Bachelor's Thesis

Multi-sensor data collection system for predictive machine maintenance

Final Thesis 15.68 MB Appendix 5.86 MB

Author of thesis: Marek Drásal

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Soňa Šedivá, Ph.D.

Reviewer: Ing. Martin Čala, Ph.D.

Abstract:

This thesis focuses on the design and implementation of a measuring device intended for industrial machine diagnostics based on data obtained from position and acceleration sensors. The device is powered by a battery and communicates wirelessly with a supervisory system. Emphasis is placed on low power consumption. The thesis includes the design of the hardware, firmware for the microcontroller, and dedicated software for wireless control of the device.

Keywords:

Machine diagnostics, vibration measurement, position measurement, STM32, accelerometer, wireless communication, low power consumption

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student obhájil bakalářskou práci. Komise neměla žádné námitky k řešené práci. V průběhu odborné rozpravy student odpověděl na dotazy oponenta. Navazující otázka komise směřovala k použitému malému rozsahu AD převodníku. Jaké byly požadavky pro návrh HW? Jaké další parametry by mohly být měřené pro údržbu strojů? Student odpověděl na položené otázky komise bez výhrad.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Automation and Measurement (BPC-AMT)

Composition of Committee

doc. Ing. Jan Mikulka, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Blaha, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ilona Janáková, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Kopečný, Ph.D. (člen)
Ing. Tomáš Macho, Ph.D. (člen)
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Soňa Šedivá, Ph.D.

Cílem bakalářské práce, která byla vypsána ve spolupráci s ústavem fyziky FEKT VUT v Brně, bylo navrhnout a realizovat inteligentní multisenzorickou jednotku pro sběr provozních dat při prediktivní údržbě strojních zařízení.  Student ve své práci na základě požadavků zadavatele navrhl a sestavil měřicí zařízení pro záznam vibrací stroje, u kterého byla zajištěna činnost minimálně jeden týden bez externího napájení a dále vyvinul software pro řízení měřicí ho cyklu, ukládání a expert dat. Součástí práce je také ověření funkčnosti navrženého systému.
Student splnil všechny body zadání. Tato práce navazovala na semestrální projekt, ve kterém student popsal problematiku diagnostiky strojů, definoval požadavky zadavatele a navrhl měřicí systém. Během letního semestru pak systém realizoval a prakticky odzkoušel.
Student pracoval samostatně a iniciativně. Konzultace s vedoucí práce využíval v přiměřené míře a chodil na konzultace dobře připraven.
Rozsah práce je 46 stran od úvodu po závěr, což odpovídá požadavkům kladeným na bakalářskou práci. Pro její zpracování student využil 23 literárních zdrojů, na které se v práci průběžně odkazuje Při kontrole v systému Theses nebyla zjištěná zásadní shoda s jinými porovnávanými dokumenty.
Doporučuji práci k obhajobě. Points proposed by supervisor: 92

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Martin Čala, Ph.D.

Práce pana Drásala na téma „Multisenzorický systém sběru dat pro preditivní údržbu strojů“ představuje velmi kvalitní bakalářské řešení, jehož realizace vyžadovala široké spektrum znalostí – od programování mikrokontrolérů přes návrh desky plošných spojů až po vytvoření uživatelské aplikace pro konfiguraci a ovládání systému. Autor tak prokazuje schopnost řešit komplexní úlohu napříč několika oblastmi a výstup má charakter uceleného funkčního prototypu.

Text práce je logicky strukturovaný a přehledně vedený. Autor nejprve analyzuje nedostatky stávajícího řešení a na jejich základě navrhuje nový systém, jehož realizace je zdařilá. Výběr použitých komponent je vhodně odůvodněn, zejména s ohledem na požadavek nízké spotřeby, což je následně potvrzeno i experimentálním měřením. Kladně lze hodnotit i samotný návrh systému jako celku a jeho otestování, včetně ověření v akreditované kalibrační laboratoři. Určitou výtku lze směřovat k tomu, že v textu chybí explicitní odkaz na kalibrační protokol a laboratorní testování nezahrnuje nábojové vstupy, přičemž jejich ověření v provozních podmínkách z dostupných informací v textu neumožňuje jednoznačné srovnání s referencí.

Po formální stránce se v práci objevují drobné nedostatky, například použití méně obvyklé terminologie („kurtóza“ místo kurtosis/špičatost) či ne zcela vysvětlené pojmy (např. „vlajka“), které prošly i přes přiznanou AI korekci. Tyto nedostatky však nemají zásadní vliv na čitelnost a srozumitelnost. Autor v rámci řešení úspěšně implementoval firmware pro mikrokontroléry STM32 a nRF52840, vytvořil doprovodnou aplikaci v jazyce Python a provedl experimentální ověření vlastností navrženého systému včetně praktických měření.

Celkově lze práci hodnotit jako nadprůměrnou jak rozsahem, tak kvalitou zpracování. Uvedené připomínky mají spíše charakter detailů a nesnižují její celkově vysokou úroveň. Autor jednoznačně prokázal schopnosti odpovídající bakalářskému stupni studia. Navrhuji hodnocení A/95 bodů. Topics for thesis defence:
  1. 1. Podle čeho jste posoudil, že jsou vzorky správně časově zarovnány a nedochází k výpadkům měřených dat, jak je zmíněno v závěru?
  2. 2. Nastiňte způsob ověření parametrů nábojových vstupů, např. frekvenční charakteristiky.
  3. 3. Sestrojte orientační vztah, který popisuje množství vzniklých dat za časovou jednotku pro jednotlivé kanály a uveďte, jak dlouho bude trvat bezdrátový přenos dat do nadřazeného systému. Počítejte s obvyklým kompresním poměrem použitého algoritmu.
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová