Elaborarea sistemelor inteligente încorporate pentru aparatură de măsurare și control fără contact

Abstract

Scopul lucrării: elaborarea de noi modele, metode și dispozitive inteligente încorporate pentru dezvoltarea aplicațiilor de măsurare/monitorizare fără contact în domeniul internetului industrial al lucrurilor, internetului energiei și educației. Obiectivele cercetării: analiza tendințelor și cerințelor în dezvoltarea dispozitivelor inteligente încorporate cu aplicare pe continuumul „cloud - calcul la margine – IoT/IIoT/IoE”, elaborarea metodelor și dispozitivelor cu senzori în baza microfirului, elaborarea modelelor AI și a structurilor de calcul la margine pentru sisteme de monitorizare fără contact în domeniu IoE. Noutatea și originalitatea științifică: noi modele, metode și structuri de calcul la margine, cu implementarea modelelor de rețele neuronale, pentru dezvoltarea aplicațiilor de monitorizare fără contact. Originalitatea soluțiilor propuse constă în îmbinarea metodelor AI pe bază de seturi de date parțial sintetice cu tehnicile de proiectare a dispozitivelor la margine. Valoarea aplicativă a lucrării: dispozitivele cu senzori, structurile de calcul la margine și modelele elaborate reprezintă o bază reală pentru dezvoltarea aplicațiilor în domeniul IIoT și IoE, în particular pentru aplicații de mentenanță predictivă.

The purpose of research: development of new models, methods and intelligent embedded devices for the development of non-contact measurement/monitoring applications in the field of Industrial Internet of Things, Internet of Energy and Internet of Education. The research objectives: analysis of trends and requirements in the development of smart embedded devices with application on the "cloud - edge computing - IoT/IIoT/IoE" continuum, development of microwire-based sensor methods and devices, development of AI models and edge computing structures for contactless monitoring in the IoE domain. The scientific novelty: new edge computing models, methods and structures with the implementation of neural network models, for the development of non-contact monitoring applications. The originality of the proposed solutions lies in combining AI methods based on partially synthetic data sets with edge device design techniques. The solved scientific problem: research and development of new methods and devices for non-contact measurement of quantities such as the deformations of solid bodies subjected to stretching, including irreversible ones, and the thickness of the glass coating of the metal wire in the manufacturing process. The proposed approach of numerical modeling of virtual datasets enables modeling with AI methods in the case of applications with incomplete statistical datasets. The applied value: sensor devices, edge computing structures and belabored models are a real basis for the development of IIoT and IoE applications, in particular for predictive maintenance applications.

Цель работы: разработка новых моделей, методов, а также встроенных интеллектуальных устройств для разработки бесконтактных приложений в области промышленного интернета вещей, интернета энергии и образования. Цели исследования: анализ тенденций и требований в развитии встроенных интеллектуальных устройств на континууме "облако - вычисления на границе - IoT/IIoT/IoE", разработка моделей ИИ и вычислительных граничных вычислительных структур для бесконтактных мониторинговых систем в области IoE. Новизна и научная оригинальность: модели, методы и граничные вычислительные структуры с внедрением моделей нейронных сетей для разработки бесконтактных приложений мониторинга. Оригинальность решений заключается в сочетании методов ИИ на основе частично синтетических наборов данных и проектирования граничных устройств. Практическая значимость: датчики, граничные вычислительные структуры и разработанные модели представляют собой реальную основу для разработки приложений в области IIoT, IoE, в частности, для приложений предиктивного обслуживания.