Master's Thesis

Data collection and analysis from CMS cards

Final Thesis 9.82 MB Appendix 45.84 kB

Author of thesis: Bc. Vojtech Hollý

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Husák

Reviewer: doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Abstract:

The aim of this thesis is the conceptual design, software implementation, and experimental validation of a system for the automated collection, processing, and annotation of vibration data from a SIPLUS CMS card designed for continuous monitoring of machine condition. The database architecture consists of storing periodic characteristic values and raw vibration records in an InfluxDB database using Python service. Their metadata and annotations are stored in a PostgreSQL relational database. The thesis includes a literature review in the areas of diagnostics, data preprocessing, and methods of vibration signal analysis. The proposed data annotation methodology enables the preparation of training datasets for machine learning algorithms designed for fault detection and predictive maintenance of equipment within the Industry 4.0 framework. The results of the work include a functional system for data collection and visualization in the Grafana environment and a service for advanced analysis of measured data.

Keywords:

Vibration diagnostics, CMS card, data acquisition, database, data annotation, machine learning, PLC, predictive maintenance, InfluxDB, PostgreSQL, Python, Grafana

Date of defence

10.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student odprezentoval svou práci a zodpověděl otázky oponenta. Komise měla dotaz na užitou aplikaci výsledné práce a na cíl zadané práce. Student zodpověděl důvod užití dvou databází InfluxDB a PostgreSQL. Komise poukázala na nedostatečnou automatizaci provedení sběru a zpracování dat. Student zodpověděl metody použité analýzy a způsob zpracování a vyhodnocení. Způsob vyhodnocení je v práci rozpracován však poněkud sporadicky.

Language of thesis

Slovak

Faculty

Department

Study programme

Cybernetics, Control and Measurements (MPC-KAM)

Composition of Committee

prof. Ing. Michal Prauzek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Beneš, Ph.D. (místopředseda)
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Čala, Ph.D. (člen)
Ing. Jaroslav Lepka, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Radomil Matoušek, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Pohl, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Husák

Student Bc. Vojtech Hollý zpracoval diplomovou práci na téma Sběr a vyhodnocení dat z CMS karty. Cílem práce bylo navrhnout a realizace systému pro sběr, archivaci, zpracování, vizualizaci a anotaci vibračních dat z CMS karty, včetně návrhu databázového řešení a přípravy dat pro další využití v oblasti strojového učení.
Student pracoval v průběhu akademického roku průběžně, práci pravidelně konzultoval a na připomínky reagoval. K řešení přistupoval samostatně a zodpovědně. Oceňuji zejména jeho praktický přístup a schopnost reagovat na zadané výzvy. V závěrečné fázi student práce urychlil a aktivně se zapojil do měření ve firmě, která požadovala sledování vibrací na vysekávacím lisu. Poznatky získané při měření mimo laboratorní prostředí následně promítl do úprav.
V rámci práce student navrhl a realizoval funkční systém využívající PLC, CMS kartu SM 1281, Python služby, databáze InfluxDB a PostgreSQL a vizualizaci v prostředí Grafana. Výsledkem je přenositelný monitorovací systém, který umožňuje ukládání a základní vyhodnocení vibračních dat a vytváří základ pro další rozvoj v oblasti prediktivní údržby.
Práce má drobné rezervy zejména ve schopnosti studenta přehledně a systematicky dokumentovat provedené postupy, technická rozhodnutí a dosažené výsledky. Některé části práce by mohly být popsány podrobněji, aby bylo možné řešení snáze udržovat a dále rozvíjet. Tyto nedostatky však nesnižují skutečnost, že student splnil všechny cíle zadání.
Práci doporučuji k obhajobě s hodnocením 90 bodů A. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Ing. Jakub Arm, Ph.D.

Diplomová práce se zabývá návrhem a realizací systému pro sběr, archivaci, anotaci a základní zpracování vibračních dat získávaných z modulu SIPLUS CMS SM 1281. Autor vychází z problematiky vibrodiagnostiky a prediktivní údržby průmyslových zařízení. Pro realizaci si student musel osvojit znalosti návrhu databázové architektury, implementace komunikačních služeb v jazyce Python a vizualizace dat prostřednictvím systému Grafana.
Relevantní teoretické aspekty jsou prezentovány v každé kapitole, načež navazuje část dílčí implementace, avšak většinou nejsou kvantifikovány. U popisu měřicího modulu bych uvítal základní parametry jako u měřicího sensoru. Datový tok od sensoru do cloudové služby je popsán co do architektury a funkcionality, ale není kvantifikován a určitě se hodí uvést diagram datových toků. Na obr 2.1 to vypadá, že data vstupují do bloku pro HMI, pak až do struktury bufferů, což je zvláštní. Databázový návrh nakreslený v 3.3 by šel zefektivnit a odstranit některé agregační vazby.
Student vytvořil měřicí systém vibrací a několik algoritmů pro zpracování a vyhodnocení signálu, avšak procedura anotace či validace výsledků už nejsou dořešeny.
Z formálního hlediska je práce v pořádku až na drobnosti, jako je nečitelný graf 3.2 a v příloze.
Autor čerpal informace převážně z firemní literatury, několika článků a jiných internetových zdrojů.
Celkově se podařilo vytvořit základ fungujícího systému, na kterém je možné dále stavět. Topics for thesis defence:
  1. Jaké je okno zpracování dat výpočtu indikátorů?
  2. Ke konci je uvedena současná nastavená vzorkovací frekvence 46 875 Hz, avšak v popisu senzoru je uveden rozsah až 15 kHz. Jaká vzorkovací frekvence je tedy použita?
Points proposed by reviewer: 82

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová