Kaukokäyttöliittymä liikkuvalle robotille

Lappeenrannan teknillinen yliopiston Tietotekniikan osaston Tietojenkäsittelytieteen laitoksen tutkimuskäytössä olevaan liikkuvaan robottiin toteutettiin tässä työssä graafinen kaukokäyttöliittymä. Työlle on motivaationa laajennettavuus, jota olemassaoleva suljetun lähdekoodin käyttöliittymä ei pysty tarjoamaan. Työssä olennaisin on olio-ohjelmointitekniikalla toteutettu robotin datamallin, ja sen graafisen esityksen arkkitehtuurillinen erottaminen. Lisäksi tarkastellaan lyhyesti liikkuvien robottien kaukokäyttöliittymien teoriaa, ja WLAN-tekniikan soveltuvuutta robotin ja käyttöliittymän välisen yhteyden toteuttamiseen.

Lähiverkkojen yhdistäminen ja etäkäyttö

Yrityksillä on toimipisteissään käytössä lähiverkkoja, joiden toivotaan olevan yhtey-dessä toisiinsa, jostoimipisteitä on useita. Työntekijöiden etätyömahdollisuudet tai ainakin järjestelmien ylläpito edellyttävät toimivia etäkäyttöyhteyksiä näihin järjes-telmiin.Työn teoriaosassa tutustutaan lähiverkkojen yhdistämis- ja etäkäyttötapoihin. Käytännön osassa toteutetaan toimipisteiden lähiverkkojen yhdistäminen Internetinkautta VPN-yhteyksillä sekä työntekijöiden etäkäyttöyhteydet Microsoft Windows 2003 Serverin RRAS-palvelulla ja Windows XP:n asiakasohjelmalla. Erityispiirteenä toteutuksessa oli pienen noin kymmenen hengen yrityksen useat toi-mipisteet, joiden lukumäärä ja sijainti vaihtelevat jonkin verran vuosittain. Lisäksi osassatoimipisteistä oli jo valmiiksi lähiverkkojen yhdistämispalvelu pitkällä sopi-muksella. Toteutettu järjestelmä on kuitenkin sellaisenaan sovelias niin pienemmän kuin isommankin kokonaisuuden toteuttamiseen myös ilman näitä erityispiirteitä.

Ohjausjärjestelmän etäyhteys annostuslaitoksissa

Tutkimuksessa perehdytään etäyhteystekniikoihin ja siihen, kuinka ne soveltuvat annostuslaitoksen ohjausjärjestelmän tarpeisiin. Tutkimuksessa kuvataan, mitä etäyhteysmahdollisuuksia eri siirtotieympäristöt tarjoavat, ja erityisen huomion kohteena on Internet. Tutkimuksessa kuvataan myös yhtä annostuslaitoksissa tällä hetkellä käytössä olevaa etäyhteysjärjestelmä sekä mitä muita vaihtoehtoja sille on olemassa. Tutkimuksessa kuvataan lyhyesti myös muiden yritysten etäyhteysjärjestelmiä sekä aiheeseen liittyviä tutkimushankkeita. Tutkimuksessa tarkastellaan lähemmin VPN-etäyhteysjärjestelmää. Tutkimuksessa kuvataan tämän järjestelmän testaus käytännössä sekä siitä saadut tulokset. Tutkimuksessa kuvataan myös se, kuinka kyseinen etäyhteysjärjestelmä soveltuu annostuslaitosten ohjausjärjestelmän tarpeisiin. Tutkimuksen tuloksena esitetään suositus annostuslaitosten ohjausjärjestelmän etäyhteysjärjestelmäksi.

Conworx POCceleratoretävalvontaohjelma vierianalytiikan kehittäjänä

Vierianalytiikan (POCT = point-of-care testing) käyttäjämäärien lisääntyminen, resurssien puute ja kiire osastoilla lisäävät virhemahdollisuuksia vierianalytiikassa. Saksalainen Conworx yhtiö on kehittänyt vierianalytiikan ongelmien ehkäisyyn POCcelerator etävalvontaohjelman. Ohjelmaan saadaan yhdistettyä useimmat käytössä olevat vierianalytiikkalaitteet ja sen avulla voidaan valvoa laitteita, käyttäjiä, tarvikkeiden kulutusta ja kontrolleja. Tässä työssä arvioitiin POCcelerator etävalvontaohjelman toimittajan lupaamien toimintojen toteutumista projektiin osallistuvilla laitteilla. Projektissa tarkasteltiin ohjelman toimittajan ilmoittamien osakokonaisuuksien toimivuutta kolmella eri laitetyypillä, jotka sijaitsivat neljällä eri osastolla. Projektissa olivat mukana Radiometerin ABL 725 ja ABL 825 verikaasuanalysaattorit sekä kuusi i-Stat laitetta, joista viidellä määritettiin verikaasuja ja yhdellä INR arvoja. Toimivuutta tarkasteltiin seuraamalla tietojen siirtymistä etäohjelmaan ja vertailemalla virheilmoituksia primäärilaitteen ja etäohjelman välillä. Etävalvontaohjelmaprojektin yhteydessä toteutettiin myös kysely projektiin osallistuvilla osastoilla. Kyselyn avulla pyrittiin arvioimaan POCcelerator etävalvontaohjelman sopivuutta ja vierianalytiikan käytänteitä projektiin osallistuvilla osastoilla. Kaikki potilastulokset siirtyivät hyvin POCcelerator etävalvontaohjelmaan kaikilta projektissa mukana olleilta laitteilta. Kontrollitulokset siirtyivät kontrollitiedostoon ABL analysaattoreilta, mutta i-Stat laitteilta siirtyi vain elektroninen kontrollitulos. Potilaan identifiointi ja käyttäjän kirjautuminen viivakoodilla siirtyi hyvin kaikilta laitteilta etävalvontaohjelmaan. Kyselytutkimuksesta saatujen tulosten mukaan vierianalytiikkalaitteiden käyttö on helppoa, mutta päivittäisiä huoltoja ei kovin hyvin hallita. Etävalvontaohjelmalla ei nähty olevan apua vierianalytiikka toimintaan osastoilla. Laboratoriosta halutaan apua tarvittaessa ja lisää koulutusta laitteiden käytöstä. POCcelerator etävalvontaohjelma sisältää HUSLABin edellyttämät etävalvontaohjelman vaatimukset, mutta laboratoriosta käsin ei ole mahdollista saada ABL analysaattoreita esim. pesemään tai ajamaan kontrollinäytettä (Remote control). Tämä ominaisuus koetaan välttämättömäksi etävalvontaohjelmalle.

Betoniaseman ohjausjärjestelmän etäyhteysjärjestelmän suunnittelu ja toteutus

Etäyhteyksien merkitys yhteisöiden ja yritysten sisäisessä tiedonsiirrossa on kasvanut vuosi vuodelta, ja langattomien verkkoyhteyksien laajenemisen myötä niiden toteuttaminen on helpompaa kuin koskaan ennen. Tämän myötä entistä merkittävämmäksi seikaksi on tullut tiedonsiirron suojaaminen ulkopuolisilta. Tässä diplomityössä on toteutettu betoniaseman ohjausjärjestelmään liitettävä etäyhteysjärjestelmä. Työssä käydään läpi etäyhteyksien toteuttamisen syitä ja toteutusmenetelmiä, sekä käsitellään etähallinnan ja etätuen merkitystä yritystoiminnassa. Työssä havaittiin, että virtuaalinen yksityinen verkko on tällä hetkellä soveltuvimpia menetelmiä etäyhteyksien toteuttamiseen Internet-verkkoyhteyden kautta. Sen ominaisuudet mahdollistavat sen monipuolisen käytön eri ympäristöissä.

Sähkömoottorin etäohjausjärjestelmän suunnittelu ja testaus

Tämä kandityön aihe liittyy LUT Energialla lukuvuonna 2012 – 2013 käynnissä olevaan tutkimukseen, jossa tutkitaan sähkömoottorin laakerivirtojen syntyä. Tätä tutkimusta varten tarvittiin sähkömoottorin etäohjausjärjestelmä, jonka avulla tutkimuksessa käytettävän sähkömoottorin käyttäytymistä voitaisiin tutkia erilaisien käyttöprofiileiden funktiona. Tässä kandityössä suunnitellaan ja toteutetaan edellä kuvattu järjestelmä. Toteutuksessa hyödynnetään nykyaikaista automaatiotekniikkaa, joka yhdessä Ethernet-lähiverkkotekniikan kanssa mahdollistaa etäohjauksen. Valmiin etäohjausjärjestelmän avulla käyttäjä pystyy sekä käynnistämään että sammuttamaan sähkömoottorin, ja määrittämään käyttöprofiilin ON- ja OFF-tilojen ajalliset kestot sekä käyntinopeudet.

Centralized IT management using SCCM in a large multinational company

Microsoft System Center Configuration Manager is a systems management product for managing large groups of computers and/or mobile devices. It provides operating system deployment, software distribution, patch management, hardware & software inventory, remote control and many other features for the managed clients. This thesis focuses on researching whether this product is suitable for large, international organization with no previous, centralized solution for managing all such networked devices and detecting areas, where the system can be altered to achieve a more optimal management product from the company’s perspective. The results showed that the system is suitable for such organization if properly configured and clear and transparent line of communication between key IT personnel exists.

Analyzing and Computing the Sustainability Gains of Building Automation

Smart home implementation in residential buildings promises to optimize energy usage and save significant amount of energy simply due to a better understanding of user's energy usage profile. Apart from the energy optimisation prospects of this technology, it also aims to guarantee occupants significant amount of comfort and remote control over home appliances both at home locations and at remote places. However, smart home investment just like any other kind of investment requires an adequate measurement and justification of the economic gains it could proffer before its realization. These economic gains could differ for different occupants due to their inherent behaviours and tendencies. Thus it is pertinent to investigate the various behaviours and tendencies of occupants in different domain of interests and to measure the value of the energy savings accrued by smart home implementations in these domains of interest in order to justify such economic gains. This thesis investigates two domains of interests (the rented apartment and owned apartment) for primarily two behavioural tendencies (Finland and Germany) obtained from observation and corroborated by conducted interviews to measure the payback time and Return on Investment (ROI) of their smart home implementations. Also, similar measures are obtained for identified Australian use case. The research finding reveals that building automation for the Finnish behavioural tendencies seems to proffers a better ROI and payback time for smart home implementations.

Households’ willingness to engage in demand response in the Finnish retail electricity market: an empirical study

If electricity users adjusted their consumption patterns according to time-variable electricity prices or other signals about the state of the power system, generation and network assets could be used more efficiently, and matching intermittent renewable power generation with electricity demand would be facilitated. This kind of adjustment of electricity consumption, or demand response, may be based on consumers’ decisions to shift or reduce electricity use in response to time-variable electricity prices or on the remote control of consumers’ electric appliances. However, while demand response is suggested as a solution to many issues in power systems, actual experiences from demand response programs with residential customers are mainly limited to short pilots with a small number of voluntary participants, and information about what kinds of changes consumers are willing and able to make and what motivates these changes is scarce. This doctoral dissertation contributes to the knowledge about what kinds of factors impact on residential consumers’ willingness and ability to take part in demand response. Saving opportunities calculated with actual price data from the Finnish retail electricity market are compared with the occurred supplier switching to generate a first estimate about how large savings could trigger action also in the case of demand response. Residential consumers’ motives to participate in demand response are also studied by a web-based survey with 2103 responses. Further, experiences of households with electricity consumption monitoring systems are discussed to increase knowledge about consumers’ interest in getting more information on their electricity use and adjusting their behavior based on it. Impacts of information on willingness to participate in demand response programs are also approached by a survey for experts of their willingness to engage in demand response activities. Residential customers seem ready to allow remote control of electric appliances that does not require changes in their everyday routines. Based on residents’ own activity, the electricity consuming activities that are considered shiftable are very limited. In both cases, the savings in electricity costs required to allow remote control or to engage in demand response activities are relatively high. Nonmonetary incentives appeal to fewer households.

Small teleoperated vehicles: study of potential use cases and empirical prototyping

This thesis researches the current state of small teleoperated devices, the need for them and developing one. Small teleoperated devices give the possibility to perform tasks that are impossible or dangerous for humans. This work concentrates on small devices and cheap components and discloses one way of developing a teleoperated vehicle, but not necessarily the optimal way. Development and the current state of teleoperation were studied by a literature review, in which the data was searched from literature as well as from the Internet. The need for teleoperated devices was mapped through a survey, where 11 professionals from variating fields were interviewed how they could utilize a teleoperated devices and with what kind of features. Also, a prototype was built as a proof of concept of small teleoperated devices. The prototype is controlled by a single-board microcomputer that also streams video to the controlling device. The video can be viewed on a display or with a head mounted display.

Panossyöttökasvatusprosessin automatisointi

Tutkimuskäyttöön tarkoitettujen rekombinanttiproteiinien tuottaminen fermentoimalla on yleinen menetelmä bioteollisuudessa. Mikrobit kasvatetaan fermentorissa, joka tarjoaa kontrolloidun kasvuympäristön ja sopivat tuotto-olosuhteet halutulle tuotteelle. Eräs fermentointimuodoista on korkeatuottoinen ja pitkäkestoinen panossyöttökasvatus, jossa saavutetaan panoskavatusta merkittävästi korkeampi solutiheys jatkamalla panosvaiheen jälkeen kasvua rajoittavan substraatin syöttöä. Laboratoriomittakaavassa fermentorikasvatusten tilavuudet vaihtelevat litrasta kymmeniin ja niissä kasvatusta seurataan sekä ohjataan joko fermentorista tai tietokoneesta. Tyypillisessä fermentointiprosessissa operaattori tarkkailee muun muassa vaahdonkorkeutta sekä käynnistää pumppuja olosuhteiden muuttuessa. Tällaiset tehtävät ovat teollisen mittakaavan laitteistoissa usein automatisoituja. Diplomityön tarkoituksena oli päivittää kahden Turun yliopiston biotekniikan laboratoriossa sijaitsevan BioFlo® -sarjan pöytäfermentorin MS-DOS -pohjainen tietokoneohjausohjelma nykyaikaiseksi ja lisätä siihen etäseuranta ja -ohjaus. Ohjelmaan oli tarkoitus liittää erillinen optinen solutiheysanturi, jonka lukemien häiriötä haluttiin myös vähentää signaalinkäsittelyllä. Lisäksi vaahdonestoaineen ja indusorin lisäykset haluttiin automatisoida panossyöttökasvatuksessa. Vaahdonkorkeuden havaitsemisen mahdollisuutta konenäön menetelmin haluttiin selvittää, jotta vaahdonestoaineen automaattiset lisäykset voitaisiin toteuttaa nettikameran syötteen perusteella. Koekasvatuksilla osoitettiin päivitetyn ohjausohjelman toimivan panos- ja panossyöttömuodoilla. Uuden käyttöliittymän avulla pystyttiin automatisoimaan panoskasvatuksen lisäykset ja syöttönopeuden muutokset sekä tunnistamaan kasvatusliuosten vaahdonkorkeutta vaahdonestoaineen lisäykseen riittävällä kahden senttimetrin tarkkuudella. Lisäksi käyttöliittymä mahdollisti kasvatuksen ohjauksen ja seurauksen myös etänä. Työssä kehitetty ohjausohjelma julkaistiin avoimena ohjelmana ilman etä- ja nettikameratoimintoja. Ohjelma toimii hyvin BioFlo® -sarjan fermentorien käyttöliittymänä, mutta avoimen lähdekoodin ansiosta kuka tahansa voi hyödyntää ohjelmaa pohjana myös uusissa projekteissa tai muissa fermentorimalleissa.

Underwater Remote Welding Technology for Offshore Structures

The construction of offshore structures, equipment and devices requires a high level of mechanical reliability in terms of strength, toughness and ductility. One major site for mechanical failure, the weld joint region, needs particularly careful examination, and weld joint quality has become a major focus of research in recent times. Underwater welding carried out offshore faces specific challenges affecting the mechanical reliability of constructions completed underwater. The focus of this thesis is on improvement of weld quality of underwater welding using control theory. This research work identifies ways of optimizing the welding process parameters of flux cored arc welding (FCAW) during underwater welding so as to achieve desired weld bead geometry when welding in a water environment. The weld bead geometry has no known linear relationship with the welding process parameters, which makes it difficult to determine a satisfactory weld quality. However, good weld bead geometry is achievable by controlling the welding process parameters. The doctoral dissertation comprises two sections. The first part introduces the topic of the research, discusses the mechanisms of underwater welding and examines the effect of the water environment on the weld quality of wet welding. The second part comprises four research papers examining different aspects of underwater wet welding and its control and optimization. Issues considered include the effects of welding process parameters on weld bead geometry, optimization of FCAW process parameters, and design of a control system for the purpose of achieving a desired bead geometry that can ensure a high level of mechanical reliability in welded joints of offshore structures. Artificial neural network systems and a fuzzy logic controller, which are incorporated in the control system design, and a hybrid of fuzzy and PID controllers are the major control dynamics used. This study contributes to knowledge of possible solutions for achieving similar high weld quality in underwater wet welding as found with welding in air. The study shows that carefully selected steels with very low carbon equivalent and proper control of the welding process parameters are essential in achieving good weld quality. The study provides a platform for further research in underwater welding. It promotes increased awareness of the need to improve the quality of underwater welding for offshore industries and thus minimize the risk of structural defects resulting from poor weld quality.