Τα δίκτυα ασύρματης επικοινωνίας των επόμενων γενεών (5G, 6G) πρόκειται να καλύψουν τις διαφορετικές απαιτήσεις υπηρεσιών σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης καθημερινής ζωής, στην εργασία, τις μεταφορές, τον ελεύθερο χρόνο, το σπίτι. Ο σχεδιασμός και η βελτιστοποίηση αυτών των δικτύων καθίσταται πολύ δύσκολη λόγω των υψηλών απαιτήσεων απόδοσης, εμπειρίας χρήστη, απόδοσης και πολυπλοκότητας δικτύου [1]. Το μελλοντικό δίκτυο 5G θα απαιτήσει ισχυρούς ευφυείς αλγόριθμους για την προσαρμογή των πρωτοκόλλων δικτύου και της διαχείρισης πόρων για διαφορετικές υπηρεσίες σε διαφορετικά σενάρια. Η τεχνητή νοημοσύνη (AI), η οποία ορίζεται ως οποιαδήποτε διαδικασία ή συσκευή που αντιλαμβάνεται το περιβάλλον της και προβαίνει σε ενέργειες που μεγιστοποιούν τις πιθανότητες επιτυχίας για κάποιο προκαθορισμένο στόχο, είναι μια εφικτή λύση για τον αναδυόμενο σχεδιασμό σύνθετου συστήματος επικοινωνίας. Οι πρόσφατες εξελίξεις στη βαθιά μάθηση, τα συνελικτικά νευρωνικά δίκτυα και την ενισχυτική μάθηση υπόσχονται σημαντικές υποσχέσεις για την επίλυση πολύ περίπλοκων προβλημάτων που θεωρούνταν δυσεπίλυτα μέχρι τώρα. Είναι πλέον σκόπιμο να εφαρμοστεί η τεχνολογία AI στις ασύρματες επικοινωνίες 5G για την αντιμετώπιση βελτιστοποιημένου σχεδιασμού φυσικών επιπέδων, περίπλοκης λήψης αποφάσεων, διαχείρισης δικτύου και βελτιστοποίησης πόρων σε τέτοια δίκτυα. Η βελτίωση της φασματικής και της ενεργειακής απόδοσης αποτελεί αναγκαιότητα για τις νέες τεχνολογίες επικοινωνίας. Τα ασύρματα δίκτυα έκτης γενιάς (6G) θα καθοδηγούνται από αυτο-αναδιαμόρφωση κατ' απαίτηση προκειμένου να επιτευχθεί πολλαπλάσια αύξηση της απόδοσης του δικτύου και των τύπων υπηρεσιών [2]. Συγγραφέας Gao et. Ο Al [3] αναφέρει ότι η υψηλή ταχύτητα και η μεγάλη χωρητικότητα της τεχνολογίας 5G μπορούν να επιτευχθούν με την τεχνολογία Massive MIMO που απαιτεί εργαλεία νοημοσύνης. Η υψηλή ζήτηση ασύρματης κίνησης δεδομένων δημιουργεί γρήγορα αυξανόμενες τεχνικές απαιτήσεις. Προκειμένου να αντιμετωπίσουμε αυτές τις επερχόμενες προκλήσεις, η ασύρματη επικοινωνία 6G αναμένεται να έχει υψηλά τεχνικά πρότυπα όσον αφορά τις τεχνικές μετάδοσης φάσματος και ενεργειακής απόδοσης [4]. Επίσης η βιβλιογραφία [5-7] αποκαλύπτει ότι, προκειμένου να διασφαλιστούν υψηλές απαιτήσεις νέων ασύρματων τεχνολογιών, η τεχνητή νοημοσύνη είναι απαραίτητη, για την αποτελεσματική διαχείριση υψηλών ρυθμών δεδομένων, υψηλή αξιοπιστία και χαμηλή καθυστέρηση.

Αυτή η έρευνα στοχεύει να βελτιώσει μέσω της Τεχνητής Νοημοσύνης (AI) παραμέτρους RF όπως το εύρος ζώνης των καναλιών μετάδοσης, η ευαισθησία των κεραιών και η παρακολούθηση του φάσματος, προκειμένου να ανταποκριθούν σε υψηλές απαιτήσεις σε νέες τεχνολογίες επικοινωνίας.

Σύμφωνα με τον παραπάνω ερευνητικό στόχο, οι βασικοί στόχοι της τεχνητής νοημοσύνης αυτής της έρευνας θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν α) σχεδιασμό προσεγγίσεων νευρωνικών δικτύων βαθιάς μάθησης και συνελικτικού δικτύου για εφαρμογές και υπηρεσίες ασύρματου συστήματος, β) σχεδιασμό αλγορίθμων μηχανικής μάθησης και αναγνώρισης προτύπων για τεχνολογίες ασύρματων επικοινωνιών, γ. ) εφαρμογές της τεχνητής νοημοσύνης για τη βελτιστοποίηση συστημάτων ασύρματης επικοινωνίας, συμπεριλαμβανομένων μοντέλων καναλιών, εκτίμησης κατάστασης καναλιού, διαμόρφωσης δέσμης, επεξεργασίας σήματος.

The purpose of the proposed thesis is the systematic design and optimized configuration of a small hydropower plant (HPS) by using one or more hydro turbines. The first pillar of PhD is to find the optimal channel and the optimal drawing of the penstock (minimizing construction and operation costs) for each intake – tailrace pair. The differentiation lies in the fact that the channel is suitable for areas with a very small slope on stable ground, while the penstock is suitable for large slopes, practically in any type of terrain, but in general, quite more expensive than the open one.The purpose of the proposed thesis is the systematic design and optimized configuration of a small hydropower plant (HPS) by using one or more hydro turbines. The first pillar of PhD is to find the optimal channel and the optimal drawing of the penstock (minimizing construction and operation costs) for each intake – tailrace pair. The differentiation lies in the fact that the channel is suitable for areas with a very small slope on stable ground, while the penstock is suitable for large slopes, practically in any type of terrain, but in general, quite more expensive than the open one.In the second pillar of PhD, a study will be carried out through an exhaustive search or other optimization techniques for each pair of intake – tailrace pair, taking into account the topographic study that will have been completed, where all areas will have been characterized. The main objective is to find for each possible layout, penstock cross-section, the suitable hydro turbine, generator and transformer, under consideration of the nominal flow, taking into account the given gross head of intake – end, optimizing the design of the small hydro with one or more hydro turbines. Considering all the above results, an analytical techno-economic study will be applied, for each intake – tailrace pair.Last but not least, the first goal of every investment is the greatest possible profit with the minimum possible cost. Based on that, the third pillar will contain the optimal operation of a small hydropower plant with two or more hydro turbines, besides the “synergetic” and “hierarchical” methods by using, for example, the Lagrange method.

Τα σύνθετα υλικά έχουν διατηρήσει την ταχεία ανάπτυξή τους για πολλές δεκαετίες και έχουν τύχει πολλών εφαρμογών ως κατασκευαστικά στοιχεία δομών στους τομείς της αεροπορίας, της αεροδιαστημικής, της ναυτιλίας, των κατασκευών, των μεταφορών, και της ενέργειας.

Είναι εξαιρετικά σημαντικό να εντοπίζονται διαφοροποιήσεις στην απόκριση μιας δομής (πιθανές αστοχίες) από σύνθετα υλικά, , ώστε το πρόβλημα να μπορεί να αποκατασταθεί εγκαίρως, προκειμένου να αποφευχθούν καταστροφικές συνέπειες που θα απέφερε μια γενικευμένη αστοχία.

Η ανανεώσιμη ενέργεια έχει αναπτυχθεί με υψηλούς ρυθμούς ανά τον κόσμο. Εντούτοις, καθώς όλο και περισσότερες κρίσιμες υποδομές ενέργειας κατασκευάζονται παγκοσμίως, ο αριθμός των ατυχημάτων αυξάνει. Το εν λόγω διδακτορικό προσεγγίζει τη βελτιστοποίηση διαχείρισης τέτοιας φύσης δομών μέσω ανάπτυξης ενός ολοκληρωμένου ευφυούς συστήματος εντοπισμού αστοχιών και διασφάλιση ποιότητας αυτής.

Η ανάπτυξη της τεχνολογίας όπως αυτή προτείνεται βασίζεται σε μία σειρά από ρητά ορισμένους στόχους. Πέραν της εναρμόνισης με πρότυπα, θα βελτιστοποιηθούν συσκευές και διαδικασίες, ούτως ώστε να ευοδωθούν οι στόχοι της νέας γενεάς παραγωγής καθαρής ενέργειας, αποκομίζοντας μείωση κόστους μέσω μείωσης του αριθμού απαιτούμενων ελέγχων και φυσικά παρέχοντας υψηλότερα επίπεδα ασφαλείας.

Σκοπός της προτεινόμενης διατριβής είναι η συστηματική σχεδίαση και βελτιστοποιημένη διαμόρφωση μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού (μΥΗΕ) με χρήση ενός ή περισσοτέρων υδροστροβίλων. Ο πρώτος πυλώνας της ΔΔ είναι η εύρεση της βέλτιστης χάραξης του καναλιού και σωλήνα προσαγωγής (ελαχιστοποιώντας το κόστος κατασκευής και λειτουργίας) για κάθε ζεύγος σημείου υδροληψίας –σημείου απόληξης αγωγού φυγής. Η διαφοροποίηση έγκειται στο γεγονός ότι ο ανοικτός αγωγός είναι κατάλληλος για περιοχές με πολύ μικρή κλίση σε ευσταθές έδαφος, ενώ ο κλειστός αγωγός προσαγωγής κατάλληλος για μεγάλες κλίσεις, πρακτικά σε κάθε είδος εδάφους αλλά γενικά αρκετά ακριβότερος του ανοικτού.Σκοπός της προτεινόμενης διατριβής είναι η συστηματική σχεδίαση και βελτιστοποιημένη διαμόρφωση μικρού υδροηλεκτρικού σταθμού (μΥΗΕ) με χρήση ενός ή περισσοτέρων υδροστροβίλων. Ο πρώτος πυλώνας της ΔΔ είναι η εύρεση της βέλτιστης χάραξης του καναλιού και σωλήνα προσαγωγής (ελαχιστοποιώντας το κόστος κατασκευής και λειτουργίας) για κάθε ζεύγος σημείου υδροληψίας –σημείου απόληξης αγωγού φυγής. Η διαφοροποίηση έγκειται στο γεγονός ότι ο ανοικτός αγωγός είναι κατάλληλος για περιοχές με πολύ μικρή κλίση σε ευσταθές έδαφος, ενώ ο κλειστός αγωγός προσαγωγής κατάλληλος για μεγάλες κλίσεις, πρακτικά σε κάθε είδος εδάφους αλλά γενικά αρκετά ακριβότερος του ανοικτού.Στο δεύτερο πυλώνα της ΔΔ θα πραγματοποιηθεί έλεγχος μέσω εξαντλητικής αναζήτησης ή αλλών τεχνικών βελτιστοποίησης για κάθε ζεύγος υδροληψίας – απόληξης αγωγού φυγής, λαμβάνοντας υπόψη την τοπογραφική μελέτη που θα έχει πραγματοποιηθεί, μέσα από την οποία θα έχει γίνει και ο χαρακτηρισμός των περιοχών. Ο στόχος είναι να βρεθεί για κάθε πιθανή χάραξη, η διατομή του αγωγού, η επιλογή του στροβίλου, της ΠΑ.Δ.Α. - ΑΡ.ΠΡΩΤ: 47233 - 15/05/2023 Αιγάλεωγεννήτριας και του μετασχηματιστή, λαμβάνοντας υπόψη την υπό εξέταση ονομαστική παροχή και το δεδομένο μεικτό ύψος υδροληψίας – απόληξης, βελτιστοποιώντας τον σχεδιασμό του μικρού υδροηλεκτρικού με έναν υδροστρόβιλο ή περισσότερους υδροστροβίλους. Έχοντας βρει μέσω προγραμματισμού όλα τα παραπάνω, στη συνέχεια θα γίνει ο απαραίτητος οικονομικός έλεγχος για κάθε βελτιστοποιημένη διαδρομή χάραξης.Τέλος, επειδή ο στόχος κάθε επένδυσης είναι το μεγαλύτερο δυνατό κέρδος, με το χαμηλότερο δυνατό κόστος, θα μελετηθεί ο βέλτιστος τρόπος λειτουργίας ενός υδροηλεκτρικού σταθμού με δύο ή περισσότερους υδροστροβίλους, πέρα του «ιεραρχικού» και του «συνεργατικού», π.χ. με χρήση της μεθόδου Lagrange.