Sähkökoneiden etädiagnostiikan kenttätason tiedonsiirtotarpeen arviointi ja instrumentoinnin kehittäminen

Tässä diplomityössä tarkastellaan sähkökoneiden tyypillisiä vikoja ja joitain näiden havaitsemiseen käytettäviä mittauksia ja analyysejä; mittausten tuottamaa tietomäärää arvioidaan. Muutamia teollisuuslaitoksissa käytettyjä väyliä ja tiedonsiirtoprotokollia esitellään, ja analysoidaan kunnonvalvonnan mittauksien siirtämisen näillä väylillä vaatimaa väylän datansiirtonopeutta. Valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa arvioidaan kunkin väylän/protokollan tapauksessa. Työssä esitellään ratkaisuja sähkökoneiden etädiagnostiikan tiedonsiirron toteuttamiseksi ja arvioidaan valvottavien sähkökoneiden määrän ylärajaa kussakin tapauksessa. Lisäksi työssä suunnitellaan ja toteutetaan kunnonvalvonnan mitta-antureiden kanssa käytettävä mittaustiedon keräily-yksikkö. Keräily-yksikön sisältävä kunnonvalvonnan ja etädiagnostiikan tiedonkeruu- ja tiedonsiirtojärjestelmä asennetaan kahteen pilot-kohteeseen: sellutehtaalle ja pienvesivoimalaan.

Metsäteollisuuden jätevesien häiriöpäästöt ja niihin varautuminen. CASE: Kaakkois-Suomi

Metsäteollisuuden jätevesien normaaleja jatkuvia päästöjä hallitaan yhä paremmin. Tästä syystä niin sanottujen häiriöpäästöjen merkitys vesien kuormittajana kasvaa. Työssä tarkasteltiin 14 Kaakkois-Suomen metsäteollisuuden toiminnanharjoittajan jätevesien häiriöpäästöjä.Työn tavoitteena oli selvittää minkälaisia ja kuinka paljon poikkeuksellisia tilanteita on viime vuosina esiintynyt. Työssä selvitettiin mitkä syyt olivat aiheuttaneet häiriöpäästöjä, mitä vaikutuksia häiriöillä oli jätevesipäästöihin sekä kuinka tilanteissa oli toimittu. Työn teoriaosassa tarkasteltiin metsäteollisuuden tuotantoprosessien ja jätevedenpuhdistuksen mahdollisia häiriöpäästölähteitä sekä niiden ominaispiirteitä. Lisäksi tarkasteltiin häiriöpäästöjen vaikutuksia ja seurauksia toiminnanharjoittajien ja lupaviranomaisten näkökulmasta sekä kuinka häiriöpäästöihin tulee lainsäädännön ja ympäristöjärjestelmien mukaan varautua. Tutkimusosio koostui toiminnanharjoittajille lähetetystä häiriöpäästökyselystä, viranomaisille lähetetyistä häiriöpäästöilmoituksista sekä VAHTI –tietokannan vesipäästötiedoista. Kaikilla toiminnanharjoittajilla esiintyi häiriöpäästöjä. Häiriöpäästöt aiheuttivat lupaehtojen ylityksiä vuosina 1998-2003 yhteensä 66 kappaletta. Suurimpana syynä häiriöpäästöihin olivat prosessihäiriöt. Useimmiten häiriöpäästöt olivat usean eri syyn summa. Häiriöpäästöjen ilmoittamiskäytäntö viranomaisille vaihtelee, vaikka lupaehdoissa häiriö- ja poikkeustilanteet on määritelty kaikille lähes samalla tavalla. Jotkut ilmoittavat kaikista päästölisäyksistä, kun taas toiset ainoastaan merkittävistä. Osa ilmoittaa häiriöpäästöistä puhelimitse, jolloin ilmoituksesta ei jää kirjallista dokumenttia. Kaikista lupaehtojen ylityksistä ei ole tehty kirjallista ilmoitusta. Lupaehdoissa on häiriö- ja poikkeustilanteet määritelty sen verran suppeasti, että toiminnanharjoittajat soveltavat niitä haluamallaan tavalla. Valvontaviranomaiset puuttuvat häiriötilanteisiin lähinnä kehottamalla toiminnanharjoittajia poistamaan häiriötilanteet. Viranomaiset eivät ole määränneet toiminnan keskeyttämistä häiriöpäästöjen poistamiseksi. Yhdestä häiriöpäästöstä on tehty rikosilmoitus.

Sellutehtaan varavoimajärjestelmän mitoitus ja teknistaloudellinen vertailu 400 ja 690 voltin jännitteillä

Tämän diplomityön tarkoitus on selvittää pienjakelujännitteen nostosta aiheutuvia vaikutuksia sellutehtaan varavoimaverkossa. Työn alussa esitellään varavoimaverkkoon kuuluvia osia, selvitetään erilaisten kuormien vaikutusta varavoimaverkon sähkön laatuun sekä kuormien jakoa varmennettuihin verkkoihin. Seuraavaksi suunnitellaan kaksi keskitettyä varavoimaverkkomallia eri pienjakelujännitteillä. Mallien nimellisjännitteet ovat 400 V ja 690 V. Varavoimaverkkomallien kuormat ja osastojen väliset etäisyydet on otettu valmiista sellutehtaista. Tässä diplomityössä painotutaan erityisesti varavoimaverkkomallien mitoitukseen ja jakelujännitteen nostosta aiheutuvien vaikutusten teknistaloudelliseen vertailuun. Vertailu tehdään keskijännitekojeiston ja varavoimakeskusten välisellä alueella, johon kuu-luvat jakelumuuntaja, varavoimakone, varavoimapääkeskus, kiskosillat, jakelukaapelit, kytkinvaroke- ja katkaisijalähdöt sekä mahdolliset välimuuntajat. Varavoimaverkkojen välisessä kustannusvertailussa käytetään nykyarvomenetelmää.

Suunnitelma lähiverkon toteuttamiseksi oppilaitoksessa

Lähiverkkojen tehtävänä on toimia alustana useille eri tekniikoille ja palveluille. Verkossa liikkuu dataliikenteen lisäksi myös puhetta ja kuvaa. Lähiverkko mahdollistaa oheislaitteiden, kuten tiedostopalvelimien ja tulostimien, jakamisen ja käyttämisen koko lähiverkon alueelta. Organisaation lähiverkkoja voidaan yhdistää teleoperaattoreiden toimesta joten on vaikeaa enää määritellä lähiverkkoa tarkasti. Työssä on käyty läpi Ethernet-tekniikan peruselementit ja verkkotopologiat. Selvitystyö kattaa koko Ethernetin kehityshistorian jaetun media väylästä nykyaikaiseen täysin kytkentäiseen Ethernettiin asti sekä sen eri kaapelointimahdollisuudet. Verkoissa liikennöintiin ja valvontaan tarvittavien protokollien ja palveluiden toiminta on esitelty, samoin kuin tyypillisempien verkon aktiivilaitteiden toiminta. Verkon nykytilan kartoituksen kautta lopputuloksena esitetään uuden verkon fyysinen rakenne sekä verkon toiminnan kannalta keskeisimmät palvelut. Verkon fyysinen rakenne perustuu yleiskaapelointistandardiin EN 50173-1. Verkossa tapahtuvan ja verkkoon kohdistuvan opetuksen erityispiirteistä ja ongelmista esitetään ratkaisut niin teknisistä kuin tietoturvallisuuden näkökohdista . Kustannusarviossa keskitytään verkon komponenttien hintoihin ja tehdään vertailu kahden eri kytkimen hinnoista ja ominaisuuksista. Johtopäätöksissä pohditaan verkonsuunnittelun uusia suuntia SAN-verkkojen näkökulmasta.

IGBT:N KYLLÄSTYSVALVONTA

Tässä työssä on tutkittu IGBT-modulin kyllästysvalvontaa. Periaatteellisena erona yleisesti käytössä olevaan IGBT:n kyllästysvalvontamenetelmään on valvonnan perustuminen IGBT-modulin läpi kulkevaan virtaan, sen yli olevan jännitteen mittaamisen asemesta. IGBT-modulin läpi kulkeva virta aiheuttaa pienen jännitehäviön IGBT-modulin sisällä olevassa DC-miinuskiskossa. Jännitehäviön suuruus riippuu modulin läpi kulkevan virran suuruudesta. Jännitehäviö voidaan mitata kahden mittapisteen välisenä jännite-erona. Kun jännite-ero mittapisteiden välillä kasvaa tarpeeksi suureksi, IGBT:n voidaan olettaa olevan oikosulussa ja laukaisu voidaan suorittaa. Kyllästystilan havaitsemista kuitenkin vaikeuttaa se, että kyseisen DC-miinuskiskon läpi kulkee moottorivirta. Moottorivirran aiheuttamat jännite-erot on pystyttävä erottamaan luotettavasti oikosulkutilanteesta. Lisäksi komponentin ylikuormitettavuusvaatimukset lisäävät kytkennän toteuttamisen vaikeutta. Komponenttia voidaan hetkellisesti ylikuormittaa moninkertaisella nimellisvirralla eikä tämäkään tilanne saa johtaa laukaisuun.Kyllästysvalvonta toteutetaan taajuusmuuttajaan, joka on tunnetusti varsin häiriöinen ympäristö. DC-miinuskiskon mittapisteiden välissä on tämän johdosta havaittavissa virrasta riippuvan jännite-eron lisäksi erittäin voimakkaita kytkentäilmiöistä johtuvia häiriöitä. Myös muiden IGBT-modulien kytkentäilmiöistä johtuvat häiriöt kytkeytyvät kyllästysvalvontakytkentään ja vaikeuttavat osaltaan sen toteuttamista.

Test automation of digital mammography device

Testing of a complex software is time consuming. Automated tools are available quite a lot for desktop applications, but for embedded systems a custom-made tool is required Building a complete test framework is a complicated task. Therefore, the test platform was built on top of an already existing tool, CANoe. CANoe is a tool for CAN bus analysis and node simulation. The functionality of CANoe was extended with LabVIEW DLL. The LabVIEW software was used for simulating hardware components of the embedded device As a result of the study, a platform was created where tests could be automated. Of the current test plan, 10 percent were automated and up to 60 percent could be automated with the current functionality.

Time-lapse -intervallikuvaaminen

Miltä sinusta tuntuisi nähdä vanhenevasi viisikymmentä vuotta minuutissa? Time-lapse -kuvaus on nykytekniikalla ainoa keino ihmisille matkustaa ajassa. Tällä kuvaustavalla on mahdollista hidastaa elämää tai vastaavasti nopeuttaa sitä. Tämän opinnäytetyön tarkoituksena on käydä läpi ne keinot ja tekniikat kuinka time-lapse -kuvia voidaan tehdä. Työn tavoitteena on ollut ymmärtää time-lapse -kuvaamista ja tutustua eri efekteihin, joita voi tehdä intervallikuvauksen avulla. Työhön on tehty kuvamateriaalia kirjallisen osan tueksi, jotta lukijan olisi mahdollisimman helppo ymmärtää kuvaustapaa. Työhön on tehty kaavoja ja kuvia, jotka antavat lukijalle mahdollisuuden myös kokeilla kuvien ottamista. Työssä on kerrottu kuvien ottamisesta ja siinä helposti tehtävistä virheistä, jotta lukijan ei tarvitsisi omissa kokeiluissaan ajaa samoihin ansoihin, kuin opinnäytetyötä tehdessä on ajettu. Time-lapse -kuvaaminen on kiehtova tapa tuoda kaikki valokuvauksen keinot elokuvaan. Tämä työ on tehty sitä varten, että tekijä itse on syventänyt ymmärrystään kuvaustapaan ja siksi, että lukija voisi suunnitella kuvauksiaan monipuolisemmin. Tämä työ käy time-lapse -kuvaamisen pinnalla. Syvemmällä kuvaustavan sisällä on miljoonia keinoja, joita on mahdollista löytää, kokeilla ja käyttää. Tämän työn tarkoituksena on olla alku matkalle, joka vie mukanaan kokeilemaan uusia keinoja, joita ei ehkä kuvien digitaalisuuden tuomien mahdollisuuksien myötä ole vielä edes löydetty.

Computing the persistent homology of range images with alpha shapes

Laser scanning is becoming an increasingly popular method for measuring 3D objects in industrial design. Laser scanners produce a cloud of 3D points. For CAD software to be able to use such data, however, this point cloud needs to be turned into a vector format. A popular way to do this is to triangulate the assumed surface of the point cloud using alpha shapes. Alpha shapes start from the convex hull of the point cloud and gradually refine it towards the true surface of the object. Often it is nontrivial to decide when to stop this refinement. One criterion for this is to do so when the homology of the object stops changing. This is known as the persistent homology of the object. The goal of this thesis is to develop a way to compute the homology of a given point cloud when processed with alpha shapes, and to infer from it when the persistent homology has been achieved. Practically, the computation of such a characteristic of the target might be applied to power line tower span analysis.

Matalakompleksisen palvelupyyntömallin kehittäminen palveluväylää hyödyntäviin järjestelmäintegraatioihin

Tässä työssä kehitetään yleiskäyttöinen palvelupyyntömalli, jonka avulla Lahden kaupungin Lahti Fenix –projektin Kuntalaistilijärjestelmän palveluväylän kautta voidaan kutsua järjestelmän tietokantatasoa tai muita palveluväylän avulla integroituja järjestelmiä. Työn tavoitteena oli suoraviivaistaa järjestelmäintegraatioihin liittyvien palveluiden kehittämistä suunnittelemalla sellainen palvelupyyntömuodostin, joka ei sisällä staattisia viittauksia jossakin tietyssä palvelussa käytettäviin luokkiin tai muihin ominaisuuksiin. Työssä hyödynnettiin Java-kielen kehittyneitä ominaisuuksia; reflektiivistä ohjelmointia, geneeristä ohjelmointia ja Java-virtuaalikoneen metodipinon lukemista. Tavoitteen saavuttamista mitattiin käyttäen avuksi McCaben syklomaattista kompleksisuutta ja metodeissa käytettyä rivimäärää. Työ aloitettiin joulukuussa 2008 ja saatiin valmiiksi helmikuussa 2009. Työn tuloksena syntyi toimiva, syklomaattiselta kompleksisuudeltaan matala ja helppokäyttöinen palvelukutsumuodostin.

Palveluväylää hyödyntävät järjestelmäintegraatiot

Tässä työssä kuvataan Lahti Fenix Kuntalaistilijärjestelmän ja Tekla Xcity-järjestelmän välille toteutetun järjestelmäintegraation eri vaiheet. Kuntalaistilijärjestelmä on Lahden kaupungin Fenix-hankkeessa kehitteillä oleva sähköinen palvelualusta, jota pitkin kuntalaisille tarjotaan erilaisia kunnallisia palveluja, kuten vastaanottoaikoja hammaslääkärille. Tekla Xcity on kuntien ja kaupunkien käyttöön tarkoitettu järjestelmä, josta on mahdollista hakea esimerkiksi henkilö- ja paikkatietoja. Aluksi työssä esitellään lyhyesti erilaisia tapoja toteuttaa järjestelmäintegraatioita. Seuraavaksi kiinnitetään erityistä huomiota niin sanottuihin web-palveluihin, joiden etuja ja haittoja arvioidaan käytännön esimerkin kautta. Tässä pidetään viitekehyksenä Kuntalaistilijärjestelmää ja siinä käytettyä palvelukeskeistä arkkitehtuuria. Arkkitehtuurin ja viestiliikenneratkaisujen arvioinnin jälkeen siirrytään käytännön osuuteen, jossa itse järjestelmäintegraatio toteutetaan. Järjestelmäintegraatio toteutetaan käyttäen avoimen lähdekoodin palveluväylää ja sille saatavissa olevia viestintäkehyksiä. Integraation eri vaiheissa tutustutaan erilaisiin viestiliikenneprotokolliin ja niiden käyttöön valittujen viestintäkehysten kanssa. Kunkin protokollan toimivuus varmennetaan analysoimalla integraatioon liittyvien komponenttien ja päätepisteiden välistä tietoliikennettä.

Junan matkustajainformaatiojärjestelmän ohjaaminen

Matkustajat pitävät junissa annettavaa informaatiota entistä tärkeämpänä. Tähän haasteeseen pyritään vastaamaan rutiinikuulutusten, kuten asemille tulokuulutusten, automatisoinnilla. Kuulutukset soitetaan ääneen ja esitetään tekstinä näytöillä. Tällöin annettava informaatio on selkeää ja tasalaatuista myös vieraalla kielellä. Junan tiedot, kuten määränpää ja vaunun myyntinumero, esitetään junan ulkoseinällä ovien vierellä junaan nousevia matkustajia varten. Tässä diplomityössä luodaan yleiskatsaus junaväylään liittyviin standardeihin, TCN-standardiin ja UIC-556-määrelehteen. Yleiskatsauksen lisäksi käsitellään tarkemmin matkustajainformaatiojärjestelmään liittyvät osat. Tutustumme myös UIC-176-määrelehteen, joka käsittelee matkustajainformaatiojärjestelmän näyttöjä. Luomme yleiskatsauksen EKE-Elektroniikka Oy:n kehittämään modulaariseen junanhallintajärjestelmään. Työssä suunnitellaan asiakkaan ja standardien vaatimusten pohjalta matkustajainformaatiojärjestelmä, joka on integroitu junanhallintajärjestelmään. Tekstitiedon välittämiseen vaunusta toiseen käytetään WTB-junaväylää. Siinä kommunikoidaan UIC-556-määrelehden mukaisesti, joka mahdollistaa eurooppalaisen yhteensopivuuden. Työn tuloksena on määritelty järjestelmän fyysinen rakenne, ohjelmistorakenne, vaadittavat tietokannat, tiedon syöttäminen järjestelmälle ja junaväylässä käytettävät telegrammit. Erityishaasteena on ratkaistu tilanne, jossa juna jakautuu matkan varrella useampaan suuntaan.

Pienitaajuinen radiosekoitin

Normaalisti radiovastaanottimet on luokiteltavissa suoriin vastaanottimiin ja superheterodynevastaanottimiin. Jälkimmäistä nimitetään tavallisesti supervastaanottimeksi. Molemman vastaanottimen oleellisiin osiin kuuluu antennin virityspiiri, supervastaanottimelle lisäksi paikallisoskillaattorin virityspiiri, mikä pitää virittää antennipiirin kanssa samanaikaisesti. Pienillä taajuuksilla, taajuudet luokassa kilo-Hertzejä tai pienemmillä, on antennipiirin viritys resonanssipiirin ominaisuuksista johtuen sitä kapeammalla kaistalla ja sitä hitaampaa mitä pienemmällä taajuudella vastaanotto tapahtuu. Lisäksi virityspiiri hyvyysluku Q on vaikea saada sopivaksi, mikäli viritys on muuten käytännöllinen, säädettävä resonanssipiiri. Vaadittaessa kiinteätaajuista viritystä on käytännöllistä hyödyntää sähkömekaanisia osia, siis keraamisia tai kvartsikiteitä. Koska kiteitten ja korkean hyvyysluvun piirin värähtely jatkuu useita värähtelyjaksoja ennen saapuneitten värähtelyjen sammumista, kestää myös kauan aikaa, ennen kuin värähtely piirissä on loppu. Pienitaajuinen resonanssipiiri saavuttaa maksimivirtansa hitaasti, jos hyvyysluku on iso, kun piiri alkaa johtaa resonanssitaajuista virtaa. Tässä työssä pyritään vastaanotinjärjestelyyn ongelmallisen, pientaajuisen virityspiirin käytön välttämiseksi. Toisena tavoitteena on saada aikaan vastaanotto siten, että tietty pienitaajuinen radiotaajuusalue voidaan kokonaisuudessaan vastaanottaa jatkuva-aikaisesti, ilman antennipiirin jatkuvaa virittämistä erillisille taajuuksille. Laaditaan kytkentä, joka mitoitetaan, simuloidaan ja mitataan.

Thylakoid Protein Phosphorylation in Regulation of Photosynthesis

Once the seed has germinated, the plant is forced to face all the environmental changes in its habitat. In order to survive, plants have evolved a number of different acclimation systems. The primary reaction behind plant growth and development is photosynthesis. Photosynthesis captures solar energy and converts it into chemical form. Photosynthesis in turn functions under the control of environmental cues, but is also affected by the growth, development, and metabolic state of a plant. The availability of solar energy fluctuates continuously, requiring non-stop adjustment of photosynthetic efficiency in order to maintain the balance between photosynthesis and the requirements and restrictions of plant metabolism. Tight regulation is required, not only to provide sufficient energy supply but also to prevent the damage caused by excess energy. The very first reaction of photosynthesis is splitting of water into the form of oxygen, hydrogen, and electrons. This most fundamental reaction of life is run by photosystem II (PSII), and the energy required for the reaction is collected by the light harvesting complex II (LHCII). Several proteins of the PSII-LHCII complex are reversibly phosphorylated according to the energy balance between photosynthesis and metabolism. Thylakoid protein phosphorylation has been under extensive investigation for over 30 years, yet the physiological role of phosphorylation remains elusive. Recently, the kinases behind the phosphorylation of PSII-LHCII proteins (STN7 and STN8) were identified and the knockout mutants of these kinases became available, providing powerful tools to elucidate the physiological role of PSII-LHCII phosphorylation. In my work I have used the stn7 and stn8 mutants in order to clarify the role of PSII-LHCII phosphorylation in regulation and protection of the photosynthetic machinery according to environmental cues. I show that STN7- dependent PSII-LHCII protein phosphorylation is required to balance the excitation energy distribution between PSII and PSI especially under low light intensities when the excitation energy transfer from LHC to PSII and PSI is efficient. This mechanism differs from traditional light quality-induced “state 1” – “state 2” transition and ensures fluent electron transfer from PSII to PSI under low light, yet having highest physiological relevance under fluctuating light intensity. STN8-dependent phosphorylation of PSII proteins, in turn, is required for fluent turn-over of photodamaged PSII complexes and has the highest importance upon prolonged exposure of the photosynthetic apparatus to excess light.

Design of an Event Based Messaging System

B2B document handling is moving from paper to electronic networks and electronic domain very rapidly. Moving, handling and transforming large electronic business documents requires a lot from the systems handling them. This paper explores new technologies such as SOA, event-driven systems and ESB and a scalable, event-driven enterprise service bus is created to demonstrate these new approaches to message handling. As an end result, we have a small but fully functional messaging system with several different components. This is the first larger Java-project done in-house, so on the side we developed our own set of best practices of Java development, setting up configurations, tools, code repositories and class naming and much more.

Palveluväylän hyödyntäminen palvelukeskeisessä arkkitehtuurissa

Palvelukeskeinen arkkitehtuuri on uusi tapa rakentaa tietojärjestelmiä. Se perustuu siihen, että logiikasta koostetaan yleiskäyttöisiä palveluita, joita tarjotaan muiden järjestelmän osien käyttöön. Tällöin samoja asioita ei tarvitse toteuttaa moneen kertaan ja järjestelmää voidaan hyödyntää tehokkaasti ja monipuolisesti. Näiden palveluiden hallinnassa voidaan hyödyntää palveluväyliä, eli ESB -tuotteita. Palveluväylät sisältävät erilaisia mekanismeja, joiden avulla palveluihin liittyvää viestiliikennettä voidaan reitittää, muokata ja valvoa eri tavoin. Nykyisissä palvelukeskeisissä toteutuksissa käytetään usein XML -kieleen pohjautuvia Web Service -määrityksiä. Ne tarjoavat ympäristöriippumattoman pohjan, joka täyttää suoraan useita palvelukeskeisen arkkitehtuurin vaatimuksia. Määritysten ympärille on myös paljon valmiita laajennuksia, joiden avulla palveluihin voidaan liittää lisätoiminnallisuutta. Lahden kaupunki lähti Fenix -projektin yhteydessä kehittämään uutta kuntien käyttöön soveltuvaa järjestelmää, joka hyödyntää palvelukeskeisen arkkitehtuurin periaatteita. Järjestelmä jaettiin selkeisiin kerroksiin siten, että käyttöliittymä erotettiin palvelulogiikoista palveluväylän avulla. Tällöin järjestelmä saatiin jaettua loogisiin kokonaisuuksiin, joilla on selkeä rooli. Taustapalvelut hoitavat käsitteiden hallinnan, sekä niihin liittyvät liiketoimintasäännöt. Käyttöliittymäkerros hoitaa tiedon esittämisen ja tarjoaa graafisen, selainpohjaisen käyttöliittymän palveluihin. Palveluväylä hoitaa liikenteen reitittämisen, sekä huolehtii palveluihin liittyvistä käyttöoikeuksista ja tilastoinnista. Lopputuloksena on loputtomiin laajennettavissa oleva järjestelmä, jonka päälle voidaan kehittää erilaisia sähköisiä palveluita kunnan ja sen asukkaiden välille.