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This paper aims at presenting a solution that enables end customers of the energy system to participate in new local micro-energy-markets by providing them with a distributed, decentralized, transparent and secure Peer to Peer (P2P) payment system, which functions automatically applying new concepts of Machine to Machine (M2M) communication technologies. This work was performed within the German project VK_2G, funded by the DBU. The key results were: Providing means to perform microtransactions in a P2P fashion between end consumers and prosumers in local communities at low cost in a transparent and secure manner; Developing a platform with pre-defined smart contracts able to be tailored to different end customers ‘needs in an easy way and; Integrating both the market platform as well as the local control of generation and loads. This solution has been developed, integrated and tested in a laboratory prototype. This paper discusses this solution and presents the results of the first test.
Facial expressions play a dominant role in facilitating social interactions. We endeavor to develop tactile displays to reinstate facial expression modulated communication. The high spatial and temporal dimensionality of facial movements poses a unique challenge when designing tactile encodings of them. A further challenge is developing encodings that are at-tuned to the perceptual characteristics of our skin. A caveat of using vibrotactile displays is that tactile stimuli have been shown to induce perceptual tactile aftereffects when used on the fingers, arm and face. However, at present, despite the prevalence of waist-worn tactile displays, no such investigations of tactile aftereffects at the waist region exist in the literature, though they are warranted by the unique sensory and perceptual signalling characteristics of this area. Using an adaptation paradigm we investigated the presence of perceptual tactile aftereffects induced by continuous and burst vibrotactile stimuli delivered at the navel, side and spinal regions of the waist. We report evidence that the tactile perception topology of the waist is non-uniform, and specifically that the navel and spine regions are resistant to adaptive aftereffects while side regions are more prone to perceptual adaptations to continuous but not burst stimulations. Results of our current investigations highlight the unique set of challenges posed by designing waist-worn tactile displays. These and future perceptual studies can directly inform more realistic and effective implementations of complex high-dimensional spatiotemporal social cues.
Deutschland, quo vadis?
(2020)
Shutdown in Deutschland im März 2020. Stillstand in Handel und Industrie. Der Börsenwert einer beachtlichen Anzahl von Unternehmen hat sich in kürzester Zeit halbiert. Anleger warfen alles auf den Markt. Und bei der hohen Unsicherheit verloren sämtliche Anlageklassen, zeitweise sogar Gold. Selbst Konzerne wie die Lufthansa werden es ohne Staatshilfe nicht mehr schaffen zu existieren.
Im Projekt GalvanoFlex_BW sind verschiedene Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz von energieintensiven Industrieunternehmen aufgezeigt und untersucht worden. Die Einführung der KWK im stromoptimierten Betrieb stellte dabei einen besonders betrachteten Aspekt dar. Neben der technischen Untersuchung ist zudem eine sozialwissenschaftliche Betrachtung vorgenommen worden, um die Einführung und Umsetzung entsprechender Maßnahmen auch unter diesem Aspekt zu betrachten. Ein zusätzlicher wichtiger Schwerpunkt des Projektes war die Übertragung des erarbeiteten Wissens an weitere Unternehmen, Institutionen etc., die nicht direkt am Projekt beteiligt waren.
Durch die Zusammenarbeit von vier Forschungs- und drei Industriepartnern sind die Arbeiten praxisorientiert auf Basis realer Messdaten sowie im Zuge von Befragungen der handelnden Personen bei den Projektpartnern im Sinne eines Reallabors durchgeführt worden.
Die Notwendigkeit zur Einsparung von Energie und damit zur Umsetzung von Effizienzmaßnahmen ist ein wichtiger Schritt, um die von der EU geplante Reduktion von Treibhausgasen zu erreichen. Darüber hinaus ist zu erwarten, dass die Energiekosten auch zukünftig weiter ansteigen. Dadurch werden Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz zu einem wichtigen Element, eine wettbewerbsfähige Produktion zu gewährleisten. Im Rahmen des Projektes sind deshalb verschiedene Energieeffizienzmaßnahmen speziell für die Galvanotechnik recherchiert, analysiert und in einen Maßnahmenkatalog überführt worden. Des Weiteren wurde eine Bewertungsmethode entwickelt, die die Unternehmen der Galvanotechnik bei der Identifikation von sinnvollen Energieeffizienzmaßnahmen unterstützen soll.
Bei den Untersuchungen zur Umsetzung von Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen konnte am Beispiel von zwei Unternehmen mit stark unterschiedlichen Strom- und Wärmebedarfswerten gezeigt werden, dass der Einsatz entsprechender Anlagen wirtschaftlich lohnenswert ist. Im günstigsten Fall ergeben sich Amortisationszeiten von etwa zwei Jahren. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass die Auslegung des Block-heizkraftwerkes stark von den Strom- und Wärmebedarfswerten abhängt und dass der Pufferspeicher keinesfalls zu klein ausgelegt werden sollte. Eine intelligente stromoptimierte Steuerung mit Lastspitzenmanagement kann die Wirtschaftlichkeit jedoch häufig nur noch wenig gegenüber dem wärmegeführten Betrieb verbessern. Ursache dafür ist, dass das derzeitige Förder- und Vergütungssystem für Kraft-Wärme-Kopplungsanlagen nahezu keine Anreize für einen am Strombedarf und damit an der Deckung von Residuallast orientierten Betrieb bietet. Einzig bei Unternehmen mit ausgeprägten Spitzen im Strombezug, kann der gezielte Einsatz eines Blockheizkraftwerkes zu einer signifikanten Senkung des Leistungspreises führen.
Darüber hinaus ist die Einführung einer Kraft-Wärme-Kopplungsanlage generell als komplexe Energieeffizienzmaßnahme anzusehen, die deshalb neben den wirtschaftlichen Aspekten erhöhte Anforderungen an die Unternehmen und das professionelle Umfeld stellt, die im Rahmen der sozialwissenschaftlichen Begleitforschung untersucht worden sind. Dabei konnten Treiber aber auch Hemmnisse zur Umsetzung der Technologie sowohl innerhalb der Unternehmen als auch außerhalb identifiziert werden. Die internen Hemmnisse sind dabei auf unterschiedliche Ursachen zurückzuführen, wie die hohe Komplexität der KWK-Technologie, die schwierige Bewertung des Gesamtnutzens im Unternehmen, die mangelnde personelle Ausstattung und fehlende Unternehmerentscheidungen. Abhilfe schaffen, und damit als Treiber wirken, können hier ein verbessertes Beratungsangebot insbesondere seitens neutraler Stellen sowie der Anlagenbetrieb im Contracting.
Die Übertragung der im Projekt erarbeiteten Ergebnisse ist bereits während der Projektlaufzeit über die Branchenplattform im Zuge verschiedener Workshops, die speziell auf Unternehmen und Institutionen außerhalb des Projektkonsortiums ausgerichtet waren, erfolgt. Zur Verstärkung der Verbreitung des erarbeiteten Wissens ist zum Projektende eine Serie aus vier Fachartikeln in einem namhaften Branchenmagazin erschienen, und es ist eine Internetseite zum Projekt erstellt worden (www.galvanoflex_bw.de). Letztere hat dabei nicht nur die Aufgabe der Wissensverbreitung, sondern sie soll auch über das Projektende hinaus als Kontaktplattform dienen, um die Umsetzung von Effizienzmaßnahmen mit dem im Projekt generierten Wissen zu unterstützen.
Automatic anode rod inspection in aluminum smelters using deep-learning techniques: a case study
(2020)
Automatic fault detection using machine learning has become an exciting and promising area of research. This because it accurate and timely way to manage and classify with minimal human effort. In the computer vision community, deep-learning methods have become the most suitable approaches for this task. Anodes are large carbon blocks that are used to conduct electricity during the aluminum reduction process. The most basic function of anode rod inspection is to prevent a situation where the anode rod will not fit into the stub-holes of a new anode. It would be the case for a rod containing either severe toe-in, missing stubs, or a retained thimble on one or more stubs. In this work, to improve the accuracy of shape defect inspection for an anode rod, we use the Fast Region-based Convolutional Network method (Fast R-CNN), model. To train the detection model, we collect an image dataset composed of multi-class of anode rod defects with annotated labels. Our model is trained using a small number of samples, an essential requirement in the industry where the number of available defective samples is limited. It can simultaneously detect multi-class of defects of the anode rod in nearly real-time.
Sol-Gel basierte Flammschutzmittel stellen einen vielversprechenden Ansatz für Textilien dar, gerade im Bereich des Ersatzes von derzeit etablierten halogenhaltigen Flammschutzmitteln. Letztere sind aufgrund ihrer toxikologisch Bedenklichkeit sowie ihrer mitunter bioakkumulierenden Eigenschaften in die Kritik geraten. In diesem Forschungsvorhaben wurde daher untersucht wie aus Phosphor- und stickstoffhaltige Silane halogenfreie Flammschutzmittel verwirklicht werden können. Die Sol-Gel-Schicht fungierte dabei zum einen als nicht brennbarer Binder, zum anderen konnten über das Anbinden von Phosphorgruppen in an kommerziell verfügbare Silane Flammschutz aktive Gruppen direkt mit eingebunden werden. Verschiedene Syntheseansätze wurden dabei verfolgt, wobei durch alle hergestellten N-P-Silane ein Flammschutz nach DIN EN ISO 15025 (Schutzkleidung – Schutz gegen Hitze und Flammen) erhalten wurden. Dabei hängt die Flammschutzwirkung stark von den funktionellen Gruppen und der Oxidationsstufe des Phosphors ab, dabei konnte ein entsprechender Flammschutz bei Auflagen von 5 % erzielt werden. Es konnte gezeigt werden, dass ein Mechanismus auf Basis der Bildung einer Schutzschicht hauptsächlich verantwortlich für den Flammschutz ist. Dieses Ergebnis ist für eine zukünftige, weitere Optimierung entsprechender Ausrüstungen nicht zu unterschätzen. Durch Ausrüstungsversuche im semi-industriellen Maßstab konnte weiterhin gezeigt werden, dass einer großtechnischen Umsetzung der angewandten Ausrüstungen prinzipiell nichts im Wege steht. Je nach funktioneller Gruppe am Phosphor konnte die Wasserlöslichkeit und die Waschstabilität kontrolliert werden. Dabei konnte zum einen gezeigt werden, dass hydrophobes N-P-Silane eine bessere Waschbeständigkeit aufweisen, hydrophile N-P-Silane erhalten diese erst bei Fixierungstemperaturen von 180 °C. Ausgehend von den Ergebnissen konnten sticktstoffgenerierende und cyanursäure-basierte N-P-Silane entwickelt werden, welche sich besonders in einer guten Flammschutzwirkung bei Mischgeweben auszeichnen. Insgesamt konnte innerhalb des Forschungsvorhabens gezeigt werden, dass N-P-Silane hervorragende permanente Flammschutzmittel für Textilien sind und auf welchem Mechanismus dieser Flammschutz begründet ist.
With the continuous development of economy, consumers pay more attention to the demand for personalization clothing. However, the recommendation quality of the existing clothing recommendation system is not enough to meet the user’s needs. When browsing online clothing, facial expression is the salient information to understand the user’s preference. In this paper, we propose a novel method to automatically personalize clothing recommendation based on user emotional analysis. Firstly, the facial expression is classified by multiclass SVM. Next, the user’s multi-interest value is calculated using expression intensity that is obtained by hybrid RCNN. Finally, the multi-interest value is fused to carry out personalized recommendation. The experimental results show that the proposed method achieves a significant improvement over other algorithms.
”I have never seen one who loves virtue as much as he loves beauty,” Confucius once said. If beauty is more important as goodness, it becomes clear why people invest so much effort in their first impression. The aesthetic of faces has many aspects and there is a strong correlation to all characteristics of humans, like age and gender. Often, research on aesthetics by social and ethic scientists lacks sufficient labelled data and the support of machine vision tools. In this position paper we propose the Aesthetic-Faces dataset, containing training data which is labelled by Chinese and German annotators. As a combination of three image subsets, the AF-dataset consists of European, Asian and African people. The research communities in machine learning, aesthetics and social ethics can benefit from our dataset and our toolbox. The toolbox provides many functions for machine learning with state-of-the-art CNNs and an Extreme-Gradient-Boosting regressor, but also 3D Morphable Model technolo gies for face shape evaluation and we discuss how to train an aesthetic estimator considering culture and ethics.
3D assisted 2D face recognition involves the process of reconstructing 3D faces from 2D images and solving the problem of face recognition in 3D. To facilitate the use of deep neural networks, a 3D face, normally represented as a 3D mesh of vertices and its corresponding surface texture, is remapped to image-like square isomaps by a conformal mapping. Based on previous work, we assume that face recognition benefits more from texture. In this work, we focus on the surface texture and its discriminatory information content for recognition purposes. Our approach is to prepare a 3D mesh, the corresponding surface texture and the original 2D image as triple input for the recognition network, to show that 3D data is useful for face recognition. Texture enhancement methods to control the texture fusion process are introduced and we adapt data augmentation methods. Our results show that texture-map-based face recognition can not only compete with state-of-the-art systems under the same precon ditions but also outperforms standard 2D methods from recent years.
It has been widely shown that biomaterial surface topography can modulate host immune response, but a fundamental understanding of how different topographies contribute to pro-inflammatory or anti-inflammatory responses is still lacking. To investigate the impact of surface topography on immune response, we undertook a systematic approach by analyzing immune response to eight grades of medical grade polyurethane of increasing surface roughness in three in vitro models of the human immune system. Polyurethane specimens were produced with defined roughness values by injection molding according to the VDI 3400 industrial standard. Specimens ranged from 0.1 μm to 18 μm in average roughness (Ra), which was confirmed by confocal scanning microscopy. Immunological responses were assessed with THP-1-derived macrophages, human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs), and whole blood following culture on polyurethane specimens. As shown by the release of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines in all three models, a mild immune response to polyurethane was observed, however, this was not associated with the degree of surface roughness. Likewise, the cell morphology (cell spreading, circularity, and elongation) in THP-1-derived macrophages and the expression of CD molecules in the PBMC model on T cells (HLA-DR and CD16), NK cells (HLA-DR), and monocytes (HLA-DR, CD16, CD86, and CD163) showed no influence of surface roughness. In summary, this study shows that modifying surface roughness in the micrometer range on polyurethane has no impact on the pro-inflammatory immune response. Therefore, we propose that such modifications do not affect the immunocompatibility of polyurethane, thereby supporting the notion of polyurethane as a biocompatible material.