TEHO-hankkeen raportteja, osa 5 : Vedenlaadun automaattiseuranta : Yliskulman lasketusallas : RUSLE-malli maatalouden vesiensuojelussa

Tehoa maatalouden vesiensuojeluun (TEHO) -hankkeen tavoitteena on edistää maatalouden vesiensuojelua. Tähän julkaisuun on koottu kokemuksia ja tuloksia hankkeen aikana tehdyistä vedenlaatumittauksista sekä maan pinnan kulumisherkkyyttä kuvaavan RUSLE-mallin käytön sovelluksista. Julkaisun ensimmäinen osa käsittelee hankkeessa testattua automaattista vedenlaadunseurantaa ja sen luomia mahdollisuuksia ja toisaalta haasteita maatalouden vesiensuojelussa. Toinen raportti käsittelee automaattimittareiden soveltuvuutta yksittäisen vesiensuojelutoimenpiteen, tässä tapauksessa laskeutusaltaan, vaikuttavuuden arviointiin. Julkaisun kolmas osa käsittelee RUSLE-mallin soveltuvuutta maatalouden vesiensuojelun neuvonnan apuvälineeksi ja toisaalta mallin soveltuvuutta yleissuunnittelun tueksi. Julkaisu on toteutettu osana Tehoa maatalouden vesiensuojeluun (TEHO) -hanketta.

Taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö

Tämä insinöörityö tehtiin ABB Oy, Drivesin Product AC -tulosyksikön tuotekehitysosastolle Helsingissä. Työssä kehitettiin taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. ABB:n taajuusmuuttajien suorituskykytestejä ei ole aikaisemmin automatisoitu. Testit on tehty käsin ja niiden suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn on kulunut paljon aikaa. Automaattisella testauksella pyrittiin testien suorittamiseen ja tulosten käsittelyyn kuluvan ajan huomattavaan pienentymiseen. Työssä ei ollut tarkoituksena tehdä suorituskykytestejä vaan kehittää automaattinen testausympäristö eli suorituskykytestipenkki, jossa suorituskykytestit on mahdollista suorittaa. Työssä keskityttiin taajuusmuuttajan nopeus- ja momenttisäätäjien suorituskykyyn. Työ toteutettiin suunnittelu- ja ohjelmointityönä. Testausympäristön laitteisto perustuu ABB:n tuotekehityslaboratorioiden olemassaoleviin testipaikkoihin. Testausympäristössä käytetään taajuusmuuttajien lisäksi pääasiassa kolmivaiheisia oikosulkumoottoreita. Lisäksi laitteistoon kuuluu ACS800-sarjan taajuusmuuttaja kuormakäyttönä, momenttianturi ja takometri eli kierrosnopeusmittari. Ohjelmointi tehtiin National Instrumentsin LabVIEW-ohjelmointiympäristön versiolla 8.0. Testausympäristön käyttöliittymänä toimii saman yrityksen TestStand-testausohjelmiston versio 3.5. Testattavien taajuusmuuttajien ohjausta ja momenttianturin lukemista varten ohjelmoitiin virtuaali-instrumentteja. Virtuaali-instrumentteja kutsutaan TestStand-testisekvensseistä. Testisekvenssit luodaan TestStandin sekvenssieditorilla ja suoritetaan sekvenssieditorissa tai operaattorin käyttöliittymässä. Työn tuloksena syntyi taajuusmuuttajien suorituskyvyn automaattinen testausympäristö. Testausympäristöä voidaan hyödyntää sekä nykyisen että seuraavan sukupolven taajuusmuuttajien testauksessa. Sillä on mahdollista suorittaa yleisimmät taajuusmuuttajien suorituskykytestit, kuten nopeus- ja momenttisäätöjen staattinen ja dynaaminen tarkkuus, hyvin kattavasti. Testit voidaan automaattisesti suorittaa koko testikäytön sallimalla pyörimisnopeus- ja kuormitusalueella. Näytteenottotaajuus voi olla enintään 1 kHz luettaessa pyörimisnopeutta ACS800-sarjan taajuusmuuttajan kautta ja momenttianturia samanaikaisesti. Virtuaali-instrumenteista koostuvia testisekvenssejä voidaan vapaasti muokata ja kehittää testejä edelleen tai luoda kokonaan uusia testejä. Testausympäristö perustuu teollisuudessa yleisesti käytettyihin ohjelmistoihin ja tarjoaa hyvät mahdollisuudet jatkokehitykselle.

TV-uutisten automaattinen jäsentäminen : segmentointi ja jaksojen tunnistaminen digitaalisen videon automaattisen indeksoinnin perustana

Summary

Kyselyn automaattinen laajentaminen synonyymeilla

Summary

Automaattinen veden laadun seuranta Lepsämänjoella

English abstract

Teollisuusprosessien signaalien automaattinen analysointi

Diplomityössä kehitettiin menetelmiä teollisuusprosessien signaalien automaattiseen havainnointiin ja luotiin työkalu tulosten esittämiseen. Työn tarkoituksena on nopeuttaa ja helpottaa prosessin ongelmien ratkaisua luokittelemalla signaalit matemaattisten menetelmien avulla. Koska prosessin mittaussignaalit ovat pääasiassa stokastisia, eli niitä ei voida etukäteen ennustaa, käsitellään signaaleita tilastomatemaattisin keinoin. Työstä rajattiin mittaushistorian käyttö, joten värähtelyiden tunnistus toteutettiin taajuusanalyysin avulla. Korrelaation avulla löydetään samankaltaiset signaalit. Testeissä todettiin, että työssä kehitetyt havainnoinnit toimivat eri näytteenottotaajuuksilla ja työkalun suoritusnopeus todettiin hyväksi. Lopuksi esiteltiin todellinen teollisuusprosessin ongelma ja siihen mahdollisia ratkaisuja.

Verkkosivujen automaattinen nopeusoptimointi Google PageSpeed -työkaluilla

Toukokuussa 2015 verkkosivujen keskimääräinen latauskoko ylitti ensimmäistä kertaa kahden megatavun rajan Internetin historian aikana. Verkkosivujen keskimääräinen latauskoko on ollut jatkuvassa kasvussa, vaikka yhä enemmän verkkosivuja selataan epäluotettavilla mobiiliyhteyksillä tai hitailla päätelaitteilla. Tässä tutkielmassa esitellään verkkosivujen latausnopeuteen vaikuttavia tekijöitä ja kuinka näitä tekijöitä voidaan optimoida nopeamman Internetin saavuttamiseksi. Verkkosivujen latausnopeuteen vaikuttavia kriteerejä on paljon ja kriteerit vaihtelevat sivustokohtaisesti. Verkkosivujen nopeusoptimointi on teknistä ja kriteerien monimuotoisuuden ja vaihtelevuuden johdosta automaattinen nopeusoptimointi on vaikeaa. Tutkielmassa esitellään tähän ongelmaan yhtenä ratkaisuna Googlen tarjoamat PageSpeed -työkalut. PageSpeed -työkaluista esitellään kaksi keskeistä työkalua: Google PageSpeed Insights -metriikkatyökalu, joka mittaa sivuston lataus- ja renderöintinopeutta ja Google PageSpeed Module -palvelinmoduuli, joka tekee automaattista nopeusoptimointia reaaliaikaisesti HTTP-palvelimen yhteydessä.

Matematiikan ja tietotekniikan tehtävien automaattinen tasoarviointi adaptiivisella testauksella

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut kehittää adaptiivista testausta hyödyntävä menetelmä, jonka tuottaman datan avulla voidaan havaita ja ennakoida oppimisvaikeuksia perusopetuksen peruskoulun sekä lukion matematiikan ja tietotekniikan opetuksessa. Tietojen analysointi toteutetaan ohjelmallisesti tilastollisia menetelmiä hyödyntäen anonymisoidusta aineistosta. Adaptiivisuutta hyödynnetään tällöin tehtävien asettelun apuvälineenä sekä tehtäviä suoritettavaksi tarjoavana menetelmänä muiden käytössä olevien tehtäväasettelujen ohella. Opiskelijan osaamista selvitetään joko aikaisempien tehtävien perusteella tai opiskelijan ominaisuuksien perusteella arvioidun tyypillisen profiilin mukaisesti. Tehtävien kategorisointi tasoarviointitehtävien ja yleisten tehtävien välillä tehdään osittain automaattisesti, mutta tehtävien lajittelu käytettävissä olevien tehtävien joukkoon vaatii käsityötä. Selvitettävän aineiston tutkimisen avuksi tarvitaan kategorisoivaa aineistonvalintaa, joka voidaan toteuttaa osin ohjelmallisesti mutta johon tarvitaan myös käyttäjän arviointia. Lähtökohtana käytetään primitiivisiä työvälineitä, joiden jatkokehittämisen tarve tulevaisuudessa on välttämätöntä aineistojen muuttuessa ja tutkittavan joukon laajentuessa.

Ilmiöiden automaattinen ennustaminen hakukonetilastojen avulla

Web-hakukoneiden merkitys tiedonhaussa on noussut merkittävään asemaan viimeisten vuosikymmenten aikana. Vaikka tiedonhaku hakukoneella on hyvin suoraviivaista, ihmiset käyttäytyvät hakukoneissa eri tavoilla. Tämän tutkielman aiheena on tutkia ihmisten hakukonekäyttäytymistä ja yrittää löytää tapoja hyödyntää näitä tutkimustuloksia. Tutkielmassa käytetään aineistona keskeisiä hakukoneiden perusteita käsitteleviä teoksia, joiden avulla käydään läpi hakukoneiden toimintalogiikkaa sekä hakukonetilastojen hyödyntämismahdollisuuksista löytyvää kirjallisuutta. Tutkielman tutkimusosuus hyödyntää Googlen tarjoamia työkaluja, joiden avulla päästään käsiksi ihmisten hakukonekäyttäytymiseen avainsanojen ja näiden hakuajankohtien osalta. Tutkimusosuudessa aiheena on ennustaa vuoden 2015 eduskuntavaalien viiden suurimman puolueen ääniosuudet. Ennustus tehtiin tutkimalla ihmisten hakukonekäyttäytymistä viiden edeltävän vaalin aikana ja suhteuttamalla nämä käyttäytymismallit tiedettyihin vaalituloksiin. Tehtiin hypoteesi, että suurempi hakuvolyymi johtaa suurempaan ääniosuuteen ja valittiin lineaarinen regressio ennustusmalliksi. Ennustusmalli toimi hyvin ja keskimääräinen virhemarginaali ääniosuuden ennustuksessa oli 2,90 %-yksikköä. Perussuomalaisten tulos oli yllätyksellinen ja ilman sitä ennustuksen keskimääräinen virhemarginaali oli 1,34 %-yksikköä. Tutkimustulosten perusteella nähdään hakukonetutkimusten potentiaali. Vaikka vaalitulosten ennustamiseen käytetty tietomäärä oli hyvin suppea, saatiin silti aikaan julkaisukelpoisia tuloksia. Näiden tulosten mukaan näyttää siltä, että Googlen hakutilastojen avulla on mahdollista ennustaa ihmisten valinnoista riippuvia nykymaailman tapahtumia lähitulevaisuuteen.

Matematiikan ja tietotekniikan tehtävien automaattinen tasoarviointi adaptiivisella testauksella

Tämän diplomityön tavoitteena on ollut kehittää adaptiivista testausta hyödyntävä menetelmä, jonka tuottaman datan avulla voidaan havaita ja ennakoida oppimisvaikeuksia perusopetuksen peruskoulun sekä lukion matematiikan ja tietotekniikan opetuksessa. Tietojen analysointi toteutetaan ohjelmallisesti tilastollisia menetelmiä hyödyntäen anonymisoidusta aineistosta. Adaptiivisuutta hyödynnetään tällöin tehtävien asettelun apuvälineenä sekä tehtäviä suoritettavaksi tarjoavana menetelmänä muiden käytössä olevien tehtäväasettelujen ohella. Opiskelijan osaamista selvitetään joko aikaisempien tehtävien perusteella tai opiskelijan ominaisuuksien perusteella arvioidun tyypillisen profiilin mukaisesti. Tehtävien kategorisointi tasoarviointitehtävien ja yleisten tehtävien välillä tehdään osittain automaattisesti, mutta tehtävien lajittelu käytettävissä olevien tehtävien joukkoon vaatii käsityötä. Selvitettävän aineiston tutkimisen avuksi tarvitaan kategorisoivaa aineistonvalintaa, joka voidaan toteuttaa osin ohjelmallisesti mutta johon tarvitaan myös käyttäjän arviointia. Lähtökohtana käytetään primitiivisiä työvälineitä, joiden jatkokehittämisen tarve tulevaisuudessa on välttämätöntä aineistojen muuttuessa ja tutkittavan joukon laajentuessa.

Asiakaslähtöisen paikkatiedon hyödyntäminen automaattisessa karttatuotantojärjestelmässä

In this work a system to add customers own geographic information on a map was developed. After the objects are added the map is produced completely automatically. Adding the objects does not add any extra work when maps are printed. Simple drawing tools to add the objects were implemented. Tools to import geometry data from some geographic information files were also added. The objects are stored in a spatial database so they can be viewed and edited later. The added objects are passed to the map production system as a SVG-file.

Taajuusmuuttajan ohjelmiston testaus

Tämän diplomityön tavoitteena oli kehittää menetelmiä ja ohjeitataajuusmuuttajan sulautetun ohjelmiston kehityksen aikaiseen testaukseen. Soveltuvia menetelmiä etsittiin tutkimalla laajasti kirjallisuutta sekä selvittämälläyrityksen testauskäytäntöä. Tutkittuja kirjallisuudesta löytyneitä menetelmä olivat testauskehykset, simulointi ja staattinen sekä automaattinen testaus. Kirjallisuudesta etsittiin myös menetelmiä, joiden avulla testausprosessia voidaan helpottaa tai muuten parantaa. Tällaisista menetelmistä tutkittiin muun muassa testidatan valintaa, testauslähtöistä kehitystä sekä testattavuuden parantamista. Lisäksi selvitettiin uudelleenkäytettävien testien ohjelmointiin soveltuvia ohjelmointikieliä. Haastatteluiden ja dokumentaation avulla saatiin hyvä käsitys yrityksessä vallitsevasta testauskäytännöstä sekä sen ongelmakohdista. Testauksen ongelmiksi havaittiin testausprosessin järjestelmällisyyden puute sekä tarve suunnittelijoiden testauskoulutukseen. Testausprosessin parantamiseksi esitetään moduulitestauskehyksen käyttöönottoa. Lisäksi suunnittelijoiden testauskoulutuksella arvioidaan olevan suuri vaikutus koko testausprosessiin. Testitapausten suunnitteluun esitetään menetelmiä, joiden avulla voidaan suunnitella kattavampia testejä.

Konenäköinvestoinnin soveltuvuus- ja esikannattavuustukimus sahalaitoksessa

Diplomityön tavoitteena oli selvittää sahalaitokselle mahdollisen konenäköinvestoinninsoveltuvuus ja kannattavuus. Tutkimus rajattiin vaihtoehtojen tunnistamisen ja investoinnin kannattavuuden alustavaan analyysiin. Tutkimuksessa arvioitiin konenäkötekniikan mahdollisuuksia sahateollisuusprosessissa yleisesti sekä erityisesti sahatavaran pitkittäis- ja poikittaissuuntaisissa sahatavaran pinnantarkastuksissa. Konenäköjärjestelmien toimittajia ja heidän referenssejään haastattelemalla saatiin selvitettyä tarjottujen järjestelmien tekninen soveltuvuus. Tutkimus liitettiin työn toimeksiantajan toimintastrategiaan, jotta voitiin arvioida mahdollisimman kattavasti kaikki investoinnilla saavutettavat hyödyt. Kannattavuuslaskentaa varten arvioitiin investoinnilla saavutettavat nettotuotot suunnitellulle pitoajalle. Laskennassa käytettiin perinteisiä investointilaskentamenetelmiä kuten nykyarvomenetelmää, takaisinmaksuaikaa ja sisäistä korkokantaa. Poikittaissuuntainen sahatavaran pinnantarkastus tuoreen ja kuivan tavaran tasaamolla todettiin teknisesti toteuttamiskelpoiseksi vaihtoehdoksi. Kyseisessä vaihtoehdossa liitännäisinvestointien määrän arvioidaan jäävän melko vähäisiksi. Konenäköinvestoinnin voidaan arvioida kannattavan, muttakannattavuuden edellytyksenä on vahva johdon ja muun henkilöstön sitoutuminen uuteen haasteeseen.