Mitä biotalouden insinööriopiskelijat tekevät kesällä? Osa lähtee työharjoitteluun, osa kesätöihin, osa lomailee ja joku saattaa valita Campus onlinen kesäopintoja. Mahdollisuuksia on monia ja näistä voidaan valita useampikin vaihtoehto. Minun aikatauluuni parhaiten tänä kesänä sopivat kesäopinnot ja työharjoittelu Hamkilla. Myös opinnäytetyön ja Frushin valmistelu ovat pitäneet minut kiireisenä koko kesän.
Projektin ohjaajana toimi assistentti Esa Virta ja pohjana toimi Kirsi Laaksosen tekemä esiselvitys HAMKin Biotalouden insinöörien luokkien olosuhteiden mittaamisesta. Pääpiirteittäin esiselvityksen mukaan luokkien ja käytävien valojen sammuttamisen suhteen on ilmennyt haasteita. Koulutusohjelmalta oli tullut toive, jossa oppilastyönä toteutettaisiin IoT -projekti lämpötilan, hiilidioksidipitoisuuden, käyttöasteen ja valojen valvontaan. Suunnitelma kattoi seitsemän luokkahuonetta ja käytävätilat. Ideaalitilanteessa henkilöiden lukumäärä pystyttäisiin laskemaan ja ohjaamaan valoja sen mukaan, onko luokkatilassa ihmisiä. Käytävätilojen valot toimisivat liiketunnistimen avulla klo 18-06. Suunnitelmassa todettiin kuitenkin jo alkuvaiheessa, että valaistusjärjestelmän uusiminen saattaisi maksaa jopa kymmeniä tuhansia euroja, joka olisi liian kattava uudistus tässä vaiheessa. Niinpä suunnitelmasta jätettiin valojen automatiikkaan liittyvä osuus pois ja keskityttiin luokkatilojen olosuhteiden mittaamiseen.
Projektisuunnitelmassa laadin tavoitteeksi toteuttaa pilotin yhteen luokkatilaan. Ensimmäisessä vaiheessa oli tarkoitus rakentaa itse Arduino UNOon tai muuhun vastaavaan kehitysalustaan mittalaitekokonaisuus lämpötilan, hiilidioksidipitoisuuden, kosteuden ja liikkeen mittaamiseen. Samanaikaisesti tutkin markkinoilla olevia valmiita mittalaitekokonaisuuksia. Vaihtoehtoja pohdittaessa edullisempaa ajankäytöllisesti ja esimerkiksi alustapalvelun saatavuuden vuoksi olisi toteuttaa pilotti markkinoilla olevalla valmiilla ratkaisulla.
Digita oli toimittanut Forssan kampukselle äskettäin tukiaseman, joten oli luonnollista tutustua Digitan LoRaWAN -verkkoon saatavilla oleviin antureihin ensimmäisenä. Kerrottuani tarpeista kontaktini Digitalta suositteli Elsys ERS CO2 -mittalaitekokonaisuutta varsin sopivaan hintaan 120 €/kpl. Vaikka itse rakennettu järjestelmä LPWAN -verkkoon maksaisi halvimmillaan koteloimattomana vain noin 40-60 €, täytyisi siihen integroida myös alustapalvelu ja työllekin on yleensä laskettava jokin hinta. Elsysin anturista löytyy edellä mainittujen mittausominaisuuksien lisäksi myös esimerkiksi valoisuuden mittaus. Elsys on myös vaivattomasti konfiguroitavissa NFC -teknologiaa hyödyntävän mobiilisovelluksen avulla. Lisäksi Digitalta saatiin pääsyoikeudet Actility Thingparkin pilvipalveluun sekä Digitan IoT -alustalle ilman lisäkustannuksia. Näin ollen päätös mittalaitteen hankinnasta oli hyvin helppo.
Anturia odotellessa oli hyvin aikaa edistää teknistä määritelmää, josta löytyy kaikki tarvittavat ohjeet anturin asennuksista ja siihen liittyvästä arkkitehtuurista sekä tietoa hylätyistä ratkaisuista. Tein kokeilumielessä integraation myös ulkoiselle IoT -alustalle. Tutustuin lukuisiin vaihtoehtoihin, joista parhaiten tätä projektia olisi mielestäni tukenut Thingsboard Professional Edition. Tämän palvelun käyttö maksaa alk. 10 €/kk ilmaisen 30 päivän kokeilujakson jälkeen. Digitan palvelu osoittautui kuitenkin hyvin selkeäksi ja tarpeita palvelevaksi, joten tarvetta ulkoisen alustan käytölle ei mielestäni ole.
Muutaman viikon kokeilun perusteella Elsysin mittalaite on hinta/ominaisuus -suhteiltaan erittäin hyvä ratkaisu näihin käyttötarpeisiin. Vaikka anturi ei tarkkaa lukumäärää ihmisistä osaa kertoa, on kuitenkin hyödyllistä tietää, onko liikettä tapahtunut tilassa vaikkapa ilta-aikana tai onko valaistus päällä, vaikka liikettä ei ole havaittu viime aikoina. Ihmismäärää voidaan arvioida lämpötilan ja hiilidioksidipitoisuuden perusteella. Olosuhteiden mittaus auttaa myös arvioitaessa sisäilman laatua. Mittalaitteita on liitettävissä useampia samaan alustaan tai sovellukseen, joten kokonaisuus olisi hyvin hyödynnettävissä esimerkiksi vartijan tai vahtimestarin työssä.
Tämän projektin ja siihen liittyvän raportoinnin vuoksi, arkkitehtuuri on toistettavissa useammalle vastaavalle laitteelle. Projektista voi myös kehittää jatkoprojektin tai mittalaitteesta saatua dataa voidaan hyödyntää vaikkapa terveyden- ja hyvinvointialan opinnoissa. Onnistuneen pilotin ansiosta Forssan kampukselle onkin tilattu kolme Elsysin anturikokonaisuutta lisää. Suurin hyöty näistä saavutettaisiinkin, mikäli jokaisessa tilassa olisi vastaava mittalaite.
Sain käytännössä lähes vapaat kädet projektin toteuttamiseen, joten sen suorittaminen oli oikein mielekästä.
LPWAN -verkot ovat suhteellisen uusi tekniikka, joten niiden osaamiselle on varmasti kysyntää. Tämän ja LPWAN -verkossa toimivien laitteiden matalan tehonkulutuksen vuoksi halusin toteuttaa projektin nimenomaan kyseisellä tekniikalla. Työrauha oli taattu, kun meillä oli bioinssien tiloissa kesällä vain kolmihenkinen työryhmä. Hektisen lukukauden ulkopuolella oli vaihteeksi mukava työskennellä. Suurin osa töistä painottui heinäkuulle, jolloin lähes koko henkilökuntakin oli lomalla. Toisaalta konsultointiapua ei tuolloin juurikaan ollut saatavilla.
Projektissa oli mahdollista kokeilla erilaisia tekniikoita ja toteutumisvaihtoehtoja vailla pelkoa epäonnistumisesta. Vaikka pilotti toteutettiin niin sanotulla valmiilla ratkaisulla, on projekteissa yleensä aina vastoinkäymisiäkin. Laitteen asentaminen ja käyttö, datan käsittely ja lukeminen, verkkoliikenteen ymmärtäminen sekä mahdollisimman suuri käytöstä saavutettu hyötypotentiaali tuottivat haasteita.
Toimin aikaisemmin lukukaudella vastaavanlaisen ryhmätyön projektipäällikkönä. Tuo IoT – projekti toteutettiin kolmen moduulin, eli noin kuuden kuukauden aikana. Nyt aikaa oli käytössä huomattavasti vähemmän ja ryhmän tuki puuttui. Tämä mahdollisti kuitenkin aikaisempaa tehokkaamman oppimisen. Kokemus vastaavanlaisista tehtävistä tuki mainiosti tätä projektia ja oppiminen saavutti aivan uuden tason, kun tekniikan tuntee nyt syvällisemmin.
Teksti ja kuvat:
Jiri Luojukoski, Biotalouden insinööri -koulutus, 3. vuoden opiskelija
