Αντικείμενο της εργασίας μας, είναι η δημιουργία ενός γραφικού περιβάλλοντος για τη διαχείριση του συστήματος VOIP υπηρεσιών. Αυτό είναι ο Opensips Web Manager, μια ολοκληρωμένη λύση, από άποψη διαμόρφωσης, χρήσιμο για τον διαχειριστή ενός τηλεφωνικού συστήματος. Ο OWM είναι ένα web user interface, που έχει σχεδιαστεί με PHP. Χρησιμοποιείται για τη διαχείριση των πληροφοριών του συστήματος όσο και για τη διαχείριση της κατάστασης λειτουργίας των εξυπηρετητών, που στηρίζουν ένα VOIP σύστημα. O OWM. Ο διαχειριστής έχει πρόσβαση στον OWM μέσω ενός web browser και έτσι η φυσική θέση του διαχειριστή δεν περιορίζεται από την φυσική θέση του SIP εξυπηρετητή. Η αναζήτηση πληροφοριών, που αφορούν συνδρομητές, στοιχεία κλήσεων κ.α. γίνεται με τη δημιουργία «query», προς τη βάση δεδομένων του SIP εξυπηρετητή. Η μέθοδος ανάπτυξης της εφαρμογής μας ήταν δισδιάστατη. Αρχικά έγινε η υλοποίηση συστήματος VOIP υπηρεσιών, που περιελάμβανε τις διαμορφώσεις των εξυπηρετητών DHCPs , DNSs και OpenSIPs. Ακολούθησε η εγκατάσταση του WEBs εξυπηρετητή, που φιλοξενεί τον OWM. Τέλος σχεδιάστηκε το web user interface. / The subject of our project is to create a graphical user interface for managing systems that provide VOIP services. This is the Opensips Web Manager, a integrated solution regarding configuration, useful for the administration of a telephone system. OWM is a web user interface, designed using PHP. Especially OWM is used to manage system’s data and to control server’s status, which support a VOIP system. The administrator has access to the OWM through a web browser, so the physical location of the manager is not limited by SIP server’s physical location. The search for subscriber’ s and calling feature’s data, is performed by creating «query», to SIP server’s database. The method we use to develop our application has been two-dimensional. First was the implementation of VOIP service, which included the configurations of servers like DHCPs, DNSs and OpenSIPs. Next step was the installation of a WEB server that hosts OWM. Finally, we designed the web user interface.

Η παρούσα διπλωματική έχει ως σκοπό να διερευνήσει τους τρόπους με τους οποίους θα μπορέσουμε να λειτουργήσουμε φωτοβολταϊκά συστήματα στο βέλτιστο σημείο τους, στο σημείο μέγιστης ισχύος. Στο πρώτο κεφάλαιο αναφέρονται γενικά χαρακτηριστικά, αρχές λειτουργίας και σχέσεις μοντελοποίησης του φωτοβολταϊκού πλαισίου. Στο δεύτερο κεφάλαιο εξετάζονται οι διατάξεις Ανίχνευσης Μέγιστου Σημείου Ισχύος (Maximum Power Point Tracking) και δίνεται βαρύτητα στις 3 βασικότερες τοπολογίες των μετατροπέων: DC-DC μετατροπέας υποβιβασμού τάσης (step down ή buck DC-DC converter), DC-DC μετατροπέας ανύψωσης τάσης (step up ή boost DC-DC converter), μικτός DC-DC μετατροπέας (step down/up ή buck-boost DC-DC converter). Στο τρίτο κεφάλαιο περιγράφεται αναλυτικά ο μικτός DC-DC μετατροπέας και όλες οι περιπτώσεις λειτουργίας του (λειτουργία συνεχούς ρεύματος, οριακή λειτουργία, ασυνεχής λειτουργία) Στο τέταρτο κεφάλαιο αναλύονται οι αρχές λειτουργίας και οι βασικές ιδιότητες των αλγόριθμων αναζήτησης MPP. Κατηγοριοποιούνται σε ομάδες ενώ αναφέρονται τα κύρια πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα. Αναφορικά κάποιοι από αυτούς είναι: ο αλγόριθμος διατάραξης και παρατήρησης, ο αλγόριθμος αυξητικής αγωγιμότητας και ο αλγόριθμος παρασιτικής χωρητικότητας. Στο πέμπτο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται προσομοίωση στον υπολογιστή ενός φωτοβολταϊκού συστήματος με DC-DC μετατροπέα και σταθερό ωμικό φορτίο με τη βοήθεια του λογισμικού Matlab/Simulink. Γίνεται υπολογισμός των βασικών στοιχείων του και εξάγονται οι γραφικές παραστάσεις για τη λειτουργία του σε διαφορετικές καταστάσεις ηλιακής ακτινοβολίας και θερμοκρασίας. Τέλος, από την προσομοίωση φαίνονται τα αποτελέσματα στην απόδοση του φωτοβολταϊκού όταν μεταβάλουμε το βήμα διαταραχής της σχετικής διάρκειας αγωγής και το χρόνο δειγματοληψίας. / -

Η διπλωματική εργασία συνίσταται στην κατασκευή και έλεγχο μιας πειραματικής διάταξης στην οποία ένα πνευματικό κινητό έμβολο ασκεί σταθερή πίεση σε οποιαδήποτε επιφάνεια διέλθει κάτω από αυτήν. Η διάταξη περιλαμβάνει κύλινδρο και βαλβίδες πεπιεσμένου αέρα, αισθητήρα πίεσης και Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (PLC) για τον έλεγχο της διάταξης. Επίσης, πραγματοποιείται έλεγχος μέσω Labview για σύγκριση αποτελεσμάτων. Η διάταξη αποτελείται από μια αναλογική βαλβίδα, μια On/Off βαβλίδα, ένα κύλινδρο πεπιεσμένου αέρα και μια ειδικά κατασκευασμένη διάταξη άσκησης της πίεσης η οποία περιλαμβάνει και τον αισθητήρα μέτρησης της πίεσης. Επίσης υπάρχει ενισχυτής τάσης ο οποίος παρεμβάλλεται μεταξύ του αισθητήρα και της αναλογικής εισόδου του PLC. Στο κάτω άκρο της διάταξης διέρχεται μια τυχαία ξύλινη επιφάνεια. Βασικός σκοπός της εργασίας είναι ο PID έλεγχος της διάταξης μέσω της λειτουργικής μονάδας FM 355. Η μονάδα FM 355 της SIEMENS είναι μια λειτουργική μονάδα που έχει την δυνατότητα να πραγματοποιήσει Hardware PID έλεγχο καθώς και ασαφή έλεγχο σε εφαρμογές θερμοκρασίας. Επίσης, ένα πολύ σημαντικό χαρακτηριστικό της είναι η δυνατότητα λειτουργίας και όταν υπάρχει απώλεια επικοινωνίας με τη CPU του PLC. Η μονάδα FM 355 ελέγχει την αναλογική βαλβίδα ενώ ο έλεγχος της On/Off βαλβίδας γίνεται μέσω της CPU του PLC. Για τη λειτουργία της διάταξης επιλέγεται η επιθυμητή τιμή της πίεσης που θα ασκηθεί στην επιφάνεια. Αυτή η τιμή τροφοδοτείται στη CPU και κατ’ επέκταση στην μονάδα FM 355. Οποιαδήποτε μετακίνηση της επιφάνειας η οποία οδηγεί σε αλλαγή της πίεσης παρακολουθείται από τον αισθητήρα και γίνεται αυτόματη προσαρμογή της διάταξης ώστε να υπάρχει παρακολούθηση της επιφάνειας. Ο έλεγχος μέσω Labview χρησιμοποιεί ακριβώς την ίδια λογική και πραγματοποιήθηκε για την εξαγωγή πολύ χρήσιμων συμπερασμάτων. / This Diploma Thesis consists of the construction and control of an experimental automated system. In this system a pneumatic moving piston applies constant pressure to any surface that passes under it. The system includes a pneumatic cylinder, pneumatic valves, a pressure sensor and a Programmable Logic Controller (PLC) to control the system. Also, control via Labview is implemented, to be used for results comparison. The system consists of a proportional control valve, an On/Off valve, a pneumatic cylinder and a specially manufactured system for pressure application that also includes the pressure sensor. There is, also, a voltage amplifier that is used between the output of the pressure sensor and the analog input of the CPU. A random wooden surface passes under the experimental system. The primary purpose of the Diploma Thesis is the PID control of the system using the function module FM 355. The FM 355 module from SIEMENS is a function module that is capable of utilizing hardware PID control and fuzzy control in temperature applications. Also, a very important characteristic of the module is the ability to function even when there is loss of communication with the CPU. The FM 355 module controls the proportional valve, while the On/Off valve is controlled by the PLC CPU. In order for the system to work, the desired pressured to be applied must be chosen. This value is inserted into the CPU and from there it is sent to the FM 355 module. Any movement of the wooden surface that leads to a change of pressure, is monitored by the sensor and the system automatically adjusts to track the surface. Control via Labview implements exactly the same logic as mentioned above and was used to extract very useful conclusions.

Ο σκοπός της διατριβής ήταν η συγκριτική έρευνα του κινδύνου των κατολισθήσεων και η δημιουργία ενός μοντέλου εκτίμησής του για τον ελλαδικό χώρο, καθώς και η δημιουργία χαρτών επικινδυνότητας. Για το σκοπό αυτό δημιουργήθηκε η ψηφιακή βάση δεδομένων από 1.238 καταγεγραμμένες κατολισθήσεις για την περίοδο 1903-1998 και ψηφιοποιήθηκαν όλες οι αναγκαίες γεωπληροφορίες, όπως τοπογραφικά ανάγλυφα, τεχνικογεωλογικός χάρτης, γεωτεκτονικοί χάρτες κ.ά. Οι κύριοι παράγοντες που προκαλούν κατολισθήσεις είναι ως γνωστόν οι κλίσεις του πρανούς, τα φαινόμενα διάβρωσης, οι ανθρωπογενείς παρεμβάσεις (π.χ. η κατασκευή οδικού δικτύου), τα κλιματικά χαρακτηριστικά και οι βροχοπτώσεις, τα γεωλογικά και γεωμορφολογικά χαρακτηριστικά των σχηματισμών, τα φυσικά φαινόμενα, όπως οι σεισμοί κ.λπ. Επιλέχθηκαν δέκα (10) παράγοντες-μεταβλητές και διερευνήθηκαν τα γεωγραφικά χαρακτηριστικά της κάθε μεταβλητής με την προβολή της σε πλέγμα 1x1 km. Στη συνέχεια, έγινε η στάθμιση του κινδύνου κατολίσθησης για κάθε μία μεταβλητή, χρησιμοποιώντας τη συχνότητα εμφάνισης σύμφωνα με τις καταγεγραμμένες περιπτώσεις και την έκταση που καταλαμβάνει σε κάθε κατηγορία της μεταβλητής. Αυτή ήταν η πρώτη καινοτόμος ενέργεια της έρευνας. Το επόμενο βήμα ήταν η δημιουργία ένός λογικού–αναλυτικού μοντέλου, όπου ο κίνδυνος εκφράζεται από μια εξίσωση, στην οποία οι δέκα μεταβλητές συνδέονται με βάρη, που εξαρτώνται από την επιρροή που ασκεί η κάθε μεταβλητή. Η ημι-ποσοτική αυτή μέθοδος ανάλυσης κινδύνου αποτελεί προσέγγιση σταθμισμένων γραμμικών συνδυασμών (weighted linear combination - WLC) των δεδομένων εισαγωγής και βασίζεται στις τεχνολογίες των συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών (ΓΣΠ). Τα βάρη εξήχθηκαν αντικειμενικά μέσω της παραγοντικής ανάλυσης των δεδομένων και ο τρόπος εφαρμογής τους ήταν η δεύτερη και καθοριστική ενέργεια της έρευνας, που δίνει ένα πρακτικά εφαρμόσιμο τρόπο εκτίμησης της επικινδυνότητας των κατολισθήσεων, ο οποίος μπορεί να εκσυγχρονίζεται με την εισαγωγή νέων πληροφοριών στην υπάρχουσα βάση δεδομένων. Τα αποτελέσματα επικυρώθηκαν αρχικά χρησιμοποιώντας την προϋπάρχουσα βάση δεδομένων των καταγεγραμμένων κατολισθήσεων, για την οποία δημιουργήθηκε περιβάλλον διεπαφής στο λογισμικό ΓΣΠ. Η επικύρωση των αποτελεσμάτων έδειξε ότι η ενσωμάτωση της μεθόδου WLC και των ΓΣΠ αποτελούν τεχνικές που μπορούν να υποστηρίξουν τεχνικογεωλογικές μελέτες, σχετικά με την επικινδυνότητα των κατολισθήσεων σε ευρύτερη περιοχή. Στη συνέχεια, επιβεβαιώθηκε η αξιοπιστία του μοντέλου επικινδυνότητας και ζωνοποίησης του κινδύνου κατολισθήσεων με την υπέρθεση 397 νέων περιπτώσεων κατολισθήσεων που καταγράφηκαν την περίοδο 1998 - 2003. Συμπερασματικά, από τα αποτελέσματα της διατριβής, προκύπτει ότι τα ΓΣΠ και οι ψηφιακές βάσεις δεδομένων είναι απολύτως αναγκαία μέσα για τη διαχείριση της γεωλογικής, γεωτεχνικής, σεισμικής, βροχομετρικής, οικιστικής κ.λπ. πληροφορίας. Επιπλέον, παρέχουν τη δυνατότητα ολοκληρωμένης ανάλυσης, η οποία διατίθεται από τα συγκεκριμένα εργαλεία χωρικής ανάλυσης, με την επεξεργασία των δεδομένων εισόδου των αναλύσεων και την αξιοποίηση των αποτελεσμάτων, για τη δημιουργία χαρτών εκτίμησης του βαθμού κινδύνου έναντι κατολίσθησης σε μια περιοχή έρευνας. / The objective of this thesis was the comparative study of landslide hazard and the development of a landslide hazard assessment model for the Hellenic territory, and the production of landslide hazards maps. A digital database in a GIS environment was, therefore, developed for the 1.238 recorded landslides from 1903 to 1998, as well as the digitisation of all necessary geo-information, such as topography, engineering geology map, geotectonic zones, etc. The major factors that may cause landslides are altitude, slope, existence of rivers, road construction, climatic features and rainfall, geological and geomorphological features, natural phenomena, such as earthquakes, but also human activities. Hence, these ten variables were selected for further treatment, i.e., rainfall, climatic zone, elevation, lithology, slope gradient, seismic activity (seismic zone), drainage, land use, density of road network, and population density. To begin with, the geographical characteristics of each variable were studied by plotting the primary maps of each variable, as well as the geotectonic map of Greece and the engineering geological map of Greece. Then for each of the ten variables thematic maps were plotted by projecting the data to a 1x1 km grid. Subsequently, each data set was levelled, using the frequency of occurrence and the area that is covered by each category of each variable. This was the one of the innovative actions of this thesis. The second step involved the development of a logical-analytical model, where the hazard is estimated by an expression, where the ten variables are connected with weights, which depend on the area influence exerted by each variable. The semi-quantitative hazard analysis method is an approached of weighted linear combination (WLC) of input data, and it is based on technologies of geographical information systems (GIS). The weights were extracted objectively by factor analysis, and the manner with which they were applied was another and definitive innovation of this study, which offers a practical applicable approach to landslide hazard assessment that can be updated with the entry of new information and data in the existing database. The results of this approach were first verified using the existing landslide database, for which an interface environment within a GIS software was developed. The verification showed that the integration of the WLC method and GIS could support engineering geological studies on the vulnerability of landslides in hazardous areas. The next step was the verification of the landslide hazard and zonation model by the superposition of 397 new landslides covering the period 1998-2003. This thesis comprises of seven chapters. The first chapter makes a general introduction of the physical phenomenon of landslides, their classification, and their descriptive characteristics and describes the factors that contribute in the development of landslides. The second chapter describes the study area, which comprises the whole Hellenic territory, its geomorphological evolution, its geotectonic zones and engineering geological conditions. The third chapter presents the methodologies of geographical information systems, the development of databases and their contribution, as well as a description of the primary reference geographical data. The fourth chapter describes the recording of landslide data, the variables entered in the database, the development of the digital database and the presentation of primary data of the ten variables on maps. The fifth chapter discusses the methods and results of the statistical treatment of the data, and digital maps using a grid of 1x1 km are presented for each of the ten variables with the superposition of the recorded 1238 landslides. The sixth chapter describes the methods of landslide hazard assessment, i.e., (a) using the Poisson distribution to predict the occurrence of landslides over a period of 25 years, and (b) the first innovative step of the development of new landslide hazard assessment model by weighting each variable and the compilation to begin with of weighted maps for each of the ten variables, and then the compilation of a combined Landslide Hazard Assessment Map. The procedure includes the following steps: • The data of each variable were classified into categories, according to international experience and expertise. • Using the 1238 recorded landslides in the Hellenic territory the frequency corresponding to each category was estimated (Fc). • The area in square kilometres that corresponds to each category was estimated (Ac). • The frequency of landslides of each category is divided by the corresponding area (Fc/Ac = Fckm). • The relative frequency was then estimated for each category (R% = [(Fckm/Total Fckm) x 100], giving the value of weighing hazard, and the development of Thematic Maps of Weighting the Landslide Hazard for each of the ten variables. • Factor analysis was used for the extraction of coefficients that were used in the development of the equation of Landslide Hazard, E, at a site, i.e., Landslide Hazard at a site, Ε = {(0.14074 x Rainfall) + (0.13497 x Climatic Zone) + (0.13005 x Elevation in metres) + (0.11602 x Land use) + (0.10957 x Lithology) + (0.10534 x Drainage density) + (0.10207 x Seismic Risk) + (0.06503 x Density of road network) + (0.05056 x Slope gradient) + (0.04559 x Population density)} The final result for each pixel of 1x1 km (n=131.968) is expressed as a percentage, giving, therefore, the Probability of Landslide hazard at a site, i.e., Probability of occurrence of a landslide at a site, P=(Ε / 0.25948885430348) x 100 Where, Ε is the value of Landslide hazard at a site Whereas the 0.25948885430348 is the maximum for Ε • Finally, the combined weighted landslide hazard map was compiled using the digital thematic maps of each variable, and reclassifying the classes into new ones, based on the unit relative frequency. On this Landslide Hazard Assessment Map, the 1238 landslides were superimposed in order to test the validity of the model. The coincidence of the recorded landslides with the defined landslide hazard zones is comparatively quite good. It can be said that this was expected, since the derived model used the 1238 landslides. The Landslide Hazard Assessment Model was, however, verified by using 397 new landslides recorded during the period from 1998 to 2003. The coincidence with the defined Landslide Hazard Zones is unbelievably very good, proving that the methodology used is viable. The seventh chapter summarises the results of the thesis, and includes the final conclusions. Finally, according to the results stemming from this thesis, GIS and digital databases proved to be indispensable tools for managing geological, geotechnical, seismic and climatic information. Moreover, they offer the potential of a complete analysis, using tools of spatial analysis, as well as the implemented algorithms in order to produce landslide hazard assessment models.

Η παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζει τα Ευφυή Συστήματα ελέγχου και τις εφαρμογές τους στον έλεγχο συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Τα διάφορα είδη Σταθεροποιητών Συστημάτων Ισχύος (ΣΣΙ) παρουσιάζονται επίσης. Τα ηλεκτρικά συστήματα είναι δυναμικά συστήματα και υποβάλλονται συνεχώς σε διαταραχές. Είναι σημαντικό οι διαταραχές αυτές να μην οδηγούν το σύστημα σε αστάθεια. Για αυτόν το λόγο, πρόσθετα σήματα που προέρχονται από την απόκλιση ταχύτητας, την απόκλιση διέγερσης και την ροπή επιτάχυνσης εισάγονται στους ρυθμιστές τάσης. Η συσκευή που παρέχει αυτά τα σήματα αναφέρεται ως Σταθεροποιητής Συστημάτων Ισχύος. Η χρήση των Σταθεροποιητών Συστημάτων Ισχύος είναι πολύ συχνή στη λειτουργία των μεγάλων συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Οι συμβατικοί Σταθεροποιητές Συστημάτων Ισχύος που χρησιμοποιούν την αντιστάθμιση προήγησης-καθυστέρησης φάσης, όπου οι ρυθμίσεις κέρδους σχεδιάζονται για τις συγκεκριμένες συνθήκες λειτουργίας, δίνουν φτωχές επίδοσεις υπό τις διαφορετικές συνθήκες φόρτισης. Επομένως, είναι πολύ δύσκολο να σχεδιαστεί ένας σταθεροποιητής που θα μπορούσε να επιτύχει καλές επιδόσεις σε διάφορες συνθήκες λειτουργίας των συστημάτων ηλεκτρικής ενέργειας. Σε μία προσπάθεια να καλυφθεί ένα ευρύ φάσμα των συνθηκών λειτουργίας,τα Ευφυή Συστήματα ελέγχου έχουν προταθεί ως πιθανή λύση για να υπερνικηθεί αυτό το πρόβλημα. Σε αυτήν την εργασία, μια συστηματική προσέγγιση στο σχέδιο ελέγχου Ασαφούς λογικής προτείνεται. Παρουσιάζεται η μελέτη του Σταθεροποιητή Συστημάτων Ισχύος Ασαφούς λογικής για την αύξηση της ευστάθειας ενός συστήματος μιας μηχανής συνδεδεμένης σε άπειρο ζυγό. Προκειμένου να ολοκληρωθεί η αύξηση της ευστάθειας, η απόκλιση ταχύτητας και η επιτάχυνση του ρότορα της σύγχρονης γεννήτριας λαμβάνονται ως είσοδοι στον ελεγκτή ασαφούς λογικής. Αυτές οι μεταβλητές έχουν σημαντική επίδραση στην απόσβεση των μηχανικών ταλαντώσεων των αξόνων των γεννητριών. Τα σήματα ευστάθειας υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας την ασαφή συνάρτηση συμμετοχής ανάλογα με αυτές τις μεταβλητές. Το Simulink/Μatlab χρησιμοποιήθηκε στην εφαρμογή της μελέτης. Η απόδοση του συστήματος με το Σταθεροποιητή Συστημάτων Ισχύος Ασαφούς λογικής συγκρίνεται με το σύστημα με το συμβατικό Σταθεροποιητή Συστημάτων Ισχύος καθώς και με το σύστημα χωρίς Σταθεροποιητή Συστημάτων Ισχύος. / In this thesis the different types of intelligent control systems and the various techniques used in power system stabilizers are considered. The power system is a dynamic system and it is constantly being subjected to disturbances. It is important that these disturbances do not drive the system to unstable conditions. For this purpose, additional signals derived from speed deviation, excitation deviation and accelerating power are injected into voltage regulators. The device to provide these signals is referred as power system stabilizer. The use of power system stabilizers has become very common in operation of large electric power systems. The conventional PSS which uses lead-lag compensation, where gain settings designed for specific operating conditions, is giving poor performance under different loading conditions. Therefore, it is very difficult to design a stabilizer that could present good performance in all operating points of electric power systems. In an attempt to cover a wide range of operating conditions, intelligent control systems have been suggested as a possible solution to overcome this problem. Inittialy in this thesis, an introduction of power system control and the different types of stabilizers is briefly described. Afterwards, the system modeling and power system stabilizer model is presented. Finally, a systematic approach to fuzzy logic control design is proposed. The study of fuzzy logic power system stabilizer for stability enhancement of a single machine infinite bus system is presented. In order to accomplish the stability enhancement, speed deviation and acceleration of the rotor synchronous generator are taken as the inputs to the fuzzy logic controller. These variables take significant effects on damping the generator shaft mechanical oscillations. The stabilizing signals were computed using the fuzzy membership function depending on these variables. Simulink Block Design and Matlab is utilized in implementing the study. The performance of the system with fuzzy logic based power system stabilizer is compared with the system having conventional power system stabilizer and system without power system stabilizer.

Τη σημερινή εποχή, οι απαιτήσεις για αποθηκευτικές συσκευές που προσφέρουν πολύ υψηλές πυκνότητες σε εξαιρετικά μικρό μέγεθος και ταυτόχρονα υποστηρίζουν μεγάλες ταχύτητες στην ανταλλαγή δεδομένων, διαρκώς αυξάνουν. Ένα νέο πεδίο έρευνας ασχολείται με τη δυνατότητα εκμετάλλευσης των τεχνικών Μικροσκοπίας Ατομικής Δύναμης (AFM) για τη δημιουργία συσκευών ικανών να αποθηκεύουν δεδομένα με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα σε σχέση με τις συμβατικές συσκευές. Οι τεχνικές AFM χρησιμοποιούν μικροσκοπικές ακίδες, διαστάσεων μερικών νανομέτρων, με πολύ αιχμηρές άκρες, για να παρατηρούν και να τροποποιούν επιφάνειες σε ατομικό επίπεδο. Για την επίτευξη υψηλού ρυθμού εγγραφής και ανάγνωσης δεδομένων, χρησιμοποιούνται ηλεκτρομηχανικά συστήματα πολύ μικρής κλίμακας (Micro-electro-mechanical-systems, MEMS) αποτελούμενα από ακίδες που λειτουργούν παράλληλα. Κάθε ακίδα είναι προσαρμοσμένη σε έναν κατάλληλο βραχίονα και η συνολική διάταξη ονομάζεται probe. Κάθε probe εκτελεί λειτουργίες εγγραφής/ανάγνωσης/διαγραφής σε μια αφιερωμένη περιοχή του μέσου αποθήκευσης, η οποία ονομάζεται πεδίο αποθήκευσης. Στη διεθνή βιβλιογραφία έχουν προταθεί και μελετηθεί πειραματικά πολλές μέθοδοι εγγραφής και ανάγνωσης. Μια από αυτές είναι η θερμομηχανική μέθοδος αποθήκευσης, όπου η ψηφιακή πληροφορία αποθηκεύεται μέσω του φυσικού μηχανισμού δημιουργίας ή μη κοιλωμάτων διαμέτρου μερικών νανομέτρων σε πολυμερή υλικά με την χρήση ακίδας αντίστοιχων διαστάσεων. Η παρουσία (απουσία) κοιλωμάτων αντιστοιχεί στο λογικό '1' ('0'). Τα δεδομένα του χρήστη αποθηκεύονται με τη μορφή ακολουθιών κοιλωμάτων. Για την εγγραφή και την ανάγνωση των δεδομένων, το μέσο αποθήκευσης κινείται με σταθερή ταχύτητα σε σχέση με τη διάταξη των probes. Η κίνηση αυτή επιτυγχάνεται με χρήση ενός ηλεκτρομηχανικού συστήματος οδήγησης, το οποίο ελέγχεται από ένα σερβομηχανισμό. Κατά τη διάρκεια της εγγραφής/ανάγνωσης των δεδομένων, η κίνηση των probes πρέπει να γίνεται με μεγάλη ακρίβεια, καθώς όσο αυξάνουν οι αποκλίσεις σε σχέση με την κίνηση αναφοράς, ο ρυθμός των σφαλμάτων αυξάνεται με μη γραμμικό τρόπο. Εκτός από τον ενδογενή θερμικό θόρυβο και το θόρυβο κβαντισμού, αιτίες που μπορεί να προκαλέσουν αποκλίσεις στην κίνηση των probes είναι η μηχανική βλάβη της ακίδας ή κάποιο 'ξένo' σωματίδιο στο μέσο, οπότε σε αυτή την περίπτωση τα λάθη περιορίζονται σε ένα μόνο πεδίο. Μία άλλη αιτία τέτοιων αποκλίσεων είναι η εφαρμογή εξωτερικών διαταραχών στο ηλεκτρομηχανικό σύστημα οδήγησης η οποία μεταφράζεται σε διαταραχή στην κίνηση όλων των ακίδων, προκαλώντας έτσι την εμφάνιση λαθών σε όλα τα πεδία. Κατά συνέπεια, τα συστήματα αυτά είναι επιρρεπή σε λάθη ριπής. Στα συστήματα αποθήκευσης, τα δεδομένα του χρήστη λαμβάνονται με τη μορφή sectors σταθερού μεγέθους. Το γεγονός της όμοιας και ταυτόχρονης κίνησης όλων των probes, έχει οδηγήσει στην υιοθέτηση της τακτικής τα δεδομένα ενός sector να μοιράζονται σε ισόποσα μέρη ίσα με το πλήθος των πεδίων. Για την αντιμετώπιση των λαθών ριπής χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός μη-δυαδικών κωδίκων διόρθωσης λαθών RS και κατάλληλων κυκλωμάτων διεμπλοκής που μετασχηματίζουν τα δεδομένα του χρήστη πριν αποθηκευτούν στο μέσο. Κάθε sector χωρίζεται σε κωδικολέξεις, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του κώδικα RS. Όμως, ανάλογα με τις παραμέτρους του συστήματος μπορεί να μην είναι εφικτή η τοποθέτηση του ίδιου αριθμού δεδομένων σε όλα τα πεδία. Σε αυτές τις περιπτώσεις, στα πεδία όπου υπάρχει κενό χρησιμοποιείται κατάλληλος αριθμός συμπληρωματικών συμβόλων (padding) που αποτελούνται από μηδενικά, μειώνοντας σημαντικά την αποδοτικότητα αποθήκευσης της συσκευής, ειδικά για μεγάλο αριθμό πεδίων. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής προτάθηκε ένας βέλτιστος τρόπος κατανομής των δεδομένων του χρήστη που εξαλείφει τα συμπληρωματικά σύμβολα, μεγιστοποιώντας έτσι τη δυνατότητα αποθήκευσης της συσκευής και αυξάνοντας πάρα πολύ τη χωρητικότητα του συστήματος σε σχέση με τις μέχρι σήμερα γνωστές διαδικασίες. Στο πλαίσιο της διδακτορικής διατριβής μελετήθηκε επίσης το θέμα της αξιοπιστίας ενός συστήματος αποθήκευσης πολλαπλών πεδίων. Το γεγονός ότι τα συστήματα αυτά είναι επιρρεπή στην εμφάνιση λαθών ριπής καθιστά κρίσιμη τη μελέτη της αξιοπιστίας ενός τέτοιου συστήματος για όλες τις περιπτώσεις λαθών που μπορεί να εμφανιστούν και να διερευνηθεί η επίδραση των διαφόρων παραμέτρων του συστήματος, όπως ο αριθμός των πεδίων αποθήκευσης, το μέγεθος του sector και ο ρυθμός του κώδικα, στη διορθωτική ικανότητα του συστήματος, ώστε να εκτιμηθεί ο βέλτιστος συνδυασμός τους. Στην περίπτωση των συστημάτων αποθήκευσης, ως αξιοπιστία ορίζεται η πιθανότητα να διαβαστεί σωστά ο sector. Για τον λόγο αυτόν, αναπτύχθηκε το σύνολο των μαθηματικών μοντέλων και σχέσεων που επιτρέπουν τον υπολογισμό της πιθανότητας αυτής όταν στο σύστημα εμφανίζονται τόσο τυχαία λάθη όσο και λάθη ριπής σε ένα πεδίο αποθήκευσης ή σε όλα τα πεδία ταυτόχρονα. Ιδιαίτερη βαρύτητα δόθηκε στη μοντελοποίηση των λαθών ριπής που εμφανίζονται ταυτόχρονα σε όλα τα πεδία αποθήκευσης, εξαιτίας της εφαρμογής εξωτερικών επιταχύνσεων στο ηλεκτρομηχανικό σύστημα κίνησης, καθώς αυτή είναι η κύρια αιτία που μπορεί να οδηγήσει σε αποτυχία το σύστημα. Αναπτύχθηκε ένα πλήρες μοντέλο καναλιού λαθών ριπής που συσχετίζει την απόκλιση θέσης με την πιθανότητα εμφάνισης λαθών στα δεδομένα που είναι αποθηκευμένα στα πολλαπλά πεδία. Με βάση πειραματικές μετρήσεις περιγράφεται η επίδραση της διαταραχής στο κανάλι ανάγνωσης, ενώ ταυτόχρονα μοντελοποιούνται με τη χρήση διεργασιών Markov τα λάθη ριπής που εμφανίζονταισε επίπεδο συμβόλου στα διάφορα πεδία εξαιτίας της συγκεκριμένης διαταραχής. Είναι έτσι δυνατή η σε βάθος μελέτη του φυσικού μηχανισμού που εισάγει τα λάθη ριπής στα πολλαπλά πεδία, της συσχέτισης των λαθών που εμφανίζονται ταυτόχρονα στα διαφορετικά πεδία, όπως επίσης και της επίδρασης των εξωτερικών διαταραχών στη διορθωτική ικανότητα των διαδικασιών αποκωδικοποίησης. Η μελέτη της συσχέτισης των λαθών ριπής που επηρεάζουν ταυτόχρονα τα δεδομένα σε όλα τα πεδία αποθήκευσης οδήγησε στην ανάπτυξη μιας μεθόδου που εκμεταλλεύεται το χαρακτηριστικό της παράλληλης λειτουργίας των πεδίων και τη δυνατότητα επέκτασης της διορθωτικής ικανότητας των κωδίκων RS, όταν είναι γνωστή η θέση κάποιων από τα λάθη. Τα λάθη αυτά ονομάζονται erasures και η χρήση τους μπορεί να βελτιώσει την αξιοπιστία των διαδικασιών αποκωδικοποίησης χωρίς να αυξηθεί η πλεονάζουσα πληροφορία στο σύστημα. Η προτεινόμενη μέθοδος εφαρμόζεται στην περίπτωση που η διαταραχή είναι τέτοια ώστε να οδηγεί τη διαδικασία διόρθωσης λαθών σε αποτυχία αλλά τουλάχιστον μία κωδικολέξη διορθώθηκε σωστά οπότε οι θέσεις των λαθών της είναι γνωστές. Με βάση τις γνωστές θέσεις λαθών, εκτιμάται η πιθανότητα να υπάρχει λάθος στα σύμβολα των ίδιων θέσεων στα άλλα πεδία, τα οποία όμως ανήκουν σε κωδικολέξεις που δεν ήταν δυνατό να διορθωθούν αρχικά. Τα σύμβολα με τις μεγαλύτερες πιθανότητες τίθενται ως erasures και ένας δεύτερος γύρος αποκωδικοποίησης εκτελείται. Τα αποτελέσματα για την απόδοση της μεθόδου δείχνουν ότι υπάρχει μεγάλη βελτίωση στη διορθωτική ικανότητα του συστήματος. Συγκεντρωτικά, η παρούσα διατριβή ασχολήθηκε με τη βελτιστοποίηση της κατανομής δεδομένων σε συστήματα αποθήκευσης πληροφορίας πολλαπλών πεδίων, τη μοντελοποίηση των διαφόρων τύπων λαθών που εμφανίζονται σε τέτοια συστήματα, την ανάλυση της αξιοπιστίας των διαδικασιών αποκωδικοποίησης και διεμπλοκής δεδομένων και την πρόταση μεθόδων για τη βελτίωσή της. / Nowadays, the need for storage devices that offer very high densities at extremely small size and, at the same time, support very high data rates, is constantly increasing. A new research area investigates whether the Atomic Force Microscopy (AFM) techniques that use nanometer-sharp tips for imaging and investigating the structure of materials down to the atomic scale, can be exploited to create data storage devices capable of storing data with much higher density than conventional devices. To achieve high data read/write rates, micro-electro-mechanical-systems (MEMS) with arrays of probes operating simultaneously are used, with each probe performing read/write/erase operations in a dedicated storage field. Several methods of probe-based data recording have been proposed and experimentally studied. One such method is the thermomechanical one, where digital information is stored by forming nanometer-scale indentations in thin polymer films. The presence or absence of indentations corresponds to logical ones or zeros, respectively. The user data are stored in the form of sequences of indentations. For writing and reading data, the storage medium is moved at a constant velocity underneath the array of probes. This movement is achieved using a MEMS-based microscanner with X/Y motion capability. During the read/write operations, the movement of the probes must be extremely precise, since even the slightest deviations from the reference movement increase the data error rate in a non-linear way. Apart from the intrinsic thermal and quantization noise, other causes that result to deviations in the movement of the probes, are, among others, a mechanical failure of a tip or a dust particle on the polymer medium. In these cases burst errors appear in a single field. Another severe error condition is observed when an external disturbance is applied to the system. In this case, all probes are affected simultaneously by the same statistical characteristics, leading to the occurrence of burst errors in all fields. Consequently, these storage systems are prone to burst errors. In storage systems, user data are usually exchanged in the form of fixed-size sectors. Due to the simultaneous movement of all probes, the technique of partitioning the user data sector into equal parts, each of which is stored in a different field, is usually applied. To deal with burst errors, a combination of non-binary Reed-Solomon (RS) error correction codes and appropriate interleaving circuits is used. So, initially each sector is divided into a number of codewords, depending on the characteristics of the RS code. However, depending on the system parameters it may not be possible to allocate the same number of data in all storage fields. In such a case, the gaps are filled with zero padding symbols, reducing the storage efficiency of the device, especially when the number of fields is large. The thesis proposes an optimal data allocation method that eliminates the unnecessary information, and therefore maximizes the storage efficiency of the device and increases at the same time the system capacity compared with the hitherto known processes. The thesis also studies the reliability of a probe-based storage device with multiple fields. The fact that these systems are prone to burst errors makes it critical to study their reliability for all possible cases of errors that may occur and investigate the effect of the various system parameters, such as the number of storage fields, the sector size and the RS code rate, on the error correction capability of the system, so that the optimal combination is determined. Regarding storage systems, the reliability is defined as the probability of correct sector retrieval. For that reason, the necessary mathematical models have been developed and the equations have been specified, which allow the calculation of the correct sector retrieval probability when the system is affected by all types of errors, namely random errors and burst errors, either in a single storage field or in all fields simultaneously. Particular focus was placed on the modeling of burst errors that occur simultaneously in all storage fields, due to the application of external disturbances to the entire system, which is the main source of errors that can lead the system to failure. A complete burst errors channel model has been developed, which describes the correlation between the deviations in the movement of the probes and the probability of error appearance in the data stored in the multiple fields. Based on experimental data, the effect of the disturbance on the reading channel is described, while the burst errors that appear consequently in the symbols stored in the various fields are modeled using Markov processes. It is thus possible to study thoroughly the physical mechanism that introduces burst errors in the multiple storage fields, the correlation of the errors that occur simultaneously in the different fields, as well as the impact of the level of the external disturbances on the error correction capability of the decoding scheme. The study of the correlation among the burst errors that appear in all storage fields due to external disturbances led to the development of a new method that exploits the simultaneous operation of the probes and the possibility to extend the error correction capability of the RS codes, when the position of a number of errors, called erasures, is known, and improves the reliability of the decoding procedures without increasing the redundancy used in the system. The proposed method is applicable when the disturbance is such that it leads to a sector retrieval failure but at least one codeword was properly corrected and the positions of its errors are revealed. Based on the known error locations, an estimate of the probability that the symbols that lie at the same positions in the other fields, but belong to non-decodable codewords, are in error is produced. Then, a second decoding iteration that employs the additional information is executed. The results regarding the performance of the method show that there is a big improvement in the error correction capability of the system. In summary, the thesis deals with the optimization of the data allocation method in storage systems that use multiple fields that operate simultaneously, the modeling of the different types of errors that occur in such systems, the analysis of the reliability of the decoding and data interleaving procedures and finally, the introduction of new methods that improve their effectiveness.

Σκοπός της παρούσης διπλωματικής είναι η σύγκριση της απόδοσης και του κόστους μιας τυπικής αυτόνομης φωτοβολταϊκής εγκατάστασης σε παραδοσιακή κατοικία χρησιμοποιώντας φωτοβολταϊκά πλαίσια μονοκρυσταλλικού πυριτίου ή δισεληνοϊνδιούχου χαλκού (CIS) τεχνολογίας thin – film . Για την εξαγωγή συμπερασμάτων πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις σε φωτοβολταϊκά πλαίσια των παραπάνω τεχνολογιών κατά την διάρκεια ενός έτους. Οι μετρήσεις ξεκίνησαν τον Οκτώβριο του 2009 και τελείωσαν τον Σεπτέμβριο του 2010. Έλαβαν χώρα στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών του Πανεπιστημίου Πατρών. Κατά μέσο όρο γίνονταν μετρήσεις δύο φορές κάθε μήνα και σκοπός ήταν να καλύψουμε τουλάχιστον μία περίπτωση συννεφιασμένης και μία ηλιόλουστης ημέρας του μήνα ώστε να έχουμε αρκετά δεδομένα προς επεξεργασία . Ο προσανατολισμός των πλαισίων ήταν προς το Νότο όπου, λόγω του ότι η Ελλάδα βρίσκεται στο Βόρειο ημισφαίριο, έχουμε περισσότερη ηλιακή ακτινοβολία. Διεξήχθησαν μετρήσεις σε διαφορετικές κλίσεις και για τα δύο φωτοβολταϊκά πλαίσια ώστε να υπολογιστεί και η βέλτιστη κλίση για κάθε εποχή . Στις μετρήσεις τα δεδομένα που λαμβάναμε ήταν η μέγιστη ισχύς, το ρεύμα βραχυκύκλωσης, η τάση ανοιχτοκυκλώσεως, η θερμοκρασία πλαισίου, καθώς και η ηλιακή ακτινοβολία. Με αυτά τα δεδομένα υπολογίσαμε τον βαθμό απόδοσης και τον συντελεστή ποιότητας για το κάθε φωτοβολταϊκό πλαίσιο. Τα συμπεράσματα στα οποία καταλήξαμε αναφέρουν την βέλτιστη κλίση για τοποθέτηση φωτοβολταϊκών πλαισίων για βέλτιστη ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Έγιναν παρατηρήσεις σχετικά με την διαφορά των πειραματικών τιμών που πήραμε, με τις θεωρητικές που δίνουν οι κατασκευαστές για τα φωτοβολταϊκά πλαίσια. Συγκρίναμε το κόστος και την απόδοση μιας εγκατάστασης φωτοβολταϊκών πλαισίων σε παραδοσιακή κατοικία με τους δύο τύπους φωτοβολταϊκών λαμβάνοντας υπόψη και ειδικές παραμέτρους της εγκατάστασης που μπορεί να αποτελούν πρόβλημα (π.χ. επάρκεια χώρου, μέγεθος εγκατάστασης) και προτείναμε λύσεις για εξοικονόμηση ενέργειας σε μια τέτοια κατοικία. / The objective of this diploma thesis is to calculate and compare the efficiency and the cost of a typical photovoltaic installation on a traditional house using photovoltaic modules based on monocrystalline silicon or CIS thin film modules. In order to provide helpful information to PV system installers extensive outdoor testing of a c-Si and a CIS module under varying meteorological conditions have been realized throughout a whole year. The measurements started in October of 2009 and finished in September of 2010. The modules where installed on the roof of the building of the Department of Electrical and Computer Engineering of the University of Patras, Greece (latitude 38ο). We have realized an average of two measurements per month in order to cover at least one sunny and one cloudy day each month until the data was enough for processing. The orientation of the modules was south since Greece is a country of the northern hemisphere and we had more solar radiation there. We have realized measurements in different tilt angles for both modules in order to define the optimal tilt angle for each season. During the measurements the data we have received was the peak power, the short circuit current, the open circuit voltage, the module temperature and the solar radiation. Based on the gathered data we have calculated the fill factor and the efficiency for each module. The conclusions show the optimal tilt angle of the modules for optimal energy yield per year. Comparison have been made between the experimental and the theoretical values given by the manufacturers of the modules. We have also compared the cost and the efficiency of a typical photovoltaic installation on a traditional house using the two different types of modules and we suggested solutions for less energy consumption.

Στην παρούσα διπλωματική εργασία προσομοιώθηκε μέσω του προγράμματος Simulink ένα φωτοβολταϊκό σύστημα το οποίο αποτελούνταν από ένα φωτοβολταϊκό πλαίσιο των 60W, έναν DC/DC μετατροπέα Buck-Boost και ένα φορτίο. Στη συνέχεια εφαρμόσθηκαν τέσσερις διαφορετικές μέθοδοι ελέγχου στο φωτοβολταϊκό σύστημα με στόχο να λειτουργεί στο σημείο απόδοσης μέγιστης ισχύος (MPP) και συγκρίναμε τα αποτελέσματα της κάθε μια μεθόδου. Οι μέθοδοι που εφαρμόσθηκαν ήταν η μέθοδος Ανοιχτού Κυκλώματος (Open Voltage Method), η μέθοδος Διαταραχής και Παρατήρησης (Perturb and Observe Method), η μέθοδος Διαφορικής Αγωγιμότητας (Incremental Conductance) και προτείναμε και μια βελτιωμένη μέθοδο Διαταραχής και Παρατήρησης (Improved Perturb and Observe Method). / In this diploma thesis a photovoltaic system was simulated with the program Simulink. The photovoltaic system consisted of a photovoltaic panel of 60W, a buck-boost DC/DC converter and a load. Then four different control methods where applied so that the photovoltaic system would operate at the maximum power point (MPP) and the results of each control method were compared. The control methods which were applied were the Open Voltage Method, the Perturb and Observe Method, the Incremental Conductance Method and we proposed an improved Perturb and Observe Method.

- / -

Η εργασία μελετά όλα τα μέτρα που έχουν εφαρμοστεί από το 1974 έως και το 2009 σχετικά με την πρόσβαση στην Τριτοβάθμια Εκπαίδευση μέσα από τους πολιτκούς λόγους των ελληνικών κοινοβουλευτικών κομμάτων. Σκοπός να κατανοήσουμε το ιδεολογικό υπόβαθρο των θέσεων τους. / In this thesis we study all the measures that have been taken since 1974 about the entrance into the tertiary education through the political speeches of the Greek parliamentary parties. Our goal is to comprehend their ideological basis.