Automatic system identification and optimization of centrifugal pump operation

Centrifugal pumps are a notable end-consumer of electrical energy. Typical application of a centrifugal pump is the filling or emptying of a reservoir tank, where the pump is often operated at a constant speed until the process is completed. Installing a frequency converter to control the motor substitutes the traditional fixed-speed pumping system, allows the optimization of rotational speed profile for the pumping tasks and enables the estimation of rotational speed and shaft torque of an induction motor without any additional measurements from the motor shaft. Utilization of variable-speed operation provides the possibility to decrease the overall energy consumption of the pumping task. The static head of the pumping process may change during the pumping task. In such systems, the minimum rotational speed changes during reservoir filling or emptying, and the minimum energy consumption can’t be achieved with a fixed rotational speed. This thesis presents embedded algorithms to automatically identify, optimize and monitor pumping processes between supply and destination reservoirs, and evaluates the changing static head –based optimization method.

Biosynthesis of pyranonaphthoquinone polyketides:characterization of the alnumycin pathway

Alnumycin A is an aromatic pyranonaphthoquinone (PNQ) polyketide closely related to the model compound actinorhodin. While some PNQ polyketides are glycosylated, alnumycin A contains a unique sugar-like dioxane moiety. This unusual structural feature made alnumycin A an interesting research target, since no information was available about its biosynthesis. Thus, the main objective of the thesis work became to identify the steps and the enzymes responsible for the biosynthesis of the dioxane moiety. Cloning, sequencing and heterologous expression of the complete alnumycin gene cluster from Streptomyces sp. CM020 enabled the inactivation of several alnumycin biosynthetic genes and preliminary identification of the gene products responsible for pyran ring formation, quinone formation and dioxane biosynthesis. The individual deletions of the genes resulted in the production of several novel metabolites, which in many cases turned out to be pathway intermediates and could be used for stepwise enzymatic reconstruction of the complete dioxane biosynthetic pathway in vitro. Furthermore, the in vitro reactions with purified alnumycin biosynthetic enzymes resulted in the production of other novel compounds, both pathway intermediates and side products. Identification and molecular level studies of the enzymes AlnA and AlnB catalyzing the first step of dioxane biosynthesis – an unusual C-ribosylation step – led to a mechanistic proposal for the C-ribosylation of the polyketide aglycone. The next step on the dioxane biosynthetic pathway was found to be the oxidative conversion of the attached ribose into a highly unusual dioxolane unit by Aln6 belonging to an uncharacterized protein family, which unexpectedly occurred without any apparent cofactors. Finally, the last step of the pathway was found to be catalyzed by the NADPH-dependent reductase Aln4, which is able to catalyze the conversion of the formed dioxolane into a dioxane moiety. The work presented here and the knowledge gained of the enzymes involved in dioxane biosynthesis enables their use in the rational design of novel compounds containing C–C bound ribose, dioxolane and dioxane moieties.

Lopentien (mt 132) pienet liikenneturvallisuutta parantavat toimenpiteet Röykän taajamassa : Toimenpidesuunnitelma

Työn tavoitteena oli Nurmijärven Röykkään Lopentielle (mt 132) sijoittuvan kevyen liikenteen alikulkutarpeen tutkiminen. Suunnitelmassa on päädytty esittämään vaihtoehtoisia ja korvaavia ratkaisuja kevyen liikenteen alikululle ja liikenneturvallisuuden parantamiselle Röykän taajamassa. Suurimmat syyt kevyen liikenteen alikulun jättämiseen pois suunnitelmasta ovat seuraavat. 1) Nykytilanteen analyysin ja maastokäynnin perusteella voidaan todeta, että Röykän taajamassa kevyen liikenteen tilanne on nykyisellään suhteellisen turvallinen. 2) Alikulkua ei voi toteuttaa ”Keimola-Loppi maantien 132 parantaminen ja varustaminen jk + pp -tiellä Röykän taajamassa” -tiesuunnitelmassa vuodelta 1996 sekä Nurmijärven kevyen liikenteen väylästön ja ulkoilureitistön suunnitelmassa 2010 esitettyyn kohtaan perustuen Uudenmaan ympäristökeskuksen lausuntoon tiesuunnitelmasta. Lisäksi, mikäli alikulku sijaitsisi kyseisessä kohdassa, se ei sijoittuisi paikkaan, jossa sille olisi suurin tarve (kaupan ja muiden palveluiden sekä koulun välille). 3) Alikulkua ei ole mahdollista toteuttaa Uudenmaan ELY-keskuksen kevyen liikenteen tarveselvityksen 2010 mukaisesti Röykän kaupan läheisyyteen kohtuullisin kustannuksin ympäröivän maankäytön aiheuttaman tilanpuutteen ja siitä johtuvan jyrkän pituuskaltevuuden takia. 4) Alikulun kustannusarvio on tarkentunut Uudenmaan ELY-keskuksen kevyen liikenteen tarveselvityksestä 2010 (300 000 €) Nurmijärven kevyen liikenteen väylästön ja ulkoilureitistön suunnitelmaan 2010 (500 000 €) perustuen mm. vaativiin pohjaolosuhteisiin ja alikulun sijoittumispaikkaan. Kohonneet kustannukset laskevat alikulun kustannustehokkuutta. 5) Tässä suunnitelmassa esitettyjen toimenpiteiden toteuttamisella saavutetaan laskennallisesti 0,181 henkilövahinkoon johtaneen onnettomuuden vuosittainen vähenemä, kun pelkän alikulun toteuttamisella saavutettaisiin 0,020 henkilövahinkoon johtaneen onnettomuuden vuosittainen vähenemä. Tämä on vain yhdeksäsosa siitä mitä koko taajamajakson kattavilla pienillä toimenpiteillä yhteensä saavutetaan. Suunnitelmassa esitetyillä toimenpiteillä parannetaan pääasiassa Lopentien (mt 132) liittymiä ajoneuvoliikenteen ja kevyen liikenteen turvallisuuden lisäämiseksi sekä nykyisten kevyen liikenteen tienylityspaikkojen turvallisuutta. Suunnitelmassa esitetyt toimenpiteet toteutetaan Uudenmaan ELY-keskuksen ”Pienet liikenneturvallisuustoimenpiteet” -hankkeen yhteydessä. Toimenpiteet otetaan suunnitteluun mahdollisimman pian ja toteutukseen mahdollisesti jo vuonna 2012 (osin jo vuonna 2011).

The energy efficiency of chilled beam systems in an office building at different climates

Besides the sustaining of healthy and comfortable indoor climate, the air conditioning system should also achieve for energy efficiency. The target indoor climate can be ob-tained with different systems; this study focuses on comparing the energy efficiency of different air conditioning room unit systems in different climates. The calculations are made with dynamic energy simulation software IDA ICE by comparing the indoor cli-mate and energy consumption of an office building with different systems in different climates. The aim of the study is to compare the energy efficiency of chilled beam systems to other common systems: variable air volume, fan coil and radiant ceiling systems. Besides the annual energy consumption also the sustainability of target indoor climate is compared between the simulations. Another aim is to provide conclusions to be used in the product development of the chilled beam systems’ energy efficiency. The adaptable chilled beam system and the radiant ceiling system prove to be energy efficient independent of the climate. The challenge of reliable comparison is that other systems are not able to reach the target indoor climate as well as the others. The complex calculation environment of the simulation software, made assumptions and excluding of the financial aspects complicate comparing the big picture. The results show that the development of the chilled beam systems should concentrate on energy efficient night heating, flexible demand based ventilation and capacity control and possibilities on integrating the best practices with other systems. 

Tieto- ja viestintätekniikan käyttö maantieteen opetuksessa

Tieto- ja viestintätekniikan avulla tapahtuvan oppimisen pitäisi nykyään olla arkipäivää suomalaisessa koulumaailmassa. Kuitenkin opettajien, koulujen ja koulutuksen järjestäjien välillä on tieto- ja viestintätekniikan opetuskäytössä suuria eroja. Tämän takia oppilaat ja opiskelijat joutuvat usein eriarvoiseen asemaan. Maantieteen opetus on ala, jolla tieto- ja viestintätekniikan opetuskäytön pitäisi olla luontevaa, koska se on oppiaineena jatkuvasti muuttuva ja uutta tutkimustietoa saadaan koko ajan. Keskeinen osa maantiedettä ovat myös paikkatieto ja erilaiset paikkatietojärjestelmät, jotka ovat viimeisen kahden vuosikymmenen aikana kehittyneet nopeasti. Paikkatieto ja paikkatietojärjestelmät tulisi ottaa huomioon myös kouluopetuksessa. Tämän tutkielman tarkoituksena on lisätä tietoa suomalaisten maantieteen opettajien tieto- ja viestintätekniikan opetuskäytöstä, paikkatiedon opetuksesta, paikkatiedon oppimisympäristön PaikkaOpin käytöstä ja soveltuvuudesta kouluopetukseen sekä lukion maantieteen opetuksen tavoitteiden saavuttamisesta. Tutkielma on tehty yhteistyössä Opetushallituksen kanssa. Tutkielma koostuu kahdesta eri osiosta, kvantitatiivisesta ja kvalitatiivisesta tutkimuksesta. Kvantitatiivisessa osuudessa maantieteen opettajille tehtiin verkkokysely, jossa selvitettiin heidän opetuksessaan käyttämäänsä tieto- ja viestintätekniikkaa, paikkatiedon opetusta sekä lukion opetussuunnitelman tavoitteiden toteutumista. Kvalitatiivisessa osuudessa edellä mainituista tutkimusaiheista saatuja tietoja syvennettiin tekemällä kuusi teemahaastattelua, joissa haastateltavilta kysyttiin tarkempia tietoja heidän tieto- ja viestintätekniikan opetuskäytöstään sekä paikkatiedon opetuksestaan. Tutkielman keskeisiksi tuloksiksi nousivat seuraavat seikat: maantieteen opettajat ovat melko edistyksellisiä tieto- ja viestintätekniikan käyttäjiä ja paikkatietoa käytetään opetuksessa. Yleisesti kuitenkin opetussuunnitelman perusteiden maantieteen tavoitteiden toteutuminen ja saavuttaminen koetaan melko hankalaksi. Lisäksi helppokäyttöiselle paikkatiedon verkko-oppimisympäristölle on selvä tarve suomalaisessa kouluopetuksessa.

Hauska ja persoonallinen kirja Suomi-rockista

Kirjallisuusarvostelu

Muuttuvat tamperelaisidiolektit tarkasteltavina

Kirjallisuusarvostelu

Keskikaide- ja leveän keskimerkinnän kohteet Uudenmaan ELY-keskuksen alueella : Esiselvitys

Työn tavoitteena oli selvittää kustannustehokkaat, tien nykyiseen poikkileikkaukseen toteutettavissa olevat keskikaide- ja leveän keskimerkinnän kohteet Uudenmaan ELY-keskuksen maantieverkolla. Tarkastelussa olivat mukana kaikki Uudenmaan ELY-keskuksen yksiajorataiset maantiet, jotka täyttivät vaaditut kriteerit. Yksi tärkeimmistä rajausperusteista oli tien poikkileikkaus, ja lisäksi tierekisteritiedoista otettiin huomioon mm. liikennemäärä, nopeusrajoitus ja yhtäjaksoisen osuuden pituus. Leveän keskialueen tiemerkinnän vaikutuksia liikenneturvallisuuteen kartoittaneessa Liikenneviraston selvityksessä suositellaan, että leveän keskimerkinnän kohteissa käytetään vähintään metrin levyistä keskialuetta ja kaistanleveyttä 3,25–3,5 metriä sekä vähintään 0,75 metrin päällystettyä piennarta. Tässä työssä leveän keskialueen tiemerkinnän kohteeksi katsottiin näin ollen soveltuvan tie, jonka päällysteen leveys on vähintään 9,5 metriä. Liikenneviraston laatiman tien poikkileikkauksen suunnitteluohjeen mukaisesti 1+1- keskikaideteiden poikkileikkauksen minimiarvo on 10,0 metriä ja ohjearvo 12,5 metriä. Päällysteen leveyden minimiarvo on 9,5 metriä ja ohjearvo 12,0 metriä. Tierekisteritietojen perusteella noin 30 mahdollista kohdetta tarkasteltiin maastossa, jolloin voitiin täydentää ja korjata tierekisteritietoja sekä ehdottaa kohteeseen soveltuvaa toimenpidettä. Maastokäyntihavaintojen perusteella valituille kohteille laadittiin onnettomuusanalyysi, jossa selvitettiin mm. onnettomuustiheys ja -aste sekä tiettyjen onnettomuusluokkien yleisyys tieosuudella (kohtaamis- ja ohitusonnettomuudet sekä vasemmalle suistumiset, joihin keskikaiteella ja leveällä keskimerkinnällä pyritään erityisesti vaikuttamaan). Soveltuvat kohteet priorisoitiin kolmeen luokkaan mm. onnettomuustietojen ja liikennemäärän perusteella. Mahdollisiksi keskikaidekohteiksi työssä esitettiin valtatietä 2 välillä Nummela-valtatie 25, valtatietä 5 välillä Tuusjärvi-Paaso sekä kantatietä 50 Espoossa välillä Kirkkonummi-Kauklahti. Valtatie 5 priorisoitiin luokkaan I, valtatie 2 luokkaan II ja kantatie 50 luokkaan III. Keskikaidekohteiden yhteispituus oli noin 17 km. Leveän keskimerkinnän kohteita esitettiin yhteensä 15 tielle, joista valtateitä olivat tiet 2, 4, 6, 24 ja 25. Korkeimpaan priorisointiluokkaan I määritettiin valtatie 2 välillä Nummela-Vihti, valtatie 4 välillä Lusi-Hartola, valtatie 25 välillä Nummela- Rajamäki ja Hyvinkää-Mäntsälä, kantatie 50 välillä Kirkkonummi-Kauklahti, kantatie 51 välillä Kirkkonummi-Siuntio sekä maantie 132 välillä Klaukkala-Röykkä. Priorisointiluokan I keskimerkintäkohteiden yhteispituus oli noin 140 km. Soveltuville kohteille määritettiin suuntaa-antava kustannusarvio perustuen olemassa oleviin suunnitelmiin ja selvityksiin sekä asiantuntija- arvioihin. Lisäksi kohteille määritettiin laskennallinen henkilövahinkoon johtaneiden onnettomuuksien vähenemä.

Situational awareness concept in a multinational collaboration environment : challenges in the information sharing framework

Technological capabilities are built to support different types of collaboration, and this gives the justification to widely observe, how activity environments are influenced by technology. Technology as an enabler can be addressed from different perspectives, other than merely technological. Dynamic, evolving environment is at the same time interesting but also challenging. As a multinational collaboration environment, the maritime surveillance is an good example of time critical and evolving environment, where technological solutions enable new ways of collaboration. Justification for the inspiration to use maritime environment as the baseline for understanding the challenges in creating and maintaining adequate level of situational awareness, derives from the complexity of the collaboration and information sharing environment elements, needed to be taken into account, when analyzing criticalities related to decision making. Situational awareness is an important element supporting decision making, and challenges related to it can also be observed in the maritime environment. This dissertation describes the structures and factors involved in this complex setting, found from the case studies that should be taken into account when trying to understand, how these elements affect the activities. This dissertation focuses on the gray area that is between a life threatening situation and normal everyday activities. From the multinational experimentation series case studies, MNE5 and MNE6 it was possible to observe situations that were not life threatening for the participants themselves, but not also basic every day activities. These case studies provided a unique possibility to see situations, where gaining of situational awareness and decision making are challenged with time critical crisis situations. Unfortunately organizations do not normally take the benefit from the everyday work to prepare themselves for possible emerging crisis situations. This dissertation focuses on creating a conceptual model and a concept that supports organizations – also outside the maritime community – to improve their ability to support gaining of situational awareness from the individual training level, all the way to changes in organizational structures in aiming for better support for decision making from the individual level to the highest decision making level. Quick changes and unpredictability are reality in organizations and organizations do not have the possibility to control all the factors that affect their functioning. Since we cannot be prepared for everything, and predict every crisis, individual activities inside teams and as a part of organizations, need to be supported with guidance, tools and training in order to support acting in challenging situations. In fact the ideology of the conceptual model created, lies especially in the aim of not controlling everything in beforehand, but supporting organizations with concrete procedures to help individuals to react in different, unpredictable situations, instead of focusing on traditional risk prevention and management. Technological capabilities are not automatically solutions for functional challenges; this is why it is justified to broaden the problem area observation from the technological perspective. This dissertation demonstrates that it is possible to support collaboration in a multinational environment with technological solutions, but it requires the recognition of technological limitations and accepting the possible restrictions related to technological innovations. Technology should not be considered value per se, the value of technology should be defined according to the support of activities, including strategic and operational environment evaluation, identification of organizational elements, and taking into account also the social factors and their challenges. Then we are one step closer to providing technological solutions that support the actual activities by taking into account the variables of the activity environment in question. The multidisciplinary view to approach the information sharing and collaboration framework, is derived especially from the complexity of decision making and building of situational awareness, since they are not build or created in vacuity, but in the organizational framework by the people doing it with the technological capabilities, enabled by the organizational structures. Introduced case studies were related to maritime environment, but according to the research results, it is valid to argue, that based on the lessons learned it is possible to create and further develop conceptual model and to create a general concept to support a wider range of organizations in their attempt to gain better level of situational awareness (SA) and to support decision making. To proof the versatile usage of the developed concept, I have introduced the case study findings to the health care environment and reflected the identified elements from the trauma center to the created concept. The main contribution to complete this adventure is the presented situational awareness concept created in the respect to NATO concept structure. This has been done to tackle the challenge of collaboration by focusing on situational awareness in the information sharing context by providing a theoretical ground and understanding, of how these issues should be approached, and how these elements can be generalized and used to support activities in other environments as well. This dissertation research has been a several year evolving process reflecting and affecting presented case studies and this learning experience from the case studies has also affected the goals and research questions of this dissertation. This venture has been written from a retro perspective according to ideology of process modeling and design rationale to present to the reader how this entire journey took place and what where the critical milestones that affected the end result, conceptual model. Support in a challenging information sharing framework can be provided with the right type of combination of tools, procedures and individual effort. This dissertation will provide insights to those with a new approach to war technology for the organizations to gain a better level of awareness and to improve the capabilities in decision making. This dissertation will present, from the war technology starting point, a new approach and possibility for the organizations to create a better level of awareness and support for decision making with the right combination of tools, procedures and individual effort.