Tiedon hajautus johtamisjärjestelmässä ja DDS-teknologia

Verkostokeskeisessä sodankäynnissä tietojärjestelmien suurimpana haasteena on oikean tiedon hajauttaminen oikeaan paikkaan ja aikaan. Tietojärjestelmissä esitettävän ilmatilannekuvan tulee vastata reaalimaailman tilannetta parhaalla mahdollisella tavalla. Ilmatorjunnassa reaaliaikaisuus nousee erityisen suureen rooliin nopeasti liikkuvien kohteiden takia. Tämä diplomityö on tehty Insta DefSec Oy:ssä liittyen johtamisjärjestelmän uudistamishankkeeseen. Työn vaatimuksina olivat standardeihin perustuvat ratkaisut, joista keskeisimmäksi nousi Data Distribution Service -standardi (DDS) ja sen hyödyntäminen osana johtamisjärjestelmän tiedon hajautusta. Työssä esitellään johtamisjärjestelmien tiedon hajautukseen liittyviä haasteita sekä paikallisessa että maantieteellisesti hajautetussa toimintaympäristössä. Työssä toteutettiin liityntäohjelmisto nykyisen ja uuden johtamisjärjestelmän välille. Liityntäohjelmiston tehtävänä on tuottaa reaaliaikaista ilmatilannekuvaa nykyisestä johtamisjärjestelmästä uuteen johtamisjärjestelmään. DDS-standardin toteuttavana välikerrosarkkitehtuurina käytettiin OpenSplice DDS -tuotetta. Valittu teknologia tarjoaa edistykselliset julkaisija–tilaaja-mallin mukaiset menetelmät tiedon reaaliaikaiseen hajauttamiseen. DDS:n arkkitehtuuri ja palvelun laadun mekanismit mahdollistavat tiedon hajautuksen sodanajan johtamisjärjestelmille.

Kestomagneettigeneraattorin lämmönsiirron mallinnus tuulivoimakäytössä

Pyörivien sähkökoneiden suunnittelussa terminen suunnittelu on yhtä tärkeää kuin sähköinen ja mekaaninen suunnittelukin. Tässä diplomityössä tarkoituksena on kehittää ilmajäähdytteisten kestomagneettigeneraattorien laskentaan soveltuva lämmönsiirtymismalli, jolla staattorin lämpötilajakauma voitaisiin selvittää. Kehitetty lämmönsiirtymismalli perustuu kolmiulotteiseen äärellisen erotuksen (finite difference) menetelmään. Malli ottaa huomioon lämmönjohtumisen staattorin aktiiviosissa ja konvektion jäähdytysilmavirtaan. Mallissa on myös yksinkertainen painehäviölaskenta jäähdytysjärjestelmän komponenttien mitoittamista varten. Laskentamallilla lasketaan esimerkkitapauksena 4,3 MW:n kestomagneettigeneraattorin jäähdytystä eri toimintapisteissä. Tuloksia verrataan CFD-mallinnuksen antamiin tuloksiin sekä kokeellisten mittausten antamiin tuloksiin.

Tuotantosuunnan muutos ja tuottavuuden kehittäminen lämmönsiirrintuotannossa

Perinteisen haihdutinkonepajan tuotantosuunnan muutos lämmönsiirtimiin tuo mukanaan muutospaineita koko tilaus-toimitusketjulle. Tämän tutkimuksen tarkoituksena on selvittää tuotantosuunnan muutoksesta aiheutuvat vaatimukset ja luoda suunnitelma vastaamaan vaatimuksiin sekä samalla tuottavuuden kehittämiseen. Tutkimusmetodiikkana käytettiin haastattelu- ja havainnointitutkimusta sekä asiantuntijasuunnittelua. Haastattelu- ja havainnointitutkimuksessa tehtiin nykytila-analyysi ja kartoitettiin kehityskohteet tavoitteiden saavuttamiseksi. Keskeisimpiä osa-alueita tavoitteiden saavuttamiseksi ovat uuden valmistusjärjestelmän suunnittelu, toimenpiteet suunnittelua; tuotantoa; tuotannonsuunnittelua varten, uuden tiimityöskentelymallin luominen ja tuotannon johtamiseen vaadittavat muutokset. Näitä osaalueita käsiteltiin neljässä eri työryhmässä, joiden tuloksien perusteella tehtiin johtopäätökset ja lopulta toteutuskelpoinen suunnitelma. Lisäksi hankkeen kannattavuutta käsiteltiin investointilaskelmilla.

Service oriented archive based on Fedora Commons

Presentation at Open Repositories 2014, Helsinki, Finland, June 9-13, 2014

Julkiset hankinnat energiantuotantoinvestoinneissa

Pöyry Finland Oy:n energialiiketoimintaryhmässä on havaittu viimeisimpien voimalaitostoteutusprojektien yhteydessä, että julkiset hankinnat asettavat tiettyjä pakollisia raameja hankintatoimen johtamiselle. Julkista hankintaa säätelee Suomessa kansallinen hankintalaki, joka on melko heikosti tunnettu. Pöyryllä on tunnistettu tarve selvittää julkisen hankinnan mahdollistamia vaikutuskeinoja hankintatoimessa ja tehdä niistä insinöörin insinöörille rakentama ohjeistus, jota voidaan hyödyntää projektikohtaisena yleisen hankintaohjeen tukena, koskien julkisten hankintojen osuutta. Tässä diplomityössä suoritetaan yleinen katsaus julkisten hankintojen tämän hetkiseen tilanteeseen ja luodaan ohjeistus julkisten hankintojen keskeisimpien vaiheiden läpiviemiselle. Työssä kuvataan julkiselle hankinnalle ominaisimpia vaiheita, joissa tulee noudattaa erityistä tarkkuuta valituksien välttämiseksi. Tarkoituksena on luoda Pöyrylle ohjeistus, miten toimia, kussakin julkisen hankinnan vaiheessa, hankintalain mukaisesti ilman valituksia markkinaoikeuteen. Vuoteen 2016 mennessä on Suomen julkaistava uudistettu kansallinen hankinta lainsäädäntö, perustuen alkuvuonna 2014 uudistettuihin EU:n hankintadirektiiveihin. Tällä hetkellä hankintalaki on hyvin tulkinnanvarainen ja parhaiten vastauksia askarruttaviin kysymyksiin löytyy alan lakia tulkitsevasta kirjallisuudesta. Kirjoittajan projektikokemuksen perusteella, hankintalakiin liittyviin kysymyksiin saa pahimmillaan eri lakia tulkitsevilta asiantuntijoilta hyvinkin erilaisia tulkintoja. Tästä johtuen ei ole ihme, että hankintalakia ei tunneta kovin hyvin niin hankintayksikön kuin osallistuja/tarjoajakandidaatin puolellakaan.

Trukkitraktorin rungon suunnittelu ja laskenta

Tässä työssä suunniteltiin lappeenrantalaisen Astex Oy:n tilauksesta liikkuvan työkoneen runkorakenne. Työ tehtiin Lappeenrannan teknillisen yliopiston teräsrakenteiden laboratoriossa. Suunniteltava rakenne kuului linkkuohjattuun, noin 5000 kg painoiseen trukkitraktoriin. Lähtökohtana rakenteen suunnittelulle olivat tilaajan asettamat rakenteen geometriaan ja suorituskykyyn liittyvät reunaehdot ja rajoitteet. Uuden rakenteen suunnittelussa hyödynnettiin myös tilaajatahon kehittelemää vastaavan tyyppistä prototyyppirakennetta. Rakenteen suunnitteluprosessi koostui neljästä eri vaiheesta. Suunniteltavan rakenteen lähtökohtana olleelle prototyyppirakenteelle suoritettiin koneen käytönaikaisia venymäliuskamittauksia rakenteen kuormitushistorian selvittämiseksi. Mittauksista saatujen tulosten perusteella määritettiin kuormitukset uudelle suunniteltavalle rakenteelle. Määritettyjä kuormituksia hyödyntäen ideoitiin, suunniteltiin ja mallinnettiin uusi tilaajan vaatimuksia vastaava rakenne. Uudelle rakenteelle suoritettiin lujuusanalyysit FE-analyysiä hyödyntäen. Uuden rakenteen suunnittelussa kiinnitettiin huomiota rakenteen hyvään valmistettavuuteen ja suunniteltiin rakenneratkaisut tilaajataholle mahdollisimman optimaalisiksi. Suunnittelu- ja mallinnustyö tehtiin Solidworks 2014 ohjelmistolla. Rakenteen lujuustekniset tarkastelut sisälsivät rakennedetaljien analyyttistä mitoitusta ja laskentaa. FE-laskennalla selvitettiin rakenteen ääri- ja väsymiskestävyys. Laskenta sisälsi koko rakenteen globaaleja tarkasteluja, sekä eri kriittisten rakennedetaljien yksityiskohtaisempia analyysejä. FE-laskennan pääpaino oli rakenteen väsymisanalyyseissä, jotka toteutettiin Hot-Spot- ja särönkasvumenetelmillä. Rakenteen FE-analyysien suorittamisessa käytettiin Femap, NxNastran ja Abaqus-ohjelmistoja.

Evaluation of Location Intelligence exploitation in capital-intensive business

As technology has developed it has increased the number of data produced and collected from business environment. Over 80% of that data includes some sort of reference to geographical location. Individuals have used that information by utilizing Google Maps or different GPS devices, however such information has remained unexploited in business. This thesis will study the use and utilization of geographically referenced data in capital-intensive business by first providing theoretical insight into how data and data-driven management enables and enhances the business and how especially geographically referenced data adds value to the company and then examining empirical case evidence how geographical information can truly be exploited in capital-intensive business and what are the value adding elements of geographical information to the business. The study contains semi-structured interviews that are used to scan attitudes and beliefs of an organization towards the geographic information and to discover fields of applications for the use of geographic information system within the case company. Additionally geographical data is tested in order to illustrate how the data could be used in practice. Finally the outcome of the thesis provides understanding from which elements the added value of geographical information in business is consisted of and how such data can be utilized in the case company and in capital-intensive business.

Architecture for IoT Node and Platform

Only recently, during the past five years, consumer electronics has been evolving rapidly. Many products have started to include “smart home” capabilities, enabling communication and interoperability of various smart devices. Even more devices and sensors can be remote controlled and monitored through cloud services. While the smart home systems have become very affordable to average consumer compared to the early solutions decades ago, there are still many issues and things that need to be fixed or improved upon: energy efficiency, connectivity with other devices and applications, security and privacy concerns, reliability, and response time. This paper focuses on designing Internet of Things (IoT) node and platform architectures that take these issues into account, notes other currently used solutions, and selects technologies in order to provide better solution. The node architecture aims for energy efficiency and modularity, while the platform architecture goals are in scalability, portability, maintainability, performance, and modularity. Moreover, the platform architecture attempts to improve user experience by providing higher reliability and lower response time compared to the alternative platforms. The architectures were developed iteratively using a development process involving research, planning, design, implementation, testing, and analysis. Additionally, they were documented using Kruchten’s 4+1 view model, which is used to describe the use cases and different views of the architectures. The node architecture consisted of energy efficient hardware, FC3180 microprocessor and CC2520 RF transceiver, modular operating system, Contiki, and a communication protocol, AllJoyn, used for providing better interoperability with other IoT devices and applications. The platform architecture provided reliable low response time control, monitoring, and initial setup capabilities by utilizing web technologies on various devices such as smart phones, tablets, and computers. Furthermore, an optional cloud service was provided in order to control devices and monitor sensors remotely by utilizing scalable high performance technologies in the backend enabling low response time and high reliability.

Virranahto ja jänniterasitukset taajuusmuuttajakäytöissä

Nykyiset IGB-transistorit voivat tuottaa jopa 30 ns nousureunoja, jolloin jänniterasitus jakautuu hyvin epätasaisesti käämien ja kierrosten kesken. Tämä ja eristeissä esiintyvät ilmataskut asettavat käämikierrosten välisten eristeiden jännitekestävyyden koetukselle, ja aiheuttavat riskin osittaispurkaukselle. Urassa hajavuon epätasaisen jakauman aiheuttama virranahto on yleensä ollut esillä suurissa koneissa, jotka toimivat 50 Hz:llä. Nykyään taajuusmuuttajien soveltaminen on mahdollistanut nimellistaajuudeltaan satojen hertsien suurnopeuskoneiden käämitysten valmistamisen pyörölangasta, jolloin virranahto tulee merkittäväksi, koska kierroksia on muutama urassa. Työssä mitattiin jännitteen jakautumista 3.5 MW:n tuulivoimageneraattorin segmentissä käyttäen käämitysten syöttöön erilaisia jännitteen nousuaikoja, ja pyrittiin arvioimaan onko kyseinen kone vaarassa kokea osittaispurkauksia elinikänsä aikana. Työssä on myös käsitelty virranahtoa käyttäen finiittielementtimenetelmää simuloimaan ja vertaamaan erilaisia tilanteita käämitystavoissa pyörölankakoneessa. Tämä on myös osittain sovellettavissa muotokuparilla käämittyihin koneisiin. Käämivyyhdin vyyhdenpään alueella tehdyn johdinnipun 180 asteen kierron vaikutusta simuloitiin ja sen aiheuttamaa parannusta varmennettiin käytännön mittauksilla.

Patoturvallisuusopas

Uusi patoturvallisuuslaki (494/2009) tuli voimaan 1.10.2009 ja valtioneuvoston asetus patoturvallisuudesta (319/2010) 5.5.2010. Tämä patoturvallisuusopas korvaa patoturvallisuusohjeet (MMM:n julkaisuja 7/1997), jotka poistuivat käytöstä 1.10.2009. Patoturvallisuusoppaassa esitetty ei ole padon omistajaa sitovaa, vaan oppaan tarkoitus on täydentää ja selventää esimerkein ja selostuksin laissa ja asetuksessa esitettyä. Oppaassa käsitellään padon suunnittelua kuten hydrologista mitoitusta ja padon teknisiä turvallisuusvaatimuksia, padon rakentamista ja käyttöönottoa sekä vahingonvaaraselvitystä, padon omistajan turvallisuussuunnitelmaa sekä padon kunnossapitoa, käyttöä, tarkkailua, vuosi- ja määräaikaistarkastuksia. Padot luokitellaan vahingonvaaran perusteella luokkiin 1, 2 ja 3. Luokittelua ei tarvitse kuitenkaan tehdä, jos patoturvallisuusviranomainen katsoo, että padosta ei aiheudu vaaraa. Jokaiselle luokitellulle padolle on padon omistajan laadittava tarkkailuohjelma, jonka patoturvallisuusviranomainen hyväksyy päätöksellään. Padosta aiheutuvan vahingonvaaran selvittämiseksi 1-luokan padon omistajan on laadittava vahingonvaaraselvitys padosta ihmisille, omaisuudelle ja ympäristölle aihetuvasta vahingonvaarasta. Myös muusta kuin 1-luokan padosta voi patoturvallisuusviranomainen määrätä tehtäväksi vahingonvaaraselvityksen luokittelua varten. Padon omistajan on laadittava 1-luokan padolle turvallisuussuunnitelma onnettomuus- ja häiriötilanteiden varalle. Suunnitelmassa esitetään padon omistajan omatoiminen varautuminen em. tilanteiden varalle. Pelastusviranomainen arvioi tapauskohtaisesti pelastuslain mukaisen suunnitelman laatimistarpeen. Padon omistajan on toimitettava patoturvallisuusviranomaiselle tietojärjestelmään vietäväksi patoturvallisuusasetuksessa mainitut tiedot. Patoturvallisuusviranomaisen ja padon omistajan on säilytettävä kustakin luokitellusta padosta ajantasaiset tulosteet tietojärjestelmästä sekä muut padon turvallisuuden kannalta tärkeät asiakirjat patoturvallisuuskansiossa siten, että ne ovat mahdollisissa häiriötilanteissa nopeasti saatavilla.

Dam safety guide

A new Dam Safety Act (494/2009) came into force on 1st October 2009 and a Government Decree on Dam Safety (319/2010) on 5th May 2010. This Dam Safety Guide replaces the Dam Safety Code of Practice (Publication of the Ministry of Agriculture and Forestry 7/1997), removed from circulation on 1st October 2009. The Dam Safety Guide is not binding on the dam owner; the purpose is to complement and elucidate the relevant law and and decree through examples and descriptions. The Guide takes up questions concerning dam design, for instance hydrological dimensioning and technical safety requirements, dam construction and use, the dam break hazard analysis and the dam owner’s emergency action plan, maintenance, use, monitoring as well as the annual and periodic inspections. Dams are classified according to the hazard they pose into class 1, 2 or 3 dams. The classification is not needed, if, according to the dam safety authority, the dam poses no danger. The owner of a classified dam must prepare a monitoring programme, to be approved by decision of the dam safety authority. To establish the hazard caused by a dam, the owner of a class 1 dam must prepare an analysis of the dam hazard to humans and property as well as to the environment. The dam safety authority may also require a dam break hazard analysis for a dam other than class 1 dam if deemed necessary for classification. The owner of a class 1 dam must prepare a plan of measures in case of emergency or operational failure. The plan shall present the dam owner’s state of preparedness to act on their own initiative in the situations described above. In each case, the rescue authorities make a separate assessment for the need to prepare a plan as set out in the Rescue Act. The dam owner must provide the information specified in the Dam Safety Decree to be entered into the dam safety information system. The dam safety authority and the owner of the dam must keep up-to-date printouts in their own dam safety files from the information system for each dam as well as other important documents connected with dam safety to ensure that these are readily available in case of disturbance.

Power-line-communication-based data transmission concept for an LVDC electricity distribution network – Analysis and implementation

Communications play a key role in modern smart grids. New functionalities that make the grids ‘smart’ require the communication network to function properly. Data transmission between intelligent electric devices (IEDs) in the rectifier and the customer-end inverters (CEIs) used for power conversion is also required in the smart grid concept of the low-voltage direct current (LVDC) distribution network. Smart grid applications, such as smart metering, demand side management (DSM), and grid protection applied with communications are all installed in the LVDC system. Thus, besides remote connection to the databases of the grid operators, a local communication network in the LVDC network is needed. One solution applied to implement the communication medium in power distribution grids is power line communication (PLC). There are power cables in the distribution grids, and hence, they may be applied as a communication channel for the distribution-level data. This doctoral thesis proposes an IP-based high-frequency (HF) band PLC data transmission concept for the LVDC network. A general method to implement the Ethernet-based PLC concept between the public distribution rectifier and the customerend inverters in the LVDC grid is introduced. Low-voltage cables are studied as the communication channel in the frequency band of 100 kHz–30 MHz. The communication channel characteristics and the noise in the channel are described. All individual components in the channel are presented in detail, and a channel model, comprising models for each channel component is developed and verified by measurements. The channel noise is also studied by measurements. Theoretical signalto- noise ratio (SNR) and channel capacity analyses and practical data transmission tests are carried out to evaluate the applicability of the PLC concept against the requirements set by the smart grid applications in the LVDC system. The main results concerning the applicability of the PLC concept and its limitations are presented, and suggestion for future research proposed.

Code Generator for Key Management Protocols - Design and Implementation

Key management has a fundamental role in secure communications. Designing and testing of key management protocols is tricky. These protocols must work flawlessly despite of any abuse. The main objective of this work was to design and implement a tool that helps to specify the protocol and makes it possible to test the protocol while it is still under development. This tool generates compile-ready java code from a key management protocol model. A modelling method for these protocols, which uses Unified Modeling Language (UML) was also developed. The protocol is modelled, exported as an XMI and read by the code generator tool. The code generator generates java code that is immediately executable with a test software after compilation.

The Design and Implementation of a Power Management Feature to a Configuration Management System

Green IT is a term that covers various tasks and concepts that are related to reducing the environmental impact of IT. At enterprise level, Green IT has significant potential to generate sustainable cost savings: the total amount of devices is growing and electricity prices are rising. The lifecycle of a computer can be made more environmentally sustainable using Green IT, e.g. by using energy efficient components and by implementing device power management. The challenge using power management at enterprise level is how to measure and follow-up the impact of power management policies? During the thesis a power management feature was developed to a configuration management system. The feature can be used to automatically power down and power on PCs using a pre-defined schedule and to estimate the total power usage of devices. Measurements indicate that using the feature the device power consumption can be monitored quite precisely and the power consumption can be reduced, which generates electricity cost savings and reduces the environmental impact of IT.

Design and implementation of a peer-to-peer client for device management

The aim of this master’s thesis was to specify a system requiring minimal configuration and providing maximal connectivity in the vein of Skype but for device management purposes. As peer-to-peer applications are pervasive and especially as Skype is known to provide this functionality, the research was focused on these technologies. The resulting specification was a hybrid of a tiered hierarchical network structure and a Kademlia based DHT. A prototype was produced as a proof-of-concept for the hierarchical topology, demonstrating that the specification was feasible.