Hologrammi kestävän kehityksen puolesta – kampusten vedenkulutuksen tulevaisuus

Biotalouden tieto- ja viestintätekniikkaa opiskelevat Jere Kotiniemi, Tanja Mannelkuusi ja Heini Saloinen kehittivät opinnoissaan HAMKin kampusten vedenkulutuksen mittaamista ja visualisointia. Nyt opiskelijat kertovat, miten data ja hologrammit yhdistyivät konkreettiseen kestävän kehityksen tavoitteeseen.

Opiskelijaprojektimme liittyi HAMK Design Factoryn kahden moduulin mittaiseen PDP- eli tuotekehityskurssiin. Kurssilla kestävän kehityksen ja biotalouden tieto- ja viestintätekniikan opiskelijat yhdistivät voimansa. Projektia jatkettiin vielä tämän jälkeen Pilvipalvelut ja tiedon hallinta -moduulissa.

Saimme HAMKilta toimeksiannon, jossa ideana oli kampusten vedenkulutuksen mittaaminen ja visualisointi. Projekti alkoi kartoittamalla minkälaista dataa jo löytyy ja kuinka paljon. Siihen liittyen Jari Marsela HAMKista ja Kaarlo Hirvi Kiinteistömittauksesta olivat apuna.

Toimeksiantajamme toivoi, että löytyisi jokin uusi ja uniikki tapa tietojen visualisointiin. Niinpä projektimme kestävän kehityksen opiskelijat alkoivat miettiä ns. hullujakin ideoita sillä välin, kun biotalouden ICT-insinööriryhmä tutki miten ja millaista dataa veden kulutuksesta oli saatavilla.

Hologrammi? Miksipä ei!

Yksi projektitiimimme opiskelija oli nähnyt paikallisessa kaupassa hologrammin, jossa pyöri mainos. Lähdimme miettimään, voisiko sellaista hologrammia hyödyntää myös tässä projektissa.

Hetken asiaa tuumailtuamme ja tietoja etsittyämme löysimme netistä hologrammien toimittajan. Tämä DronetMedia -niminen yritys ystävällisesti antoi meille ilmaiseksi demolaitteen käyttöön koulullemme.

Hologrammin käyttöä tutkittiin ja laite saatiin toimimaan tekemällämme demovideolla. Oli huikeaa nähdä, miten hologrammi toisti 3D:nä videomme.

Miten tieto saadaan siirtymään laitteelle?

Vedenkulutusdata siirtyy tällä hetkellä Azure-rajapintaan. Tiedon voisi koodata siirtyväksi Raspberry BI:n avulla tai sitten hyödyntää Azuren omaa Media Serviceä. Joka tapauksessa datasta luodaan video, joka sitten ladataan Dronet Median Appiin ja sieltä siirretään hologrammin toistettavaksi.

Miten hologrammi saa videon toistettua?

Itse laitteessa on kolme eri osaa: moottori, staattori ja staattorissa kiinni olevat 4 kappaletta LED-lavoja, joista kuva muodostuu. Kaikki osat ovat erikseen vaihdettavissa.

Nelisäteisen roottorin pyöriessä muodostuu korkealaatuista digitaalista kuvaa. Roottori on kiinnitettynä staattoriin ja etuna kaksisäteisiin roottoreihin on hitaus, jolloin kuvasta saadaan laadukkaampi. Siten laite on myös hiljaisempi ja turvallisempi käytössä.

Katso alta, miltä hologrammi näytti Design Factoryn esittelytilaisuudessa:

Käyttöliittymä

Pilvipalvelut ja tiedonhallinta -moduulissa projekti siirtyi kokonaisuudessaan insinööritoimistollemme eli jatkoimme työskentelyä biotalouden ICT-insinöörikoulutuksen opiskelijatiimillä.

Lähdimme suunnittelemaan vedenkulutuksen seurantaan liittyvää käyttöliittymää, joka toteutettiin Adobe XD -ohjelmalla. Teimme käyttäjäanalyysin sekä määrittelimme sovelluksen laadulliset, toiminnalliset ja resurssivaatimukset, joiden pohjalta sovelluksen rakenne alkoi hahmottua. Sovellusdemon visuaalisen ilmeen toteuttamiseen saimme apua opiskelija-assistentti Jussi Haavistolta, joka auttoi opastamalla Adobe XD:n käytössä.

Ideoiden pohjalta syntyi Vesivahti-niminen mobiilisovellus, jonka ideana on visualisoida käyttäjille, eli HAMKin opiskelijoille ja henkilökunnalle, jokaisen HAMKin kampuksen päiväkohtainen vedenkulutus reaaliajassa sekä näyttää tarkempaa vedenkulutusdataa kuukausikohtaisesti kuluvan vuoden alusta sekä edelliseltä vuodelta.

Sovelluksen vedenkulutusdata tulee Azure-pilvipalvelusta, eli se on samaa dataa, jota käytetään hologrammissa. Vedenkulutusdata suhteutetaan jokaisen kampuksen keskiarvoiseen henkilömäärään. Näin saadaan laskettua jokaiselle kampukselle joka päivälle oma vedenkulutusbudjetti, jonka pohjalta sovellus näyttää prosentteina kuinka paljon vesibudjetista on kulutettu.

Lisäksi keksimme liittää sovellukseen ylläpidon tiedotteet mahdollisista korjaustöistä sekä käyttäjälle mahdollisuuden ilmoittaa ongelmista vesikalusteissa. Teimme sovelluksen käyttöliittymästä myös englanninkielisen version kansainvälisiä opiskelijoita ajatellen.

Ajatuksenamme on, että Vesivahti liitettäisiin osaksi Tuudo-opiskelijasovelluksen HAMKin osiota. Tällöin erillistä sisäänkirjautumista sovellukseen ei tarvittaisi, vaan se olisi käytössä HAMKin opiskelijoille ja henkilökunnalle, kun he kirjautuvat Tuudoon.

Testautimme sovellusdemoa neljällä HAMKin opiskelijalla eri kampuksilta. Kaikki olivat yhtä mieltä siitä, että sovellus oli helppokäyttöinen ja varmasti kyseiselle sovellukselle olisi käyttöä. Demon ulkoasu sai sekä kiitosta että hiukan kritiikkiä. Osa koki värimaailman liian räikeäksi, osa taas tykkäsi. Saimme muutamia kehitysehdotuksia, joiden pohjalta muokkasimme muun muassa demon pylväsdiagrammia selkeämmäksi, vaihdoimme suomenkielisen puolen viestivaihtoehdot suomenkieliseksi (olivat ensin englanniksi) sekä hioimme skaalausta.

Suunnittelimme vielä myös Vesivahdille oman logon. Lisäksi vertaisarvioinnin pohjalta vaihdoimme kielivaihtoehdon kuvakkeeksi englannin kieltä kuvaavan lipun sekä vaalensimme hiukan taustaväriä, jotta Vesivahdin logo erottuisi paremmin. Lopuksi keksimme vielä lisätä sovellusdemoon Info-sivun, josta näkee tietoa sovelluksen tekijöistä.

Kokeile Vesivahti-mobiilisovelluksen demoa verkossa.

Vedenvirtauksen mittaaminen

Teimme myös pienen harjoituksen vedenvirtaukseen liittyen käyttäen Arduinoa. Siten saimme mallinnettua veden virtausta kampuksilla ja tutustuimme paremmin siihen, miten erilaiset anturit, kuten vedenvirtausanturi, toimivat. Käytössä oli Arduino, muutama piuha, LCD-näyttö, vedenvirtausanturi ja kytkentälevy. Vedenvirtausanturi mittasi vedenkulutusta, jonka data sitten saatiin koodattua näkyviin LCD-näytölle.

Kokonaisuutta rakentaessa, rakentaminen jäi useampaan otteeseen vaiheeseen vähäisen piuhamäärän vuoksi. Ongelma ratkaistiin tekemällä lisää piuhoja kaiutinkaapelista. Lopputuloksena oli Arduino-pohjainen vedenvirtausmittari, jonka reaaliaikaista dataa näytettiin LCD-näytöllä.

Demossa vettä syötettiin virtausmittarille vanhasta auton lasinpesunestesäiliöstä. Pumppuna toimi säiliön oma pesunestepumppu, johon virta saatiin auton akusta. Läpinäkyvällä polttoaineletkulla vesi ohjattiin mittarin läpi takaisin pesunestesäiliöön. Testissä saatiin vaihtelevia arvoja kuristamalla vedenvirtausta mittariin puristamalla letkua lyttyyn sormenpäillä. Mikäli aikaa ja viitseliäisyyttä olisi ollut enemmän, olisi kenties pesunestepumpulle voinut rakentaa oman ohjausyksikön, jolla pumpulle syöttävää virtaa olisi saatu muuteltua, jolloin myös pumpun tuotto muuttuu. Koodaaminen tapahtui C++-ohjelmointikielellä.

Projektin tulevaisuus

Visionamme on, että tulevaisuudessa jokaisella HAMKin kampuksella olisi omat hologramminsa visualisoimassa vedenkulutusta. Myös Vesivahti olisi valmis mobiilisovellus ja se olisi liitetty Tuudoon osaksi HAMKilaisten arkea.