Alueverkkojen yhteisöllisyyden edistäminen, vaihtoehtojen arviointi ja yhteisöverkkoportaalin toteutus

Internetin yhteisöpalvelut ovat saavuttaneet suuren suosion. Ne mahdollistavat digitaalisten yhteisöjen ja yhteisöllisyyden tunteiden aikaansaamisen käyttäjien välille. Kehittyneet verkkoyhteydet ja sisältötekniikat ovat antaneet mahdollisuuden monipuolisten vuorovaikutustyökalujen toteuttamiseksi. Sähköinen yhteisöllisyys on nouseva trendi, joka tukee arkipäivästä todellisuutta. Verkkojen paikallinen kehitys, niin laajakaistan kuin erilaisten alueverkkojen avulla on nostanut ajatuksia luoda myös paikallista yhteisöllisyyttä globaalien yhteisöpalvelujen rinnalle. Nopeiden alueverkkojen laajentuminen ovat tuoneet edistyneet verkkoyhteydet niin lähiöihin kuin taajamienkin ulkopuolelle. Avointen alueverkkojen mallissa verkko ja palvelukerros ovat eriytetty toisistaan. Ulkopuoliset palveluntarjoajat voivat tarjota palveluitaan suoraan alueverkon käyttäjille lähempänä verkkotasoa, verrattuna perinteiseen yhden verkkooperaattorin malliin. Tämä mahdollistaa uusien innovatiivisempien palveluiden kehittelyn. Tässä diplomityössä tutkittiin mahdollisuuksia joilla voidaan edistää yhteisöllisyyttä paikallisissa alueverkoissa ja hyödyntää niiden paikallista suorituskykyä, sekä resursseja palveluiden toteutuksessa. Työssä selvitettiin ensin mistä käsitteet yhteisö ja yhteisöllisyys ovat muodostuneet. Selvityksen pohjalta tutkittiin mitä teknisiä menetelmiä on yhteisöjen ja yhteisöllisyyden tunteen aikaansaamiseksi olemassa. Selvityksen tuloksena syntyi teknologinen tiekartta tietoverkkoyhteisöllisyyteen, sekä sosiaalisten palvelualustojen luokittelukaavio, joiden tarkoitus on yhdessä kuvastaa yhteisöllisyyttä tukevia palvelumahdollisuuksia. Työn viimeisessä vaiheessa toteutettiin yhteisöllinen alueverkkopalvelu, sekä yhteisövalvontajärjestelmä – lisäarvopalvelukonsepti, jotka pyrkivät hyödyntämään paikallisen alueverkon tarjoamaa suorituskykyä ja resursseja.

1000 V jakelujännitteen käyttömahdollisuudet Kymenlaakson Sähköverkko Oy:ssä

Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n 20/0,4 kV tekniikalla toteutettu sähkönjakeluverkko on monin paikoin saavuttamassa pitoaikansa loppua. Sähkönjakeluverkko sijaitsee pääasiassa haja-asutusalueilla ja on pääosin avojohtotekniikalla rakennettua. Haja-asutusalueilla 20 kV sähköverkko sisältää paljon lyhyitä 1–5 km pituisia johtohaaroja. Tässä diplomityössä selvitettiin 20/1/0,4 kV sähkönjakelujärjestelmän käyttömahdollisuuksia Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n sähkönjakeluverkossa. Työssä vertailtiin erilaisilla verkostoratkaisuilla saatavia elinkaarikustannuksia perusparannus- ja uudisrakennuskohteissa. Tutkimuksen perusteella Kymenlaakson Sähköverkko Oy:n sähkönjakeluverkossa on potentiaalia 1000 V jakelujännitteen käytölle. Työssä perehdyttiin myös 1000 V verkostokomponenttien merkitsemiseen ja verkkoyhtiön tekemiin 1000 V verkon tarkastuksiin.

Tasasähkönjakeluverkon vaihtosuuntaaja galvaanisella erotuksella

Suomessa sähkönjakeluverkko koostuu pääasiassa 20 kV ja 400 V jännitetasoista. Tällöin sähkö viedään lähelle kuluttajia suuremmalla jännitetasolla ja muunnetaan alhaisemmaksi lähellä asiakkaita. Haittapuolena on se, että haja-asutusalueilla jakelumuuntajien määrä kasvaa suureksi, koska ne täytyy sijoittaa lähelle kuluttajaa. Vaihtoehtona on toteuttaa osa sähkönjakelusta tasajännitteellä, jolloin tehollinen jännite olisi suurempi. Tällöin sähköä voitaisiin siirtää pidempiä matkoja ilman, että asiakaskohtaisia tai muutaman asiakkaan kattavia 20 kV siirtolinjoja tarvitsisi käyttää. Tämä taasen edellyttää asiakaskohtaisien vaihtosuuntaajien käyttöä. Tässä työssä esiteltävällä 1 kVA vaihtosuuntaajalla muodostetaan tasasähköjakeluverkosta saatavasta 750 V tasasähköstä yksivaiheista (230 VRMS, 50 Hz) verkkojännitettä. Laite on suunniteltu toteuttamaan galvaaninen erotus mahdollisimman hyvän hyötysuhteen puitteissa. Vaihtosuuntaaja on toteutettu käyttämällä resonanssikonvertteria, joka vaihtosuuntaa jakelujännitteen korkeataajuiseksi vaihtojännitteeksi. Tämän jälkeen toteutetaan galvaaninen erotus käyttäen suurtaajuusmuuntajaa. Tätä seuraa syklokonvertteri, joka pulssintiheysmodulaatiota soveltaen muodostaa lähtöjännitteen. Tämä suodatetaan lopuksi LC- alipäästösuotimella säröltään standardin mukaiseksi. Laite on jaettu työssä kolmeen osaan, joista jokaisen toiminta on selitetty ja simuloitu itsenäisesti. Lopussa koko järjestelmä on simuloitu yhtenä kokonaisuutena. Hyötysuhteeksi arvioitiin karkeasti 94 % ja lopullisista tuloksista voidaan päätellä, että laitteen toteuttaminen prototyypiksi voisi olla kannattavaa.

Sähköautojen pikalatauksen verkkovaikutukset

Euroopan unionin energiapolitiikka on luonut paineen parantaa energiatehokkuutta kaikilla energiankäytön aloilla. Merkittävä osa energiasta kulutetaan liikenteessä, joten sähköautojen käyttöönotolla voidaan parantaa energiatehokkuutta merkittävästi. Tämän vuoksi on tarkasteltava sähköautojen laajamittaisen levinneisyyden aiheuttamia vaikutuksia sähköverkolle. Tässä diplomityössä tarkastellaan sähköautojen pikalatauksen verkkovaikutuksia. Tarkastelu painottuu kotilatauksen tarkasteluun taajamissa ja maaseudulla. Kuormituksen kasvu simuloidaan hyödyntäen sähköauton lataukselle laskettua kuormituskäyrää, jonka laskenta perustuu keskimääräiseen henkilöauton liikkumiseen, joka on saatavilla Suomen henkilöliikennetutkimuksesta. Simuloinnin tulosten perusteella sähköauton pikalatauksen verkkovaikutukset ovat merkittäviä keskijänniteverkossa ja pienjänniteverkossa. Suuremmat vaikutukset kohdistuvat pienjänniteverkkoon.

Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa

"Biopolttoaineiden saatavuus ja hankintalogistiikka Kaakkois-Suomessa" -hankkeen tavoitteena oli tuottaa ajantasaista ja paikkaan sidottua tietoa energiatuotantoon soveltuvan biomassan saatavuudesta ja biomassapotentiaalin tehokkaan käytön mahdollistavasta logistiikkajärjestelmästä Kaakkois-Suomen alueella. Tarkastelussa mukana olleet polttoaineet eli metsä- ja peltobiomassat sekä turve ovat ns. paikallisia polttoaineita, joiden hankinta tapahtuu maaseudulta, ensisijaisesti mahdollisimman läheltä kutakin käyttöpaikkaa. Hankkeessa tutkittiin mahdollisuuksia lisätä paikallista polttoaineenhankintaa, kuljetusmääriä ja -kalustoa järkevästi 2010-luvulla toteutettavan energiapolitiikan myötä kasvavan polttoainetarpeen puitteissa. Rautatie- ja vesitiekuljetusten hyödyntämistä logistiikassa tutkittiin kahden tapaustutkimuksen avulla. Tutkittavia asioita olivat myös tuotantoketjujen lisääntyvä työvoimatarve sekä maantieteellisesti laajenevan raaka-ainehankinnan kasvihuonekaasupäästöistä aiheutuvat ympäristövaikutukset. Tärkeimpinä tuloksina saatiin tietoa siitä, kuinka laajalle alueelle biopolttoaineiden hankinta eri asiantilojen vallitessa Kaakkois-Suomen alueella ulottuu, ja millaisia hankintalogistiikkaan liittyviä ratkaisuja voidaan ottaa käyttöön alueellisen polttoainepulan muodostuessa. Logistiikan kannalta Kaakkois-Suomen etuja ovat monipuoliset kuljetusverkostot, mutta toisaalta varsinkin hyvät yhteydet ulkomaille rajoittavat paikallisesti investointiaktiivisuutta bioenergian tuotanto- ja käsittelykaluston osalta. Lisäksi maaseudun yrittäjien keskuudessa epävarmuutta aiheuttavat heilahtelevat raakapuumarkkinat ja muuttuva energiatukipolitiikka.

Rukoile ja työtä tee. Onni Puhakan kehitys innovaattorista oman tien kulkijaksi

Pray and work. The development of Onni Puhakka: from innovator to nonconformist This ethnological biographical study examines the modernization which began in the mid-1800s, continued into the mid-1900s, and has changed Finnish society in many ways. This era has been studied on a general level quite extensively, but this work explores the life and everyday experiences of Onni Puhakka (1870−1955), a farmer who spent most of his life in the town of Liperi. The goal is to find new perspectives on the development of the modernization process in society through the experiences of an individual. In this study, a central theme is the rural co-operative movement represented in Finland by Pellervo as well as its development in this country and as a significant undertaking in Onni Puhakka’s life. The co-operative movement was one of the most significant sectors affecting modernization in rural communities. The main character in the study is the grandfather of the present author, and thus this research belongs to the newly accepted ethnological research tradition of studying one’s own community. Written documents, mainly collected and preserved by Onni Puhakka himself during his lifetime, form the research material. The material consists mainly of Puhakka’s extensive correspondence, personal notes and diaries, documents related to his farm, and photographs taken by him. Earlier research and other written material examining the general development of the period were used to provide a background for the study. The co-operative movement formed a comprehensive ideology for Onni Puhakka, in which the possibilities for the development of both individuals and the community were combined. His life was based on a religious conviction, and he felt that the co-operative movement was the application of Christian love for one’s neighbour in practice. At the beginning of his active working career, Puhakka was an innovator, a reformer at the forefront of progress, but quite soon he became a sworn critic of the development of the co-operative movement in particular. One of Puhakka’s criticisms of the co-operative movement was the shifting of decision-making power to professional managers and central organizations, far from the reach of local actors. A fundamental reason for his dissatisfaction was the development within the co-operative movement in which the ideological background was forgotten, and economic goals and making a profit took an excessive significance. This assessment of the co-operative movement made by Onni Puhakka and his predictions about its development were not unfounded. This has been shown by several studies examining the development of both the Pellervo and working class cooperative movements. The professionalization of management, managerialism, as well as the direct links between professional managers of local co-operatives and central organizations have lead to the situation in which fewer and fewer people make the decisions, and management has as its goal economic success and growth. Co-operative enterprises that have grown in size have become estranged from the everyday life of their members. Instead of taking care of relations with the membership of the co-op, competitive ability and the market share have become the most important concerns of the management. As the membership has become alienated, their interest in large-scale co-ops has also become largely economic. A significant change among the membership of the Pellervo movement occurred at the stage when the co-operative movement shifted from rural areas to urban centres. This meant that the commitment of the membership became much looser than it had been in the farmers’ production and consumer co-ops. From the point of view of its members, the nature of the co-operative movement has become diametrically opposed to its point of departure: the active members who previously formed the subject of the co-operative movement have become the object of the economic activities of that same movement. The co-operative movement has been transformed from the progressive agent of change of its early years into a business activity which no longer has any significant task as a social reformer. This study confirms the observations of the latest research on modernization which states that modernization has not been a straightforward and inevitable development that has lead to the present situation. For example, the criticism directed by Puhakka toward the co-operative movement includes information that shows that a few others who were initially actively involved also criticized the development of the movement. Despite his occasional frustration, Onni Puhakka continued his criticism and attempts to get the co-operative movement to change its course and return to its ‘roots’. In the early years of the cooperative movement he probably did not differ much from the other pioneers in the sense that many of them had adopted and internalized the same values and motive for being involved that he had. However, Puhakka differed from his colleagues in the sense that he was able to believe in what he called the “fundamental values” of the co-operative movement longer than many of them.

Jännitteenkorotin heikkoihin jakeluverkkoihin

Sähkönkulutuksen kasvaessa jakeluverkossa syntyy yhä enemmän jännitteenalenemia, jotka ylittävät sähkön laatustandardin asettamat raja-arvot. Jännitteenalenemista kärsivät etenkin syrjäseuduilla asuvat ihmiset, joiden käyttökohteet sijaitsevat kaukana jakelumuuntajasta. Perinteinen tapa on ollut kasvattaa syöttävän jakelukaapelin poikkipinta-alaa ja vaihtaa jakelumuuntaja suurempaan ongelman ratkaisemiseksi, mutta investointi on kuitenkin kallis eikä välttämättä maksa itseään koskaan takaisin. On myös mahdollista, että aiempaa suuremman muuntajan tyhjäkäyntihäviöillä on huonontava vaikutus järjestelmän energiatehokkuuteen. Tällöin voi olla kokonaistaloudellisesti kannattavampaa liittää sähköverkkoon laite, jolla voidaan korjata jännitteenalenemia. Diplomityössä tutkitaan säästömuuntajaan perustuvaa jännitteenkorotinta, jolla voidaan vähentää jakeluverkon jännitteenalenemien aiheuttamia haittoja. Työssä tutkitaan laitteen eri kytkintopologioita sekä niiden ohjausmenetelmiä, joilla voidaan muuttaa säästömuuntajan käämikierrosmääriä sen ollessa kuormitettuna.

Impact of reliability of supply on long-term development approaches to electricity distribution networks

The Finnish electricity distribution sector, rural areas in particular, is facing major challenges because of the economic regulation, tightening supply security requirements and the ageing network asset. Therefore, the target in the distribution network planning and asset management is to develop and renovate the networks to meet these challenges in compliance with the regulations in an economically feasible way. Concerning supply security, the new Finnish Electricity Market Act limits the maximum duration of electricity supply interruptions to six hours in urban areas and 36 hours in rural areas. This has a significant impact on distribution network planning, especially in rural areas where the distribution networks typically require extensive modifications and renovations to meet the supply security requirements. This doctoral thesis introduces a methodology to analyse electricity distribution system development. The methodology is based on and combines elements of reliability analysis, asset management and economic regulation. The analysis results can be applied, for instance, to evaluate the development of distribution reliability and to consider actions to meet the tightening regulatory requirements. Thus, the methodology produces information for strategic decision-making so that DSOs can respond to challenges arising in the electricity distribution sector. The key contributions of the thesis are a network renovation concept for rural areas, an analysis to assess supply security, and an evaluation of the effects of economic regulation on the strategic network planning. In addition, the thesis demonstrates how the reliability aspect affects the placement of automation devices and how the reserve power can be arranged in a rural area network.

Joukkoliikenteen hiljaisen ajan palvelutaso Keski-Uudellamaalla

Joukkoliikenteen palvelutasomäärittely perustuu vuonna 2009 voimaan astuneeseen joukkoliikennelakiin, joka velvoitti toimivaltaisia viranomaisia määrittelemään toimivalta-alueensa joukkoliikenteelle tavoitteellisen palvelutason vuoden 2011 loppuun mennessä. Palvelutaso määriteltiin Liikenneviraston kriteeristön mukaisesti. Määrittelytyön aikana Keski-Uudellamaalla nousi esiin hiljaisen ajan liikenteen tarjonnan heikkous palvelutasotavoitteisiin nähden. Hiljaisena aikana liikenteen kysyntä on vähäistä. Liikenteen hoitaminen on kuitenkin kallista eikä se onnistu nykyisin ilman yhteiskunnan tukea. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää hiljaisen ajan merkitystä joukkoliikenteen käyttöön yleensä, kustannustehokkainta tapaa hoitaa joukkoliikenne hiljaisena aikana ja sitä miten palvelutasotavoitteita tulee miettiä tarkemmin hiljaisen ajan osalta. Työssä tarkasteltiin kolmea Keski-Uudenmaan taajamaa, ja esitettiin näille ratkaisut hiljaisen ajan liikenteen hoitamisesta. Nykyiset palvelutasokriteerit on määritetty ruuhkalähtöisesti. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan suositella, että liikenteen suunnittelussa olisi syytä siirtyä runkoajatteluun. Suunnittelun tulisi lähteä välttämättömistä vuoroista eli vuoroista, joilla taataan sujuva arki joukkoliikennettä käyttämällä. Lähtökohtana tulisi siis olla hiljaisin aika eli keskikesä. Tämän liikenteen rungon päälle voidaan rakentaa täydentävää liikennettä tarpeen eli kysynnän mukaan. Keski-Uudellamaalla hiljaisen ajan liikenteen ja myös liikenteen rungon tulisi muodostua juna-asemille ajettavasta liityntäliikenteestä. Johtopäätöksissä esitetään tarpeet palvelutasokriteerien tarkistamisesta ja lisätutkimuksista. Suurimmat tarkistustarpeet ovat määrällisissä kriteereissä, mutta hiljaisena aikana korostuvat myös laadulliset kriteerit: informaatio ja yhtenäinen lippujärjestelmä.

Characteristics of urban heat island (UHI) in a high latitude coastal city - a case study of Turku, SW Finland

The term urban heat island (UHI) refers to the common situation in which the city is warmer than its rural surroundings. In this dissertation, the local climate, and especially the UHI, of the coastal city of Turku (182,000 inh.), SW Finland, was studied in different spatial and temporal scales. The crucial aim was to sort out the urban, topographical and water body impact on temperatures at different seasons and times of the day. In addition, the impact of weather on spatiotemporal temperature differences was studied. The relative importance of environmental factors was estimated with different modelling approaches and a large number of explanatory variables with various spatial scales. The city centre is the warmest place in the Turku area. Temperature excess relative to the coldest sites, i.e. rural areas about 10 kilometers to the NE from the centre, is on average 2 °C. Occasionally, the UHI intensity can be even 10 °C. The UHI does not prevail continuously in the Turku area, but occasionally the city centre can be colder than its surroundings. Then the term urban cool island or urban cold island (UCI) is used. The UCI is most common in daytime in spring and in summer, whereas during winter the UHI prevails throughout the day. On average, the spatial temperature differences are largest in summer, whereas the single extreme values are often observed in winter. The seasonally varying sea temperature causes the shift of relatively warm areas towards the coast in autumn and inland in spring. In the long term, urban land use was concluded to be the most important factor causing spatial temperature differences in the Turku area. The impact was mainly a warming one. The impact of water bodies was emphasised in spring and autumn, when the water temperature was relatively cold and warm, respectively. The impact of topography was on average the weakest, and was seen mainly in proneness of relatively low-lying places for cold air drainage during night-time. During inversions, however, the impact of topography was emphasised, occasionally outperforming those of urban land use and water bodies.

Vahinkoeläinsodasta psykologiseen omistajuuteen. Petokonfliktien historiallinen tausta ja nykypäivän hallinta

Suurpetojen kannanhoitoon, ja etenkin suden kannanhoitoon liittyvä monitahoinen konfl ikti esiintyy jännitteinä paikallisyhteisöjen ja keskushallinnon, maaseudun ja kaupunkien sekä maallikoiden ja tutkijoiden välillä. Suurpetopolitiikan legitimiteettikriisi näkyy kansallisen kannanhoidon tavoitteiden ja toimenpiteiden kiistämisenä passiivisin ja aktiivisin toimin. Tällä ajankohtaisella ongelmalla on mittavat historialliset juuret. Luonnon ja ihmisen välinen suhde on ollut jatkuvaa tasapainottelua konfl iktien ja niiden hallinnan kanssa, ja suurpedot ovat väistämättä olleet konfl iktin keskiössä lajityypillisten piirteidensä vuoksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena on osoittaa ympäristöhistoriallisen tutkimusotteen kautta suomalaisen vahinkoeläinhistorian keskeiset toimet ja toimijat, sekä ymmärtää vahinkoeläinten kannanhoidon tavoite- ja toimenpideasettelun vaikutukset eläinpopulaatioihin historiallisessa ja ekologisessa kontekstissa. Tutkimuksen toinen tavoite on tuottaa synteesi nykypäivän suurpetojen kannanhoidon tavoite- ja toimenpiteiden tarkoituksenmukaisuudesta ja vaikuttavuudesta historiallisessa kontekstissa ja esittää uudenlainen lähestymismalli sosiaalisesti kestävämmälle suurpetopolitiikalle. Vahinkoeläinhistoriaa käsitellään deduktiivisella ja rekonstruktiivisella tutkimusotteella käyttäen aineistona lakitekstejä, maksettuja tapporahoja, sanomalehtikirjoituksia, sidosryhmien kirjoituksia sekä eläintieteellisiä julkaisuja. Etenkin laeissa ja asetuksissa eri eläimistä asetetut tapporahat ja toisaalta saalistilastojen perusteella maksetut palkkiot on nostettu tässä tutkimuksessa merkittävään rooliin asenteiden tulkinnan välineenä. Tarkastelu ulotetaan nisäkkäiden lisäksi myös lintuihin, jotka ovat edellä mainitun aineiston valossa olleet merkittävä vainottu eläinryhmä. Nykypäivän petokonfl iktin tarkastelussa keskiöön nostetaan suurpetoasenteet, niiden muodostuminen ja vaikutus suurpetopolitiikan tavoitteiden ja toimenpiteiden kiistämisessä. Suurpetopolitiikan legitimiteettikriisiä tarkastellaan paikallisten uhmakkuutena hallintoa kohtaan ja tulkinta keinoista puuttua sosiopoliittiseen rikokseen rakennetaan tätä ajatusta vasten. Suurpetojen salakaatajat toimivat yhteisönsä puolesta ja saavat tukensa toimilleen yhteisöltään. Sosiopoliittinen rikos ei siten ole ainoastaan salakaatajien vaan sen sijaan yhteisön yhteinen. Salakaatajat ja paikallisyhteisö pyrkivät häivyttämään yhteiskunnassa viranomaisten ja sidosryhmien taholta toimintaan liittämää stigmaa ja siten oikeuttamaan tekonsa vallitsevissa olosuhteissa. Arvoristiriitoihin perustuvat konfl iktit ovat haasteellisia hallita ja lähtökohtana on oltava ymmärrys siitä, että etenkin suteen liittyvät jännitteet ja ristiriidat ihmisten välisissä suhteissa ovat väistämättömiä. Tunnistamalla historiallisen aineiston merkittävyys nykypäivän ongelmakeskeisen kannanhoidon ratkaisun tietopohjana on mahdollista rakentaa sosiaalisesti kestävämpää suurpetojen kannanhoitoa. Tässä väitöskirjatyössä painotetaan suurpetoihin liittyen ajatusta, jonka mukaan paikallisilta suurpetoalueilla eläviltä ihmisiltä tai sidosryhmien edustajilta ei edellytetä arvomaailman muuttumista, vaan hyväksytään heidän käsityksensä suurpetojen roolista vahingontekijöinä. Sen sijaan vahvistetaan suurpetojen välineellistä roolia paikallisyhteisöjen resurssina ja oleellisten sidosryhmien roolia yhteisön toimijoina psykologisen omistajuuden rakentamisen kautta. Suurpetojen kestävä kannanhoito vaatii siten riistahallinnon toimintakulttuurin muutosta ja uudenlaista suhdetta yhteiskunnan eri toimijoihin.

Geochemistry and water quality of Lake Qarun, Egypt

Water geochemistry is a very important tool for studying the water quality in a given area. Geology and climate are the major natural factors controlling the chemistry of most natural waters. Anthropogenic impacts are the secondary sources of contamination in natural waters. This study presents the first integrative approach to the geochemistry and water quality of surface waters and Lake Qarun in the Fayoum catchment, Egypt. Moreover, geochemical modeling of Lake Qarun was firstly presented. The Nile River is the main source of water to the Fayoum watershed. To investigate the quality and geochemistry of this water, water samples from irrigation canals, drains and Lake Qarun were collected during the period 2010‒2013 from the whole Fayoum drainage basin to address the major processes and factors governing the evolution of water chemistry in the investigation area. About 34 physicochemical quality parameters, including major ions, oxygen isotopes, trace elements, nutrients and microbiological parameters were investigated in the water samples. Multivariable statistical analysis was used to interpret the interrelationship between the different studied parameters. Geochemical modeling of Lake Qarun was carried out using Hardie and Eugster’s evolutionary model and a model simulated by PHREEQC software. The crystallization sequence during evaporation of Lake Qarun brine was also studied using a Jänecke phase diagram involving the system Na‒K‒Mg‒ Cl‒SO4‒H2O. The results show that the chemistry of surface water in the Fayoum catchment evolves from Ca- Mg-HCO3 at the head waters to Ca‒Mg‒Cl‒SO4 and eventually to Na‒Cl downstream and at Lake Qarun. The main processes behind the high levels of Na, SO4 and Cl in downstream waters and in Lake Qarun are dissolution of evaporites from Fayoum soils followed by evapoconcentration. This was confirmed by binary plots between the different ions, Piper plot, Gibb’s plot and δ18O results. The modeled data proved that Lake Qarun brine evolves from drainage waters via an evaporation‒crystallization process. Through the precipitation of calcite and gypsum, the solution should reach the final composition "Na–Mg–SO4–Cl". As simulated by PHREEQC, further evaporation of lake brine can drive halite to precipitate in the final stages of evaporation. Significantly, the crystallization sequence during evaporation of the lake brine at the concentration ponds of the Egyptian Salts and Minerals Company (EMISAL) reflected the findings from both Hardie and Eugster’s evolutionary model and the PHREEQC simulated model. After crystallization of halite at the EMISAL ponds, the crystallization sequence during evaporation of the residual brine (bittern) was investigated using a Jänecke phase diagram at 35 °C. This diagram was more useful than PHREEQC for predicting the evaporation path especially in the case of this highly concentrated brine (bittern). The predicted crystallization path using a Jänecke phase diagram at 35 °C showed that halite, hexahydrite, kainite and kieserite should appear during bittern evaporation. Yet the actual crystallized mineral salts were only halite and hexahydrite. The absence of kainite was due to its metastability while the absence of kieserite was due to opposed relative humidity. The presence of a specific MgSO4.nH2O phase in ancient evaporite deposits can be used as a paleoclimatic indicator. Evaluation of surface water quality for agricultural purposes shows that some irrigation waters and all drainage waters have high salinities and therefore cannot be used for irrigation. Waters from irrigation canals used as a drinking water supply show higher concentrations of Al and suffer from high levels of total coliform (TC), fecal coliform (FC) and fecal streptococcus (FS). These waters cannot be used for drinking or agricultural purposes without treatment, because of their high health risk. Therefore it is crucial that environmental protection agencies and the media increase public awareness of this issue, especially in rural areas.

Sensor communication in Smart cities and regions: An efficient IoT-based remote health monitoring system

Recent advances in Information and Communication Technology (ICT), especially those related to the Internet of Things (IoT), are facilitating smart regions. Among many services that a smart region can offer, remote health monitoring is a typical application of IoT paradigm. It offers the ability to continuously monitor and collect health-related data from a person, and transmit the data to a remote entity (for example, a healthcare service provider) for further processing and knowledge extraction. An IoT-based remote health monitoring system can be beneficial in rural areas belonging to the smart region where people have limited access to regular healthcare services. The same system can be beneficial in urban areas where hospitals can be overcrowded and where it may take substantial time to avail healthcare. However, this system may generate a large amount of data. In order to realize an efficient IoT-based remote health monitoring system, it is imperative to study the network communication needs of such a system; in particular the bandwidth requirements and the volume of generated data. The thesis studies a commercial product for remote health monitoring in Skellefteå, Sweden. Based on the results obtained via the commercial product, the thesis identified the key network-related requirements of a typical remote health monitoring system in terms of real-time event update, bandwidth requirements and data generation. Furthermore, the thesis has proposed an architecture called IReHMo - an IoT-based remote health monitoring architecture. This architecture allows users to incorporate several types of IoT devices to extend the sensing capabilities of the system. Using IReHMo, several IoT communication protocols such as HTTP, MQTT and CoAP has been evaluated and compared against each other. Results showed that CoAP is the most efficient protocol to transmit small size healthcare data to the remote servers. The combination of IReHMo and CoAP significantly reduced the required bandwidth as well as the volume of generated data (up to 56 percent) compared to the commercial product. Finally, the thesis conducted a scalability analysis, to determine the feasibility of deploying the combination of IReHMo and CoAP in large numbers in regions in north Sweden.