Esineiden internetille tärkeä langaton automaatio tarvitsee avointa alustakehitystä, sillä se muodostaa perustan kaikelle järjestelmänkehitys- ja standardointityölle. Ensi viikon keskiviikkona aiheesta väittelee Vaasan yliopistossa FM Reino Virrankoski.

Langaton automaatio on keskeinen osa esineiden internetiä. Sen avulla esimerkiksi liikkuvat, vaikeissa olosuhteissa operoivat tai maantieteellisesti kaukana toisistaan olevat koneet ja toimilaitteet voidaan liittää yhteiseen automaatiojärjestelmään.

FM Reino Virrankoski on tutkinut väitöskirjassaan IEEE 802.15.4 -tietoliikennestandardia soveltavaa avointa alustakehitystä langattomassa automaatiossa.

”IEEE 802.15.4 on yksi keskeisimmistä tietoliikennestandardeista automaatiojärjestelmien langattomassa tietoliikenteessä. Siihen perustuvat muun muassa langattoman automaation standardit ISA 100.11a ja WirelessHART”, kertoo Virrankoski.

Hänen tutkimuksessa on käytetty alustaperustaista suunnittelutapaa, joka tähtää yleiskäyttöisen avoimen anturialustan kehittämiseen. Suunnittelun tavoitteita on tarkennettu keräämällä tietoa alan asiantuntijoilta teollisuudesta ja yliopistomaailmasta.

Tuloksena suunniteltiin ja toteutettiin avoin anturialusta, jota testattiin teollisissa sovelluksissa, tilannekuvajärjestelmissä ja kasvihuoneissa. Testauksissa saadut tulokset osoittivat, että anturialustan tavoiteltu yleiskäyttöisyystaso saavutettiin. Toisin sanoen kehitetty langaton anturialusta soveltui Virrankosken mukaan käytettäväksi monissa erityyppisissä sovelluksissa mahdollisimman pienin sovelluskohtaisin muutoksin.  Toisaalta saavutettu yleiskäyttöisyystaso lisäsi alustan ohjelmistoarkkitehtuurin monimutkaisuutta.
Tutkimuksen mukaan mukaan langattomiin anturi- ja toimilaiteverkkoihin liittynyt alkuperäinen visio hinnaltaan edullisesta ja kooltaan mikroskooppisen pienestä elektroniikasta rakennetusta ”älykkäästä pölystä” (smart dust) on myöhemmin jakautunut useisiin kehityshaaroihin.

”Tällä hetkellä suurimmat taloudelliset odotukset kohdistuvat teolliseen internetiin tai esineiden internetiin, jonka mahdollistaja langaton automaatio on. Koska internet ja matkapuhelinverkot ovat kattavuudeltaan ylivertaisia, eri osajärjestelmät integroituvat toisiinsa IP-pohjaisella, eli internet-protokollaa käyttävällä, tietoliikenteellä”, sanoo Virrankoski.

Hänen mukaansa samaan aikaan kun runkoratkaisut suppenevat IP-pohjaisiksi, monipuolistuvat langattomien anturi- ja toimilaiteverkkojen tietoliikenneratkaisut. Anturialustat ovat Virrankosken mukaan yhä enemmän samankaltaisia kuin monenlaisiin toimilaitteisiin sisäänrakennetut tai niiden lisävarusteeksi sopivat sulautetut tietokoneet.

Avoimia anturialustoja tarvitaan tutkimuksessa ja tuotekehityksessä. Tämä siitäkin huolimatta vaikkakaupallisten IEEE 802.15.4 -standardia tukevien anturialustojen tulo markkinoille vähentää avointen anturialustojen käyttöä.

”Kaupalliset ohjelmistot ovat tyypillisesti suljettuja ja sidoksissa tiettyyn alustaan, mikä tekee niistä sopimattomia tutkimus- ja tuotekehityskäyttöön”,Virrankoski sanoo.

Vaikka hänen mukaansa nykyään on saatavilla useita kaupallisia langattomia anturi- ja toimilaiteverkkoja, vaaditaan vielä paljon työtä ennen kun kaikki esineiden internetiin liittyvät visiot voidaan toteuttaa. Tämä koskee erityisesti langattomassa anturi- ja toimilaiteverkossa hajautetusti tai paikallisesti toteutettavia toimintoja.

Virrankosken mukaan systeemitekniikan näkökulmasta on keskeistä, miten tunnettuja säätömenetelmiä tulee soveltaa langattomassa automaatiossa, jossa langaton anturi- ja toimilaiteverkko on osa automaatiojärjestelmää. Avoimet anturialustat ovat tärkeä työkalu sen selvittämisessä.

Lisää: Open Source Platform Development in Wireless Automation under IEEE 802.15.4 Standard. Acta Wasaensia 428, Reino Virrankoski, Vaasan yliopisto 2019   väitöskirja pdf-muodossa (LINKKI)

Kuvituskuva: Shutterstock

Tärkeimmät teknologiauutiset kätevästi myös uutiskirjeenä! Tilaa (LINKKI)

LUE – UUTTA – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi verkosta

https://issuu.com/uusiteknologia.fi/docs/1_2019/