Critical assessment of large-scale rooftop photovoltaics deployment in the global urban environment

In support of the clean energy transition, rooftop photovoltaics (RTPV) deployment has been globally advocated, enabling citizens as energy prosumers within their localised building environment. However, the effectiveness of RTPV implementation is influenced by diverse bioclimatic conditions. Here, we provide a critical climate-related RTPV characterisation across the globe, consisting of a comprehensive assessment of RTPV performance, taking into account global horizontal irradiation (GHI) and local environmental parameters, including space conditioning requirements in different climatic zones. Additionally, we examine the technological advancements aimed at improving efficiency in RTPV systems. Within a meta-data analysis, we find that the RTPV systems offer various advantages in terms of building overall energy performance, particularly in moderate and warm climates. We observe that typical or increased insulation values can offset the RTPV effect in uninsulated roofs. This is essential in regions with cold climates and helps to mitigate increased heating requirements during winters or higher cooling demands during summer nights. A relationship between the ratio of building space coverage to PV surface and GHI is proposed for low-energy buildings to calculate the space requirements for achieving net zero buildings, globally. Moreover, in hot climates, cooling the RTPV surfaces can enhance efficiency by up to 20 % and increase power output by up to 15 %. By advancing RTPV efficiency to 30 % with emerging technologies, the decarbonisation of high-rise buildings can be facilitated, alongside energy efficiency and RTPV implementation measures. Striking a balance between thermal insulation needs, we conclude that RTPV offers wide benefits across different climatic condition

Extending battery life in CubeSats by charging current control utilizing a long short-term memory network for solar power predictions

Recently, there has been a surge in small satellites and CubeSats. A crucial factor limiting the duration of their missions is the lifespan of their batteries. Typically, batteries are charged immediately when there is sufficient power generated from the solar panels. However, this practice results in additional charging stress and degradation due to unnecessarily high current amplitudes. In this work, a distributed charging strategy based on solar power prediction is proposed to mitigate charging stress and thereby extend battery life, ensuring sufficient charging without jeopardizing spacecraft operation. The proposed method for power generation prediction relies on a Long Short-Term Memory (LSTM) network, trained on GOMX-4A satellite telemetry data. The proposed LSTM method performed an order of magnitude better, with a root mean square error (RMSE) of 0.2274 W, while a baseline prediction utilizing a Seasonal Auto-Regressive Moving Average has an RMSE of 1.2406 W. Using the predicted power generation from the LSTM method, the current is distributed using a proposed charging multiplier control, resulting in 72.0882% reduction in the median charging current. A direct possible impact on lithium-ion batteries was evaluated by employing an electrochemical model from the literature, confirming that the proposed strategy effectively reduces degradation caused by lithium plating. Moreover, the capacity fade in the example scenario at 25 °C was reduced by 0.0849%. The extent of degradation reduction will vary according to the required mission profile, the operational conditions, the specific chemistry, and the type of battery in use. © 2024 Elsevier B.V

Integral micromorphic model reproducing dispersion in 1D continuum

The paper develops a new integral micromorphic elastic continuum model, which can describe dispersion properties of band-gap metamaterials, i.e., metamaterials that inhibit propagation of waves in a certain frequency range. The enrichment consists in nonlocal treatment of three terms in the expression for the potential energy density of the standard micromorphic continuum. After proper calibration, such a formulation can exactly reproduce two given branches of the dispersion curve (acoustic and optical), even in cases with a band gap. The calibration process exploits Fourier images of the unknown weight functions, which are analytically deduced from the dispersion relation of the material of interest. The weight functions are then reconstructed in the spatial domain by numerical evaluation of the inverse Fourier transform. The presented approach is validated on several examples, including discrete mass–spring chains with alternating masses, for which the dispersion relation has an explicit analytical form and the optical and acoustic branches are separated by a band gap

Paramedics as Members of Fire Figthing Teams in Czechia

Tato bakalářská práce s názvem Zdravotníci jako příslušníci Hasičského záchranného sboru České republiky se zaměřuje na popis pozice hasič-zdravotník v řadách jednotek Hasičského záchranného sboru České republiky a její fungování na místě mimořádné události. V teoretické části bakalářské práce je čtenáři definován Integrovaný záchranný systém od jeho historie až po současný stav. Jsou zde také popsány jeho základní složky. Hasičskému záchrannému sboru České republiky je pak věnována další samostatná část bakalářské práce, kde je čtenáři předložen samotný sbor. Zde je také stručně popsána historie sboru na území dnešní České republiky až po jeho současný stav a strukturu. Struktura sboru je popsána od jeho vedení až po jednotlivé části, které pod něj spadají. Poslední část teoretické části práce je věnována samotné pozici hasič-zdravotník. Zde je vysvětleno, co příslušník musí splnit, aby se hasičem-zdravotníkem mohl stát, dále jeho úkoly v rámci organizačního a operačního řízení a v neposlední řadě vybavení které má hasič-zdravotník k dispozici. V praktické části bakalářské práce jsou pak formou kazuistik popsány konkrétní mimořádné události, kde zasahovaly jednotky Hasičského záchranného sboru České republiky a kde působil právě hasič na pozici hasič-zdravotník. Fakticky se jedná o zásahy, u kterých působil hasič zdravotník, který má zdravotnické vzdělání konkrétně v oboru zdravotnický záchranář.This bachelor thesis entitled Paramedics as Members of Fire Figthing Teams in Czechia focuses on the description of the position of firefighter-paramedic in the ranks of the Fire Rescue Service of the Czech Republic and its functioning at the scene of an emergency. The theoretical part of the bachelor thesis defines the Integrated Rescue System from its history to its current state. Its basic components are also described. Another separate part of the bachelor thesis is devoted to the Fire Rescue Service of the Czech Republic, where the Service itself is presented to the reader. The history of the Service in the territory of the present-day Czech Republic up to its current state and structure is also briefly described here. The structure of the Fire Rescue Service is described from its leadership to the individual parts that fall under it. The last part of the theoretical part of the thesis is devoted to the position of firefighter-paramedic itself. Here it is explained what the officer has to fulfil in order to become a firefighter-paramedic, as well as his/her tasks within the organisational and operational management and last but not least the equipment at the firefighter-paramedic's disposal. In the practical part of the bachelor thesis, specific emergencies are described in the form of case studies, where the units of the Fire Rescue Service of the Czech Republic intervened and where the firefighter acted as a firefighter-paramedic. In fact, these are interventions in which a firefighter-paramedic who has a medical education specifically in the field of paramedic acted

Analysis of uncertainties in the verification of neonatal scales

Rozbor nejistot měření při ověřování novorozeneckých vah:Rozbor nejistot měření při ověřování novorozeneckých vah: Bakalářská práce se zabývá vytvořením softwarové aplikace v programovacím prostředí MATLAB, jejíž hlavním cílem je analyzovat a zpracovat dle navrhnuté laboratorní úlohy standardní nejistoty typu A, B i C. Ke zpracování výsledků bylo naměřeno 20 různých měření, které se následně zpracovali dle navrhnuté laboratorní úlohy. Výsledky měření byly následně zkontrolovány přes vytvořenou aplikaci, která nám sdělí, zda kalibrované měřidlo splnilo metrologické vlastnosti. Výsledkem bakalářské práce je softwarová aplikace, která dokáže zpracovat jednotlivá měření a vyhodnotit, zda požadované měřidlo splňuje požadované metrologické vlastnosti.Analysis of uncertainties in the verification of neonatal scales: The bachelor thesis deals with the creation of a software application in the MATLAB programming environment, whose main objective is to analyze and process according to the proposed laboratory task standard uncertainties of type A, B and C. To process the results, 20 different measurements were measured and then processed according to the proposed laboratory task. The results of the measurements were then checked through the developed application to tell us whether the calibrated meter met the metrological properties. The result of the bachelor thesis is a software application that can process the individual measurements and evaluate whether the required gauge meets the required metrological properties

Effect of Water Bolus Size on the Radiation of a Metamaterial Antenna

Cílem této bakalářské práce bylo analyzovat vliv rozměrů vodního bolu na vyzařovací charakteristiku metamateriálové (MTM) antény pracující na frekvenci 70MHz pro účely mikrovlnné hypertermie. Práce se zaměřila na hodnocení parametrů efektivní velikosti pole (EFS), efektivní hloubky průniku (EPD) a rozložení specifické absorpce energie (SAR). V prostředí COMSOL Multiphysics byly vytvořeny dva modely MTM antén velká a malá. Pro tyto antény byly provedeny simulace s měnícími se rozměry vodního bolu ve směrech x, y a z. Na základě výsledků byly určeny optimální rozměry bolu a spočítány odpovídající hmotnosti. Následně byly parametry malé MTM antény porovnány s vlnovodnou anténou. Výsledky ukázaly, že největší vliv na distribuci pole má tloušťka bolu v ose z, zatímco změny ve směrech x a y měly omezený dopad, pokud bolus pokrýval aktivní plochu antény. Vlnovodná anténa dosáhla nejvyšších hodnot EFS a EPD, ale za cenu vysoké hmotnosti (13,34kg) a tloušťky (14cm). MTM antény umožnily efektivní přenos energie s výrazně nižší hmotností (3,14kg a 4,25kg). Experimentální validace potvrdila shodu mezi simulacemi a měřením. Výsledky simulací i experimentu naznačují, že MTM antény mohou představovat prostorově úsporné a výkonnostně efektivní řešení v oblasti mikrovlnné hypertermie.The aim of this bachelors thesis was to analyze the influence of water bolus dimensions on the radiation characteristics of a metamaterial (MTM) antenna operating at a frequency of 70MHz for microwave hyperthermia applications. The study focused on evaluating the parameters of Effective Field Size (EFS), Effective Penetration Depth (EPD), and the distribution of Specific Absorption Rate (SAR). Two MTM antenna models a large and a small version were created in the COMSOL Multiphysics environment. For each antenna, simulations were conducted with varying dimensions of the water bolus in the x, y, and z directions. Based on the results, optimal bolus dimensions were determined, and the corresponding bolus weights were calculated. Subsequently, the parameters of the small MTM antenna were compared with those of a waveguide antenna. The results showed that the greatest influence on field distribution was exerted by the bolus thickness in the z-axis, while changes in the x and y directions had a limited effect, provided the bolus adequately covered the antennas active area. The waveguide antenna achieved the highest values of EFS and EPD, but at the cost of greater bolus thickness (14cm) and weight (13.34kg). In contrast, the MTM antennas enabled effective energy transfer with significantly lower weight (3.14kg and 4.25kg). Experimental validation confirmed consistency between simulation results and measurements. The findings from both simulation and experiment indicate that MTM antennas can serve as compact and performance-efficient alternatives in the field of microwave hyperthermia

Design, Implementation, and Testing of a System for Contactless Detection of Newborn Respiratory Rate Using FMCW Radar Sensor

Monitorace dechové frekvence je běžnou součástí péče o novorozence, a to jak v nemocničním, tak v domácím prostředí a hraje klíčovou roli ve včasném odhalení život ohrožujících stavů. V rámci této diplomové práce byl navržen, realizován a verifikován systém pro bezdotykovou monitoraci dechové frekvence novorozenců využívající FMCW radarový senzor Infineon BGT60TR13C XENSIVTM, pracující na frekvenci 60 GHz. Byl vytvořen algoritmus zpracovávající přijatý radarový signál, který vyhodnocuje dechovou frekvenci v reálném čase. Dále algoritmus určuje pozici novorozence v inkubátoru nebo postýlce. Následně byl pro účely testování a verifikace systému vytvořen fantom simulující dechové pohyby novorozence. Tento fantom byl navržen ve třech různých velikostech, které odpovídají různým velikostem novorozenců. Verifikační měření bylo provedeno pro dvě různé konfigurace radarového senzoru. Při první konfiguraci byl radarový senzor umístěn horizontálně nad středem postýlky. Při druhé konfiguraci byl radarový senzor umístěn do čela postýlky a pootočen o 45°. Odhadnuté hodnoty dechové frekvence byly porovnány s referenčními, přičemž absolutní chyba detekce dechové frekvence byla průměrně 0,73 bpm a relativní chyba se pohybovala v rozmezí 1,5 2,2 %. Úspěšnost určení správné pozice se pohybovala v rozmezí 79,5 92,8 %, přičemž byla ovlivněna vzdáleností fantomu od radarového senzoru a intenzitou signálu. Navržený systém byl následně testován na referenčním fyziologické neonatologickém simulátoru SimNewB. Výsledky měření tedy naznačují, že FMCW radarový senzor by mohl být vhodný pro monitoraci dechové frekvence novorozenců, a to zejména v domácím prostředí jako alternativa k současně využívaným monitorům dechu.Respiratory rate monitoring is an integral part of newborn care, both in the hospital and at home, and plays a key role in the early detection of life-threatening conditions. In this thesis, a system for non-contact monitoring of neonatal respiratory rate was designed, implemented and verified using an Infineon BGT60TR13C XENSIVTM FMCW radar sensor operating at 60 GHz. An algorithm has been developed to process the received radar signal to evaluate the respiratory rate in real time. The algorithm also determines the position of the newborn in the incubator or in the cot. Subsequently, a phantom simulating the breathing movements of the newborn was created for the purpose of testing and verification of the system. This phantom was designed in three different sizes, corresponding to different sizes of newborns. Verification measurements were performed for two different radar sensor configurations. In the first configuration, the radar sensor was placed horizontally above the center of the cot. In the second configuration, the radar sensor was placed in the head of the cot and rotated 45°. The estimated respiratory rate values were compared with reference values, with an absolute error in respiratory rate detection averaging 0.73 bpm and a relative error ranging from 1.5 to 2.2%. The success rate of determining the correct position ranged from 79.5 to 92.8% and was affected by the distance of the phantom from the radar sensor and the signal strength. The proposed system was then tested on the reference physiological neonatology simulator SimNewB. Thus, the measurement results suggest that the FMCW radar sensor could be suitable for monitoring the respiratory rate of newborns, especially in the home environment as an alternative to the currently used breathing monitors

Conceptualization of Regulations and Laws

Tato bakalářská práce se zabývá otázkou formální konceptualizace právních předpisů a regulací prostřednictvím vybraných modelovacích metod, které nacházejí uplatnění v oblasti právní informatiky. Právní předpisy bývají tradičně prezentovány v přirozeném jazyce, což omezuje jejich přesnou interpretaci. Cílem práce je proto identifikovat vhodné nástroje pro převod právních textů do srozumitelné, formálně definované a strojově zpracovatelné podoby. V práci jsou analyzovány a komparativně hodnoceny vybrané modelovací přístupy z hlediska jejich expresivity, sémantické přesnosti, čitelnosti a schopnosti zachytit významové a procesní vazby. Hodnocení zahrnuje jak teoretická východiska, tak praktické aspekty implementace těchto přístupů v kontextu současné praxe konceptualizace právních předpisů. Na vybraném článku obecného nařízení o ochraně osobních údajů (GDPR) jsou představeny výsledné modely a jejich schopnost vystihnout složité regulační struktury při zachování srozumitelnosti, konzistence a interoperability. Výsledkem je návrh metodologického rámce, který kombinuje více modelovacích jazyků a nabízí doporučení pro přesnou a prakticky využitelnou reprezentaci právních předpisů.This bachelor's thesis addresses the issue of formal conceptualization of regulations and laws using selected modeling methods applied in the field of legal informatics. Legal regulations are traditionally expressed in natural language, which limits their precise interpretation. The aim of this thesis is therefore to identify suitable tools for transforming legal texts into a comprehensible, formally defined, and machine-processable form. The thesis analyzes and compares selected modeling approaches in terms of their expressiveness, semantic precision, readability, and ability to capture semantic and procedural dependencies. The evaluation includes both theoretical foundations and practical aspects of applying these approaches in the current practice of legal modeling. Based on the application of these methods to a selected article of the General Data Protection Regulation (GDPR), the resulting models are compared with regard to their ability to represent complex regulatory structures while maintaining clarity, consistency, and interoperability. The outcome is a proposed methodological framework that integrates multiple modeling languages and provides recommendations for the accurate and practically usable representation of legal regulations

SW support for NPU accelerators for Linux-type operating systems

Tento dokument zahrnuje informace o NPU čipu, kterým je vybavena deska NXP i.MX 8MP EVK, jak se používá, jaké k němu existují přistupové cesty, v čem se liší či co mají společného. Provedeme několik základních benchmarků abychom zjistili jaký je skutečný přínos chipu pro některé běžné ůkony. Nakonec shrneme co je potřeba aby PikeOS podporoval, pro oficiální podporu tohoto NPU čipu a probereme, co portování těchto knihoven může zahrnovat.This document covers information about the NPU chip included in the NXP i.MX 8MP EVK, how it is used, what the different frontends to it have in common or differ in. We then perform some rudimentary benchmarks in order to determine the practical benefit of utilising the NPU for a common workload, before ending on a description of the components required for PikeOS to claim NPU support, and what porting them could entail