07042-016 Kettle Creek Watershed Final Report

The urban portion of the Kettle Creek Watershed is experiencing severe bank and bed erosion due to unchecked stormwater runoff and a steep stream slope. The Kettle Creek Urban Watershed Improvement Project will reduce sediment input to the stream by stabilizing the steam bed with rock-riffle stream stabilization structures and stream bank improvements at select locations. Other components of the watershed are being addressed for excess sediment loads including the agricultural portion by constructing sediment detention basins, and the urban stormwater component by separating the existing combined sanitary and stormwater systems. The urban stream erosion factor represents the weak link in the current watershed impairment. The benefits of the all the watershed improvements components will be realized by all the residents of Kettle Creek Watershed as well as the citizens of Ottumwa.

Do geographic distribution, niche property and life form explain plants' vulnerability to global change?

We modelled the future distribution in 2050 of 975 endemic plant species in southern Africa distributed among seven life forms, including new methodological insights improving the accuracy and ecological realism of predictions of global changes studies by: (i) using only endemic species as a way to capture the full realized niche of species, (ii) considering the direct impact of human pressure on landscape and biodiversity jointly with climate, and (iii) taking species' migration into account. Our analysis shows important promises for predicting the impacts of climate change in conjunction with land transformation. We have shown that the endemic flora of Southern Africa on average decreases with 41% in species richness among habitats and with 39% on species distribution range for the most optimistic scenario. We also compared the patterns of species' sensitivity with global change across life forms, using ecological and geographic characteristics of species. We demonstrate here that species and life form vulnerability to global changes can be partly explained according to species' (i) geographical distribution along climatic and biogeographic gradients, like climate anomalies, (ii) niche breadth or (iii) proximity to barrier preventing migration. Our results confirm that the sensitivity of a given species to global environmental changes depends upon its geographical distribution and ecological proprieties, and makes it possible to estimate a priori its potential sensitivity to these changes.

Topological phases in small quantum Hall samples

Topological order has proven a useful concept to describe quantum phase transitions which are not captured by the Ginzburg-Landau type of symmetry-breaking order. However, lacking a local order parameter, topological order is hard to detect. One way to detect it is via direct observation of anyonic properties of excitations which are usually discussed in the thermodynamic limit, but so far has not been realized in macroscopic quantum Hall samples. Here we consider a system of few interacting bosons subjected to the lowest Landau level by a gauge potential, and theoretically investigate vortex excitations in order to identify topological properties of different ground states. Our investigation demonstrates that even in surprisingly small systems anyonic properties are able to characterize the topological order. In addition, focusing on a system in the Laughlin state, we study the robustness of its anyonic behavior in the presence of tunable finite-range interactions acting as a perturbation. A clear signal of a transition to a different state is reflected by the system's anyonic properties.

A wearable system to time gate crossing during alpine skiing slalom

INTRODUCTION: In alpine skiing, chronometry analysis is currently the most common tool to assess performance. It is widely used to rank competitors during races, as well as to manage athletes training and to evaluate material. Usually, this measurement is accurately realized using timing cells. Nevertheless, these devices are too complex and expensive to allow chronometry of every gates crossing. On the other side, differential GPS can be used for measuring gate crossing time (Waegli et al). However, this is complex (e.g. recording gate position with GPS) and mainly used in research applications. The aim of the study was to propose a wearable system to time gates crossing during alpine skiing slalom (SL), which is suitable for routine uses. METHODS: The proposed system was composed of a 3D accelerometer (ADXL320®, Analog Device, USA) placed at the sacrum of the athlete, a matrix of force sensors (Flexiforce®, Tekscan, USA) fixed on the right shin guard and a data logger (Physilog®, BioAGM, Switzerland). The sensors were sampled at 500 Hz. The crossing time were calculated in two phases. First, the accelerometer was used to detect the curves by considering the maximum of the mediolateral peak acceleration. Then, the force sensors were used to detect the impacts with the gates by considering maximum force variation. In case of non impact, the detection was realized based on the acceleration and features measured at the other gates. In order to assess the efficiency of the system, two different SL were monitored twice for two world cup level skiers, a male SL expert and a female downhill expert. RESULTS AND DISCUSSION: The combination of the accelerometer and force sensors allowed to clearly identify the gate crossing times. When comparing the runs of the SL expert and the downhill expert, we noticed that the SL expert was faster. For example for the first SL, the overall difference between the best run of each athlete was of 5.47s. At each gate, the SL expert increased the time difference slower at the beginning (0.27s/gate) than at the end (0.34s/gate). Furthermore, when comparing the runs of the SL expert, a maximum time difference of 20ms at each gate was noticed. This showed high repeatability skills of the SL expert. In opposite, the downhill expert with a maximum difference time of 1s at each gate was clearly less repeatable. Both skiers were not disturbed by the system. CONCLUSION: This study proposed a new wearable system to automatically time gates crossing during alpine skiing slalom combining force and accelerometer sensors. The system was evaluated with two professional world cup skiers and showed a high potential. This system could be extended to time other parameters. REFERENCES Waegli A, Skaloud J (2007). Inside GNSS, Spring, 24-34.

Prediction of plant species distributions across six millennia.

The usefulness of species distribution models (SDMs) in predicting impacts of climate change on biodiversity is difficult to assess because changes in species ranges may take decades or centuries to occur. One alternative way to evaluate the predictive ability of SDMs across time is to compare their predictions with data on past species distributions. We use data on plant distributions, fossil pollen and current and mid-Holocene climate to test the ability of SDMs to predict past climate-change impacts. We find that species showing little change in the estimated position of their realized niche, with resulting good model performance, tend to be dominant competitors for light. Different mechanisms appear to be responsible for among-species differences in model performance. Confidence in predictions of the impacts of climate change could be improved by selecting species with characteristics that suggest little change is expected in the relationships between species occurrence and climate patterns.

Fuzzy Principal Components Analysis

Due to the large number of characteristics, there is a need to extract the most relevant characteristicsfrom the input data, so that the amount of information lost in this way is minimal, and the classification realized with the projected data set is relevant with respect to the original data. In order to achieve this feature extraction, different statistical techniques, as well as the principal components analysis (PCA) may be used. This thesis describes an extension of principal components analysis (PCA) allowing the extraction ofa finite number of relevant features from high-dimensional fuzzy data and noisy data. PCA finds linear combinations of the original measurement variables that describe the significant variation in the data. The comparisonof the two proposed methods was produced by using postoperative patient data. Experiment results demonstrate the ability of using the proposed two methods in complex data. Fuzzy PCA was used in the classificationproblem. The classification was applied by using the similarity classifier algorithm where total similarity measures weights are optimized with differential evolution algorithm. This thesis presents the comparison of the classification results based on the obtained data from the fuzzy PCA.

Sähköverkkotiedonsiirtomenetelmän kehittäminen taajuusmuuttajaohjattuihin sähkökäyttöihin

Sähkömoottorin jatkuva-aikainen kunnonvalvonta vaatii tiedonsiirtoa moottorilta ylemmälle tietojärjestelmätasolle, kuten taajuusmuuttajalle. Uusien kaapeleiden asennus on työlästä ja kallista. Moottorin ja taajuusmuuttajan välillä on kuitenkin aina kaapeli, jota käytetään moottorin tehonsyöttöön. Tätä kaapelia on mahdollista käyttää myös tiedonsiirtokanavana. Tässä diplomityössä käsitellään ja tutkitaan sähköverkkotiedonsiirtomenetelmää, jonka avulla voidaan muodostaa Ethernet-yhteys moottorilta taajuusmuuttajalle tai toisinpäin. Työssä kehitetään simulointimalli tiedonsiirtokanavan taajuusriippuvan vaimennuksen simuloimiseen. Lisäksi kehitetään kytkentärajapinta, joka mahdollistaa tiedonsiirron kolmivaiheisessa taajuusmuuttajan syöttämässä moottorikaapelissa. Työssä suunnitellaan ja toteutetaan tiedonsiirtoa varten pilot-laitteisto, jolla tehdään laboratoriotestit. Laboratoriotesteillä varmistetaan menetelmän soveltuvuus. Laboratoriotestien avulla etsitään myös reunaehdot tiedonsiirron toiminnalle ja tiedonsiirtonopeuteen vaikuttavia tekijöitä taajuusmuuttajakäytössä. Lisäksi tarkastellaan menetelmän aiheuttamaa viivettä, joka on tärkeäsäätösovellusten kannalta. Lopuksi arvioidaan menetelmän soveltuvuus käytännön sovelluksiin.

Maastoajoneuvon käyttöliittymän reaaliaikasimulaattori

Työn tavoitteena oli kehittää ja toteuttaa reaaliaikasimulaattori maastoajoneuvon käyttöliittymälle, jota ajoneuvon kuljettajakäyttää ajon aikana. Simulaattori oli tarkoitettu ensisijaisesti käyttöliittymän testaukseen, mutta sen pitää olla helposti laajennettavissa esimerkiksi koulutuskäyttöön. Mallinnustyökaluina oli tarkoitus käyttääpääsääntöisesti markkinoilta saatavia valmiita ohjelmistoja. Simulaattorin toteutuksessa käytettiin myös manuaalista ohjelmointia, koska valituilla ohjelmistoilla ei suoraan voinut saavuttaa reaaliaikaista visualisointia. Käsin kirjoitetut koodit hoitavat valmiilla ohjelmistoilla tehtyjen osien välisen tiedonsiirron. Varsinainen mallintaminen oli valituilla ohjelmistoilla helppoa ja nopeaa. Työn tuloksena saatiintoteutettua simulaattori, jonka vaikutelma oli reaaliaikainen. Käytettävyystestit onnistuivat hyvin simulaattorin avulla. Simulointimallin modulaarisuuden ansiosta mallia on helppo päivittää. Simulaattorin jatkokehityksessä oleelliset seikat ovat visualisoinnin parantaminen ja todellista ajoneuvoa vastaavan dynamiikan lisääminen.

Suurnopeushilaohjain IGB-transistoreille

Hilalta ohjattavien tehokytkimien, kuten IGBT tai MOSFET, ohjaaminen toteutetaan ohjausjännitettä muuttamalla. Hilaohjaimen tehtävä on ladata tehokytkimen hilakapasitanssia ohjattuun jännitteeseen. Hilaohjaimen siirtämän varauksen suuruuteen vaikuttaa hilakapasitanssin todellinen suuruus ja käytettävä ohjausjännite. Hilaohjaimen virrankäsittelykyky määrittää hilaohjaimen nopeuden siinä mielessä, että ohjattavan komponentin hilavaraus tulisi pystyä lataamaan ja purkamaan tietyssä suhteessa kytkentätaajuuteen. Kytkentätaajuuksien kasvaessa myös hilaohjaimen virrankäsittelykyky sekä hilaohjaimen teho joutuvat uudelleen arvioitaviksi. Työssä perehdytään IGBT:n toimintaan ja hilaohjainratkaisuihin suurilla kytkentätaajuuksilla. Työssä ontutkittu mahdollisuutta rakentaa IGBT:n hilaohjain jo markkinoilla olevista MOSFET:ien hilaohjaimista. Suurnopeushilaohjaimesta suunnitellaanja rakennetaan prototyyppi. Prototyypin suoriutumista tehtävistään tarkastellaan tekemällä mittauksia. Lopuksi arvioidaan asioita joiden tulee muuttua matkalla kohti megahertsien kytkentätaajuuksia.

Taajuusmuuttajan häviöidensimulointityökalun kehitys

Diplomityössä on kehitetty kaksitasoisen jännitevälipiirillisen taajuusmuuttajan häviöiden simulointiin käytettävä simulointimalli osaksi säädettävän sähkömoottorikäytön simulointityökalua, jolla voidaan analysoida eri säätöalgoritmien, kuormituksen ja kytkentätaajuuden vaikutusta taajuusmuuttajan häviöihin. Aluksi on selvitetty yksityiskohtaisesti taajuusmuuttajan häviölähteet ja häviöiden fysikaalinen tausta. Taajuusmuuttajassa käytettäville komponenteille on esitetty simulointimalleja. Taajuusmuuttajan malli ja häviöiden laskenta-algoritmit on toteutettu C-kielellä. Taajuusmuuttajan malli vastaa perusrakenteeltaan ACS800-02-0260-5 - taajuusmuuttajaa. ACS800-02-0260-5 -taajuusmuuttajan häviöitä on simuloitu erilaisissa kuormitustilanteissa, ja simulointien tueksi taajuusmuuttajan häviöt on pyritty selvittämään laboratoriomittauksin.

Osaaminen tietämyksen tukena kehitettäessä aikuisopiston työprosesseja

Osaaminen voi muodostua ongelmaksi yritysten kilpailukyvylle, jos siihen ei kiinnitetä huomiota jo strategiasuunnittelusta lähtien. Vaikka asiakkaiden muuttuneet odotukset kyettäisiinkin kohdentamaan ennen kilpailijoita, saattaa olla, että siihen ei pystytä vastaamaan, jos ei ehditä oppimaan uutta tai uudella tavalla. Diplomityön tavoitteena on laatia Etelä-Karjalan aikuisopistollehenkilöstön osaamisen kehittämiskuvaus siitä, kuinka strategian määrittämisestälähtien voidaan henkilöstön osaamista parantaa ja pyrkiä luomaan kilpailuetua markkinoilla. Henkilöstön osaamisen kehittäminen tulee olla suunnitelmallista, tarvittaessa yksilön, ryhmän ja organisaation edut huomioivaa, riittävän yksinkertaista ja konkreettista, jotta suunnitelma voidaan toteuttaa, seurata ja edelleenkehittää. Työn teoriaosassa on kuvattu vision ja strategian merkitystä osaamisen kehittämiseen. Lisäksi on tarkasteltu yksilön oppimista, oppimisen prosessia ja sen kehittymistä organisaation kyvykkyydeksi. Osaamisen infrastruktuuria on lähestytty organisaatiokulttuurin, sitouttamisen ja kehittämisjärjestelmän näkökulmasta. Empiirisessä osuudessa on tuotu esiin aikuisopiston henkilöstön osaamisen kehittämisen tavoitteet, nykyiset käytännöt, kehittämisen vaihtoehdot sekä jatkotoimenpiteet. Osaaminen on aikuisopiston henkilöstön ammattitaidon perusta. Osaamistarpeen määrittämisen tulee keskittyä aikuisopiston ydinosaamisen kehittämiseen. Henkilöstö tulisi nähdä motivoinnin ja sitouttamisen kautta inhimillistä tietopääomaa kasvattavana tekijänä, johon voidaan sujuvasti liittää aineeton pääoma (data, informaatio jne.) sekä strateginen reservi, kuten kilpailuetua tuottava innovointitoiminta.

Ympäristöjärjestelmän toteuttamisen edellytykset Lappeenrannan teknillisellä yliopistolla

Lappeenrannan teknilliselle yliopistolle tehtävässä ympäristösuunnitelmassa tavoitteena on selvittää Senaatti-kiinteistöjen ympäristöjärjestelmän tavoitteiden toteutettavuus yliopistolla, löytää yliopiston merkittävimmät ympäristövaikutukset sekä asettaa ympäristöasioiden hoidolle päämääriä ja tavoitteita.Diplomityön on tarkoitus toimia jatkossa tukimateriaalina ympäristöasioiden hoidon kehittämiselle. Teoriaosassa on esitetty ympäristöjärjestelmän rakentaminen ja tavoitteet sekä käyty läpi ympäristösuunnitelman toteuttamista. Tutkimusosassa laaditaan Senaatti-kiinteistön ympäristöjärjestelmän toteuttamisen esittelyn jälkeen yliopiston ympäristösuunnitelma. Yliopiston tämänhetkiset ympäristökäytännöt kartoitetaan sekä toimintaa koskevat ympäristönäkökohdat tunnistetaan ja arvotetaan. Merkittävien ympäristönäkökohtien valitsemisen jälkeen yliopistolle on laadittu ehdotukset hankintoja, jätehuoltoa ja sähkön kulutusta koskevista ympäristöohjelmista. Ympäristöohjelmissa ehdotetaan päämääriä, tavoitteita sekä käytännön ohjeita ja seurantaa toimintojen kehittämistä varten.

XML-based information management environment for PE technologies

Printed electronics is an emerging concept in electronics manufacturing and it is in very early development stage. The technology is not stable, design kits are not developed, and flows and Computer Aided Design (CAD) tools are not fixed yet. The European project TDK4PE addresses all this issues and this PFC has been realized on this context. The goal is to develop an XML-based information system for the collection and management of information from the technology and cell libraries developed in TDK4PE. This system will ease the treatment of that information for a later generation of specific Design Kits (DK) and the corresponding documentation. This work proposes a web application to generate technology files and design kits in a formatted way; it also proposes a structure for them and a database implementation for storing the needed information. The application will allow its users to redefine the structure of those files, as well as export and import XML files, between other formats.

Analysis of Active Magnet Bearing Control Software

Problems of the designing active magnet bearingcontrol are developed. The estimation controller are designed and applied to a rigid rotor. The mathematical model of the active magnet bearing controller is developed. This mathematical model is realized on a DSP. The results of this realization are analyzed. The conclusions about the digital signal processing are made.

Suunnittelu- ja toimeenpanojärjestelmän määrittely ja valinta Junttan Oy:lle

Työn tavoitteena oli selvittää, millainen suunnittelu- ja toimeenpanojärjestelmä tukee Junttanin liiketoimintatavoitteiden saavuttamista ja valita tarjolla olevista vaihtoehdoistasopivin kokonaisuus. Työn teoriaosassa selvitetään toiminnanohjausjärjestelmien toiminnallisuuksien jako suunnittelu- ja toimeenpanojärjestelmiin ja miten suunnittelu- ja toimeenpa-nojärjestelmien käyttötarkoitus ja käyttöönotto poikkeavat toisistaan. Teoriaosas-sa käsitellään myös päätöksentekoon liittyviä asioita sillä tämän työn lopputulok-sena Junttanille valittiin PDM- ja ERP-järjestelmä. Työssä toteutettiin aluksi liiketoimintatavoitteiden selvitys. Liiketoimintatavoitteet ohjasivat, millaisen suunnittelu- ja toimeenpanojärjestelmän Junttan tarvitsi. Ny-kytilan kartoituksen yhteydessä kerättiin kehitysideoita uutta järjestelmäkokonai-suutta varten. Liiketoimintatavoitteiden ja kehitysideoiden pohjalta laadittiin tavoi-tetila, jonka pohjalta määritettiin vaatimukset PDM- ja ERP-järjestelmille. Yrityksen toiminnanohjausjärjestelmän valinta on iso päätös. Sen vuoksi päätök-sentekoon panostettiin niin, että ennakkoasenteet ja henkilökohtaiset mieltymyk-set eivät ohjanneet valintaa. Toiminnallinen määrittely jätettiin tehtäväksi järjestelmien käyttöönoton yhteydes-sä. Junttanilla päätettiin hyödyntää uusien toimintatapojen määrittämisessä toi-mittajien alakohtaista osaamista ja järjestelmiin kuvattuja ja järjestelmissä tuettuja prosesseja.