Tulenjohtamisen tarkkuuden ja nopeuden kehittäminen

Tulenjohtaminen on prosessi, joka alkaa vihollisen havaitsemisesta ja päättyy tulitehtävän toteutumiseen. Tulenjohtamisen nopeuden ja tarkkuuden kannalta kriittisimmät alueet ovat maalinpaikannuksessa ja mittaustöissä. Puolustusvoimien käynnisti vuonna 2009 hankkeen, jonka tarkoituksena oli luoda integroitu tiedustelu-, valvonta- ja tulenjohtojärjestelmä. Osana tätä järjestelmää hankittiin muun muassa uusia maalinpaikannuslaitteita. Tutkimus toteutettiin lähdeaineistoanalyysinä, ja johtopäätöksiin päädyttiin vertailemalla vanhaa tulenjohtokalustoa uuteen kalustoon. Tällä luotiin näkemys vanhan ja uuden järjestelmän suorituskykyeroista, haasteista ja mahdollisuuksista. Pääosan lähdeaineistosta muodostivat puolustusvoimien oppaat ja ohjesäännöt. Vanhalla tulenjohtokalustolla päästään noin viiden piirun ja metrin mittaustarkkuuteen. Uusi maalinpaikannuslaite 15 tuottaa suunnan samalla tarkkuudella ja hyrräsuuntakehän ollessa kytketty laitteeseen suunta saadaan mitattua kahden piirun tarkkuudella. Etäisyys mitataan alle kahden metrin tarkkuudella. Maalinpaikannuslaite 15 kykenee siirtämään tuotetun paikkatiedon suoraan MATI-päätelaitteen tulenjohtosovellukselle. Tutkimuksessa perusteella voidaan sanoa, että uusi tulenjohtokalusto parantaa tulenjohdon tarkkuutta, ja antaa perusteet metriluokan maalinpaikannukselle. Lisäksi se nopeuttaa tulenjohtoprosessia automaattisten tiedonsiirto-ominaisuuksiensa puolesta. Se vähentää myös ihmisen toimista johtuvia virheitä ja nopeuttaa niiden havaitsemista, sillä maalinpaikannuslaite 15 tuottaa mitatusta kohteesta kuvan, jonka avulla tulenjohtaja varmistuu mitatun koh-teen oikeellisuudesta. Automaattinen tiedonsiirto vähentää näppäilyvirheiden määrää. Tällä hetkellä tulenjohtosovellus itsessään ei ymmärrä metriluokan koordinaatteja, vaan pyöristää ne lähimpään kymmeneen metriin. Kun tämä ominaisuus lisätään sovellukseen ja AHJO-järjestelmään, perusteet metriluokan tulenjohtoon ovat olemassa. Pitää kuitenkin huomioida, että perinteinen epäsuora tuli ei vaadi metriluokan paikannusta, vaan on edullisempaa, että tulen tiheys ei ole liian suuri. Metriluokan paikannusta saatetaan tarvita muun muassa ohjuksissa ja tykistön hakeutuvissa ammuksissa, jolloin uudesta suorituskyvystä saadaan hyöty irti.

Virtavesien vedenlaadun jatkuvatoiminen mittaaminen : Käytännön opas

Automaattisilla mittausjärjestelmillä voidaan saada luotettavaa ja reaaliaikaista tietoa veden laadusta. Oppaassa keskitytään optisiin antureihin. Jatkuvatoimisista mittareista on todettu olevan hyötyä etenkin tilanteissa, joissa veden laadussa on suurta ja nopeaakin vaihtelua ja johon perinteisellä vesinäytteenotolla ei ole mahdollista päästä kiinni. Nykyaikaiset laitteistot koostuvat erilaisista antureista, tietoa keräävistä antureista sekä tiedonsiirto- ja hallintalaitteista. Mittareiden tuottaman aineiston avulla on tarkennettu jokien ravinnekuormituslaskelmia (Valkama ym. 2008, Vartiainen ym. 2014, Koskiaho ym. 2015a) sekä arvioitu vesiensuojelutoimenpiteiden tehokkuutta (Ekholm ym. 2012, Valkama & Salminen 2014, Koskiaho ym. 2015b). Jatkuvatoimisia vedenlaatumittareita on käytetty menestyksekkäästi myös virtavesien vedenlaadun seuraamisessa esimerkiksi kaivostoiminnan ja ruoppausten yhteydessä. Tietoa on saatu myös poikkeuksellisista päästöistä kuten jätevesi, teollisuus, rakentamisen vaikutukset, sekä osana yhteistarkkailua. Mittari valitaan aina käyttötarkoituksen ja kohteen olosuhteiden mukaan. Tämän oppaan tavoitteena on auttaa uutta käyttäjää laitteen hankintaan, käyttöön ja aineiston käsittelyyn liittyvissä käytännön kysymyksissä.

802.11-standardiperhe

Langattomien verkkojen kehitys juontaa juurensa 1980-luvulle, jolloin eri valmistajat julkaisivat omia valmistajakohtaisia tuotteitaan. Kuluttajalle tämä tarkoitti sitoutumista yhteen valmistajaan ja yhteensopivuusongelmia eri laitteiden kesken. Ensimmäinen ajatus oli luoda vain uusi fyysinen taso langallisen lähiverkon 802.3-standardiin, mutta pian ymmärrettiin, että tarvitaan kokonaan uusi MAC-taso, sillä tiedonsiirto radioteitse on huomattavan erilaista kuin kaapelia pitkin tehtävä tiedonsiirto. Esimerkiksi langallisen lähiverkon 802.3-standardista tuttua CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect) siirtotien varausmenetelmää ei voida käyttää, vaan se on korvattu langattomassa lähiverkossa CSMA/CA:lla (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) IEEE:n (Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11-standardi sai alkunsa 21.3.1991 ja ensimmäinen 802.11-standardi, 802.11-1997, julkaistiin vuonna 1997. 802.11-standardia kehitetään edelleen, ja tällä hetkellä uusin julkaistu laajennos on vuonna 2014 julkaistu 802.11ac. Tässä tutkielmassa perehdytään erilaisiin langattoman lähiverkon tekniikoihin pääpainon ollessa IEEE:n 802.11-standardissa ja sen tietoturvassa.

A Study of Multicast Performance in IEEE 802.11 Wireless Local Area Networks

Langattomat lähiverkot ovat yleistyneet ja monin paikoin niillä pyritään täysin korvaamaan perinteiset kaapeloidut verkot. Samalla verkoissa välitettävät palvelut monipuolistuvat. Etenkin interaktiivisten sisältöjen ja viiveriippuvaisten palvelujen välittämisessä korostuvat verkolle asettavat vaatimukset suorituskyvystä ja palveluntasosta. Radiotaajuuksilla tapahtuva tiedonsiirto on ongelmallista siirtomedian jaetun luonteen vuoksi. Käytettäessä ympärisäteileviä antenneja jokainen kantomatkan päässä oleva asema kuulee lähetyksen, vaikkei se olisi sille suunnattu. Tämä luo turvallisuusongelman, mutta lisäksi heikentää tehokkuutta, koska nykyisellä antenniteknologialla vain yksi asema kerrallaan voi lähettää häiriöttä kantoalueellaan. Täsmälähetykset yhden lähteen ja useiden kohteiden välillä luovat erillisiä siirtolinkkejä. Olisi luontevampaa luoda yksi lähetysvirta, johon useat vastaanottajat voivat kytkeytyä. Kaistan säästön vastapainona on tarve luoda ja ylläpitää näitä yhteyksiä. Käyttäjien liikkuvuuden ja siirtotien vaihtelevien ominaisuuksien vuoksi langattoman verkon rakenne ja rajat ovat epäselviä. Näihin haasteisiin on vastattava sekä protokolla- että sovellustasolla. Tässä tutkielmassa käydään ensin läpi IEEE 802.11 -standardin mukaisen langattoman verkon perusteet ja sen ominaisuuksiin liittyvät tyypilliset ongelmakohdat. Yleis- ja ryhmälähetyksiä tarkastellaan ensin perinteisessä IEEE 802.3 standardin mukaisessa langallisessa lähiverkossa ja selvitetään, miten vastaavat ominaisuudet toteutuvat IEEE 802.11 standardien mukaisissa langattomissa verkoissa. Käyttötapaustutkimuksissa keskitytään rajatussa ympäristössä tapahtuviin ryhmälähetyksiin. Erityisesti tutkitaan langattomien ryhmälähetysten käyttökelpoisuutta sekä langattoman ympäristön asettamia erityisvaatimuksia.

Kiihtyvyyteen perustuva langaton iskuvoimanmittausjärjestelmä

Tämä lopputyö esittelee Diter Oy:n toimeksiannosta läpiviedyn projektin, jonka tarkoituksena oli luoda langaton etäluettava ja -ohjattava kiihtyvyyden mittaukseen perustuva iskuvoimanmittausjärjestelmän prototyyppi. Projektin tarkoitus ei ollut luoda viimeisteltyä mittausjärjestelmää, vaan selvittää onko tällaista järjestelmää ylipäätään mahdollista toteuttaa järkevästi. Mittajärjestelmän idean taustalla oli vahvasti Internet-of-Things (IoT) -konsepti, minkä seurauksena hallinta ja seuraaminen toteutettiin esitettyjen vaatimusten mukaan Android-pohjaiselle mobiililaitteelle. Langaton tiedonsiirto toteutettiin Bluetoothyhteydellä, jonka välityksellä mobiililaitteelle toteutetun sovelluksen avulla pystytään ohjaamaan Bluetooth-moduulin kytkettyä mikrokontrolleria. Mikrokontrolleri lukee AD-muuntimeen kytkettyä analogista kiihtyvyysanturia, jota käytetään tallentamaan kappaleeseen kohdistuvien voimien aiheuttama kiihtyvyys. Toimeksiantoon kuului koko laitteisto- ja ohjelmistoarkkitehtuurin suunnittelu ja toteutus alusta alkaen. Järjestelmän lisäksi projektiin kuului verifiointitestausten suunnitellu ja toteutus, jotka ovat myös kuvattuna tässä työssä. Tärkeänä osana verifiointia olivat kiihtyvyysanturin kalibroinnin tarkastaminen sekä kalibrointimenetelmän toteutus. Verifiointitestauksissa käytettiin servo-ohjattua sähkömoottoria luomaan ympyräliike, josta voitiin vertaamalla kierrostaajuutta ja kiihtyvyysarvoja toisiinsa todentaa kiihtyvyysanturin kalibrointi. Lisäksi rakennettiin Newtonin kehtoon perustuva testipenkki, jonka avulla pyrittiin selvittämään järjestelmän mahdollista iskuvoimanmittauskykyä. Vaikka suoritettujen testausten tulokset olivat aluksi lupaavia, eivät ne lopulta olleet yksiselitteiset. Tämän seurauksena työ ei pystynyt sille kohdennettujen resurssien puittessa ottamaan kantaa annettuun tutkimuskysymykseen. Tulokset kuitenkin osoittivat, mitä on otettava huomioon jatkosuunnittelussa ja verifiointitestausten kehittämisessä.

Automatization of feeding the heat flux data to water circulation simulations of recovery boilers

Tässä työssä perehdytään soodakattiloiden vesikiertomallin rakentamiseen. Työn päätavoitteena on kehittää simulointimallia varten taulukkolaskentapohja, jonka avulla soodakattilan lämpövuotietoja on yksinkertaista ja nopeaa käsitellä ja siirtää Apros 6 -simulointiohjelmaan. Lisäksi tarkoituksena on pyrkiä automatisoimaan työvaiheet mahdollisimman pitkälle, jolloin vesikiertolaskennan tekeminen yksinkertaistuisi, yhtenäistyisi ja tarkentuisi. Tämä on mahdollista Excel- makrojen ja Apros 6:n uusien toimintojen avulla. Apros 6:ssa on nyt mahdollista hyödyntää SCL- komentotiedostoja, joiden avulla sujuva tiedonsiirto Aproksen ja Excelin välillä vodaan toteuttaa. Vesikiertolaskentaan käytettävän datan käsittely on aikaisemmin ollut työlästä ja sen tarkkuus on pitkälti riippunut mallintajasta. Tässä diplomityössä päästään hyödyntämään uusimpia ja realistisempia soodakattiloiden CFD- malleja, joiden avulla pystytään luomaan aikaisempaa tarkemmat lämpövuojakaumat soodakattilan lämpöpinnoille. Tämä muutos parantaa vesikiertolaskennan tarkkuutta. Työn kokeellisessa osassa uutta Excel laskentatyökalua ja uusia lämpövuoarvoja testataan käytännössä. Eräs vanha Apros- vesikiertomalli päivitetään uusilla lämpövuoarvoilla ja sen rakenteeseen tehdään muutoksia tarkkuuden parantamiseksi. Uuden mallin toimivuutta testataan myös 115 %:n kapasiteetilla ja tutkitaan kuinka kyseinen vesikiertopiiri reagoi suurempaan lämpötehoon. Näitä kolmea eri tilannetta vertaillaan toisiinsa ja tarkastellaan eroavaisuuksia niiden vesi-höyrypiireissä.