Anturiverkot ja digitaaliset kalibrointitodistukset muuttavat tapaa, jolla mittalaitteiden luotettavuus varmistetaan. Lopulta tästä hyötyy kuluttaja.
”Jokainen mittaus on lähtökohtaisesti virheellinen. Kysymys on vain siitä, kuinka paljon, ja sen määrittää kalibrointi. Olennaista on tietää, kuinka paljon on epävarmuutta,” sanoo Beamexin digitaalisen transformaation johtaja Sami Koskinen.
Vuosikymmenten ajan mittalaitteiden tarkkuus on selvitetty ottamalla ne yksi kerrallaan pois käytöstä ja vertaamalla niitä laboratoriossa referenssiin. Tilannetta muuttaa nyt nopeasti kaksi rinnakkaista kehityskulkua: anturiverkkojen kehitys ja digitaalinen kalibrointitodistus (Digital Calibration Certificate, DCC).
”Pyrimme tekemään mittauksista luotettavia ja tarkkoja kaikkialla maailmassa ja varmistamaan, että ne puhuvat samaa kieltä maasta riippumatta”, VTT MIKESin erikoistutkija Shahin Tabandeh kuvaa.
Pitää nähdä metsä puilta
Anturit toimivat yhä useammin osana isoa, keskenään viestivää verkostoa.
”Anturiverkko on kuin metsä, jossa puut, kasvit ja eläimet muodostavat ekosysteemin”, Tabandeh sanoo. ”Joukko antureita muodostaa yhdessä yhden hajautetun mittauslaitteiston, jonka luotettavuus riippuu yksittäisten antureiden laadun lisäksi niiden sijainnista, keskinäisestä viestinnästä, kalibroinneista sekä niiden tuottaman datan laadusta.”
Yksittäisten mittalaitteiden korvautuminen anturiverkolla vaikuttaa laadunvarmennukseen käytännössä. Sen sijaan, että jokainen anturi tarkistettaisiin tietyin aikavälein, voidaan seurata, miten koko anturiverkko toimii kokonaisuutena ja tunnistaa sieltä yksittäiset anturit, joiden signaali vääristyy eli ”ryömii”.
”Jos datassa ilmenee muutoksia, järjestelmä lähettää digitaalisen kalibrointipyynnön. Näin säästyy selvää rahaa, sillä hyvin toimivan anturin kalibrointiväli voi olla pitempi ja kalibroinnit voidaan keskittää niille antureille, joiden tarkkuus näyttää olevan heikkenemässä. Toki tässäkin tulee toimia määräysten ja laatuvaatimusten puitteissa”, Tabandeh sanoo.
FunSNM: yhteishanke anturiverkkojen kehittämiseksi
Eurooppalaisessa FunSNM-tutkimushankkeessa anturiverkkoja kehitettiin menetelmät anturiverkkojen laadunhallintaan käytännössä (Fundamental principles of Sensor Network Metrology). Hanke sai rahoituksensa Horisontti Eurooppa -ohjelmaan kuuluvan Euroopan metrologiakumppanuuden (European Partnership on Metrology) kautta.
VTT koordinoi kolmivuotista hanketta, joka kokosi yhteen 19 tutkimuslaitosta, yliopistoa ja teollisuuskumppania eri puolilta Eurooppaa. Hanke päättyi elokuun 2026 lopussa.
“Kehitimme yhteisen metrologisen perustan ja työkalupakin hajautettujen anturiverkkojen arviointiin”, Tabandeh kertoo.
Kehitetyillä menetelmillä voidaan esimerkiksi arvioida, miten yksittäisten mittausten epävarmuus siirtyy koko verkon tuloksiin, yhdistää useiden anturien tietoja ja seurata, alkaako jonkin anturin lukema vääristyä.
Lisäksi hankkeessa kehitettiin ohjelmistoja, jotka edistävät koneluettavuutta ja tietojärjestelmien kykyä vaihtaa mittaustietoa yksiselitteisenä. Niiden avulla eri järjestelmät tulkitsevat datan merkityksen samalla tavalla: Vastaanottaja tietää, mitä suuretta luku kuvaa, missä yksikössä ja millä tarkkuudella se on mitattu.
Menetelmiä testattiin viidessä todellisessa käyttöympäristössä: kaukolämpöverkossa, ilmanlaadun seurannassa, kaasun jakeluverkoissa, edistyneessä valmistuksessa, kuten automatisoiduilla tuotantolinjoilla, sekä älyrakennuksissa.
Tabandehin mukaan lääkeyritykselle, joka tekee satojatuhansia kalibrointeja vuodessa useissa toimipaikoissa, jo maltillinenkin tarpeettomien kalibrointien väheneminen tuo merkittäviä säästöjä.
Tarkkuus ratkaisee huomaamattomasti
Parantunut mittaustarkkuus voi näkyä paikoissa, joita useimmat eivät tule ajatelleeksi.
”Energia on ilmeinen esimerkki. Tuulivoimalat säätävät anturien avulla lapojensa kulmaa muuttuvien tuuliolosuhteiden mukaan, ja jotta säätö onnistuu oikein, hydraulinen paine on mitattava tarkasti”, Koskinen sanoo.
Kaukolämpö on vähemmän ilmeinen mutta taloudellisesti merkittävä esimerkki. Kun lämpötila mitataan tarkemmin, kaukolämpöyhtiöt voivat ajaa verkkoa lähempänä pienintä turvallista lämpötilaa, sen sijaan että käyttäisivät laajaa turvamarginaalia. Tämä vähentää lämpöhävikkiä ja kustannuksia.
Digitaalinen todistus auttaa järjestelmiä ymmärtämään toisiaan
Useimmat kalibrointitulokset toimitetaan yhä paperilla tai paperista skannattuna kopiona. Saksalainen ja japanilainen laboratorio voivat kalibroida samantyyppisen mittalaitteen lähes samalla tavalla, mutta niiden laatimat todistukset voivat poiketa toisistaan kielen, ulkoasun ja terminologian osalta. Siksi järjestelmien on vaikea tulkita toistensa tietoja automaattisesti.
Digitaalinen kalibrointitodistus pyrkii ratkaisemaan tämän ongelman.
”Digitaalinen kalibrointitodistus on formaatti, jota kaikki pystyvät lukemaan”, Koskinen sanoo. ”Todistus näyttää samalta kaikkialla, ja se mahdollistaa koneiden välisen tiedonsiirron ilman väärintulkintoja. Kyseessä on valtava hanke, jossa sekä VTT että Beamex ovat mukana kehittämässä standardia ja tuomassa siihen teollisuuden näkökulmaa.”
Koskisen mukaan käyttöönotto on jo alkanut, mutta toistaiseksi pienessä mittakaavassa. Eurooppalainen konsortio, johon kuuluu lääkeyrityksiä, mittalaitevalmistajia ja kalibrointipalvelujen tarjoajia – muiden muassa Beamex – tähtää DCC:n täysimittaiseen käyttöön vuonna 2027.
”Tilanne muistuttaa vähän videotallennuksen vanhoja formaattisotia”, Koskinen sanoo. ”Uskon kuitenkin, että meillä on todellinen mahdollisuus läpimurtoon. Standardia kehitetään yhdessä teollisuuden kanssa ympäri maailmaa. Kiina, Eurooppa ja Yhdysvallat ovat kaikki mukana.”
Suomalainen osaaminen on myös vaikuttanut itse standardin muotoutumiseen.
”Olemme pystyneet vaikuttamaan standardin kehitykseen Suomesta käsin yhdessä suomalaisten asiantuntijoiden ja teollisuuskumppanien kanssa”, Koskinen kertoo.
Haasteita riittää edelleen
Anturiverkkoa rakennettaessa on jouduttu ratkomaan muun muassa kysymyksiä energiankäytöstä.
”Miljoonien anturien jokaisen lukeman tallentaminen pilveen ei ole kestävää”, Tabandeh huomauttaa. ”Kun data käsitellään paikallisesti reunalaskennan avulla ja eteenpäin lähetetään vain hyödylliset, tiivistetyt tulokset, energiaa voi kulua vähemmän kuin jos kaikki siirrettäisiin keskitetyille palvelimille.”
Kyberturvallisuus on uusi huolenaihe alalla, jonka painopiste on perinteisesti ollut laboratoriotarkkuudessa.
”Kun tietoa digitalisoidaan ja kytketään muihin järjestelmiin, se voi altistua luvattomalle käytölle tai väärinkäytölle, ellei sitä suojata asianmukaisesti”, Koskinen sanoo.
Avoin kysymys on myös se, kuka omistaa digitaalisen kalibrointitodistuksen myötä jaettavan datan, ja kuinka halukkaita yritykset ovat sitä jakamaan.
”Ovatko yritykset valmiita demokratisoimaan datan?” Koskinen kysyy. ”Se voi olla vaikeaa. Data on niiden omaa, eivätkä ne aina tiedä, miten sen jakaminen vaikuttaa niiden immateriaalioikeuksiin.”
Lopulta kuluttaja voittaa
Ratkaisevaa on datan laadun paraneminen.
”Perimmäinen tavoite on datan luotettavuus ja laatu”, Tabandeh sanoo. ”DCC on vain mahdollistaja, koska se tekee tiedosta koneluettavaa. Tärkeintä on, että digitalisaatio tuo uusia mahdollisuuksia. VTT ja Beamex tekevät yhteistyötä, jotta suomalaiset ja kansainväliset asiakkaat voivat aidosti parantaa mittaustensa datan laatua.”
Koskinen on samaa mieltä.
”Meidän molempien työ perustuu luottamukseen. Jos pystymme poistamaan mahdollisimman paljon ihmisten ja tietokoneiden aiheuttamia virheitä ja parantamaan datan laatua, metrologia kehittyy. Lopulta kuluttaja on aina voittaja.”
Jatka lukemista
Jaa
