В настоящее время во всем мире идет активный процесс создания информационного общества. Многие страны переходят к концепции цифрового государства. Создание инфраструктуры "умного города" можно рассматривать как один из шагов по реализации данной программы. Возможно, следующим шагом станет цифровая трансформация ключевых секторов национальной экономики, образования, а также сферы взаимодействия государства и общества.
Кибер-Физические системы широко используются и применяются во всем мире в различных сферах деятельности, начиная от домашнего учета электроэнергии и заканчивая медициной и национальной безопасностью.
Метрологическое обеспечение Кибер-Физических систем затруднено по следующим причинам:
- Большое количество каналов зондирования и различных видов измерений, проводимых одной системой.
- Постоянное измерение характеристик объекта измерения и окружающей среды.
- Необходимость обработки результатов измерений в режиме реального времени.
- Отсутствие единого формата передачи измерительных данных, поскольку системы формируются из компонентов разных производителей.
В то же время, "классические" методы калибровки средств измерений и оценки результатов измерений через "теорию ошибок" и "теорию неопределенности" не являются эффективными. Таким образом, современные исследования ученых направлены на изучение так называемого "адаптивного подхода" к калибровке Кибер-Физических систем, основанного на предсказуемых и смоделированных многомерных расчетах.
Различные исследователи, несомненно, предлагают в настоящее время решения указанных выше проблем.
Например, большое количество исследований направлено на разработку комплексных и программных методов испытаний и калибровки интеллектуальных систем учета энергоресурсов для целей законодательной метрологии. Другие ученые предлагают теорию "адаптивного подхода" к калибровке Кибер-Физических систем. Теория основана на проектировании и моделировании многократного замера. Группа исследователей также предложила фазовый экономичный метод обработки данных измерений.
В связи с этим ведется разработка новых подходов и методов метрологического обеспечения и прослеживаемости измерений в Кибер-Физических системах.
Проанализированы основные задачи метрологии, ориентированные именно на Кибер-Физические системы. Они также способствовали поиску оптимального решения для стран с развивающейся метрологической инфраструктурой или для малых предприятий, переходящих на модель умного производства.
Указанным пользователям может быть сложно реализовать новые подходы к решению указанных задач.
Например, использование математических моделей и алгоритмов требует развертывания дополнительных служб и оборудования для обработки больших объемов данных и выделения данных, что важно для метрологии. Требуется также мощная научная база и компетентные кадры, что, в свою очередь, не всегда возможно ни для стран, имеющих развитую метрологическую инфраструктуру, ни для предприятий, работающих на внутреннем рынке.
В частности, ученые ставят вопрос о калибровке Кибер-Физических систем, используемых для мониторинга состояния зданий и сооружений, передающих данные о деформации конструкционного бетона, температуре в шахтах, влажности, угле наклона конструкции, оседании фундамента, коррозии металла в железобетонных конструкциях и микро повреждениях опор. Эти системы также нуждаются в периодической проверке, и датчики системы встроены в саму структуру. Поэтому ученые предлагают варианты использования новых композитных само чувствительных материалов или датчиков, а также чрезмерное количество "обычных" датчиков для контроля параметров.
Избыточный способ работы датчиков возможен за счет использования дополнительных и одинаковых элементов в системе, количество которых превышает минимально необходимое для дозирования. Если в качестве зависимости среднего выходного сигнала от измеряемого использовалась функция преобразования манометра, то в качестве опорного значения может быть принята статистическая оценка отклонения выходного сигнала от среднего значения.
