάλασσα. Διερευνώνται οι λόγοι που στρέφεται η προσοχή σε αυτή τη διαδρομή, αντί των άλλων δύο βασικών επιλογών (Βόρειος και Νότιος Δρόμος). Καταγράφονται τα οφέλη, όπως η δυνατότητα αναμόρφωσης του παγκόσμιου εμπορίου, η ενίσχυση της περιφερειακής συνεργασίας και η προώθηση της βιώσιμης ανάπτυξης, καθώς και τα προβλήματα που αντιμετωπίζει, όπως γεωπολιτικές προκλήσεις και περιορισμοί υποδομών.
Συγκρίνοντας τον παραδοσιακό Δρόμο του Μεταξιού με τον Μεσαίο Δρόμο, καταλήγει στο συμπέρασμα ότι ο τελευταίος αποτελεί πιο αποτελεσματική επιλογή, κυρίως λόγω της στρατηγικής του θέσης και της συμβολής του στη διαφοροποίηση και ενίσχυση των εμπορικών ροών. Τα συμπεράσματα τεκμηριώνονται με δεδομένα από την περίοδο 2011-2023.Summarization: This thesis examines the significance of the Silk Road, with a focus on the Middle Corridor (Trans-Caspian International Trade Route).
In the first chapter, a historical overview of the Silk Road is presented, highlighting its importance as a network of trade routes connecting Asia and Europe since antiquity.
The second chapter describes the modern revival of the Silk Road within the framework of the Belt and Road Initiative (BRI). Key routes are analyzed, along with economic, geopolitical, and environmental challenges, supported by relevant data.
The third chapter focuses specifically on the Middle Corridor, which traverses Central Asia and the Caspian Sea. It explores the reasons behind the increased attention on this route compared to the other two main alternatives (the Northern and Southern routes). The analysis identifies the benefits of the Middle Corridor, such as its potential to reshape global trade, strengthen regional cooperation, and promote sustainable development, as well as its challenges, including geopolitical tensions and infrastructure limitations.
By comparing the traditional Silk Road to the Middle Corridor, the thesis concludes that the latter is a more effective option due to its strategic position and its role in diversifying and enhancing trade flows. The conclusions are supported by data from the period 2011-2023
Application of reduced-order prediction models and digital twins for the prediction of structural mechanical response
No full textΔιπλωματική Εργασία που υποβλήθηκε στη σχολή ΜΠΔ του Πολυτεχνείου Κρήτης για την πλήρωση των προυποθέσεων λήψης του πτυχίου.Περίληψη: Η παρούσα διατριβή επικεντρώνεται στη διερεύνηση προηγμένων υπολογιστικών μεθόδων για την πρόγνωση της μηχανικής απόκρισης σύνθετων ή ιστορικών κατασκευών, μέσα από τη συνεργασία μειωμένων μοντέλων πρόβλεψης (Reduced-Order Models, ROM) και της φιλοσοφίας των Ψηφιακών Διδύμων (Digital Twins).
Αρχικά, αναπτύσσεται μία μεθοδολογία προεπεξεργασίας δεδομένων και εξαγωγής χαρακτηριστικών, η οποία αξιοποιεί τόσο στατιστικές όσο και συχνοτικές τεχνικές, με απώτερο στόχο την ταχεία αναγνώριση της δυναμικής συμπεριφοράς της δομής υπό διάφορες συνθήκες φόρτισης (π.χ. σεισμική διέγερση, περιβαλλοντικοί κραδασμοί). Στη συνέχεια, εφαρμόζονται μοντέλα μειωμένης τάξης, τα οποία αποσκοπούν στη δραστική μείωση του υπολογιστικού φόρτου σε σχέση με τα κλασικά μοντέλα πεπερασμένων στοιχείων (FEM), διατηρώντας ταυτόχρονα ικανοποιητική ακρίβεια στην πρόβλεψη των κρίσιμων παραμέτρων (π.χ.
μετακινήσεις, τάσεις). Η ενσωμάτωση της ιδέας των Ψηφιακών Διδύμων επιτρέπει, επιπλέον, την αμφίδρομη επικοινωνία μεταξύ της πραγματικής κατασκευής και του αριθμητικού μοντέλου σε πραγματικό ή σχεδόν πραγματικό χρόνο. Με τον τρόπο αυτό, επιτυγχάνεται βελτίωση της ακρίβειας και της ευελιξίας του μοντέλου, αξιοποιώντας δεδομένα από αισθητήρες επιταχυνσιομέτρων, μετρήσεις παραμορφώσεων και άλλες πηγές πεδίου. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τη συστηματική μελέτη του προτεινόμενου πλαισίου καταδεικνύουν ότι η προσεκτική οργάνωση των δεδομένων, η στοχοθετημένη επιλογή χαρακτηριστικών, καθώς και η χρήση κατάλληλων μεθόδων βελτιστοποίησης, μπορούν να ενισχύσουν καθοριστικά την αξιοπιστία των ROM, ακόμη και σε έντονα μη γραμμικές περιοχές. Τέλος, παρουσιάζονται εφαρμογές σε
σεισμικά σενάρια και περιπτώσεις λιθόκτιστων ή βιομηχανικών δομών, επιβεβαιώνοντας ότι η εξελιγμένη αυτή προσέγγιση δύναται να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για τη διαχείριση, τη συντήρηση και την ασφάλεια των κατασκευών στο σύγχρονο μηχανικό περιβάλλον.Summarization: This dissertation focuses on the development and implementation of computational methodologies for accurate and efficient prediction of the mechanical response of complex structures, with emphasis on historical monuments and masonry constructions. The proposed approach combines Reduced-Order Models (ROMs) with the philosophy of Digital Twins (DTs), aiming to bridge the gap between high-fidelity simulations and real-time monitoring and decision-making needs. The framework begins with a comprehensive methodology for data preprocessing and analysis, using information from diverse sources such as sensors (e.g., accelerometers), historical records, and geometric surveys. Emphasis is placed on feature extraction from dynamic time series (e.g., seismic signals, environmental vibrations), using both statistical (mean, standard deviation, skewness, kurtosis) and spectral techniques (Welch analysis, spectral entropy, spectral centroid, bandwidth), enabling efficient quantification of the dynamic behavior under different loading conditions. Next, Reduced-Order Models are applied to significantly lower the computational cost of conventional full-order models (Finite Element Models – FEM), while maintaining adequate accuracy in predicting critical quantities such as displacements, stresses, and strains. Techniques such as projection-based model reduction, using modes or snapshots, are employed to construct compact reduced bases. The integration of Digital Twin architectures forms the cornerstone of the proposed approach, enabling dynamic, two-way communication between the physical structure and its ROM-based digital counterpart. Sensor data (from accelerometers, strain gauges, or other Structural Health Monitoring – SHM – systems) are used to continuously or periodically update the model, improving its predictive capabilities in near real-time. An application example using ARMAX time-series models is presented, where the extracted features serve as exogenous inputs. Results show high accuracy and generalization ability, even in the presence of limited training data. Proper data organization, targeted feature selection, and appropriate optimization and validation techniques (e.g., comparison with experimental data, MAC criterion) significantly enhance ROM reliability, even in nonlinear regimes. Finally, real-world scenarios such as the seismic analysis of historical masonry structures (e.g., the Neoria of Chania) demonstrate that the proposed framework is a powerful, flexible, and computationally efficient tool for monitoring, predictive maintenance, safety assessment, and life-cycle management of critical infrastructure. Keywords: Reduced-Order Models (ROM), Digital Twins, predictive modeling, structural mechanical response, nonlinear FEM analysis, seismic response, historical structures, masonry, SHM, sensor data processing, feature extraction, ARMAX, optimization, model validation, Neoria of Chania