TUTWSN-mittausverkon käyttö opetuksessa TTY:llä TTY:n on asentanut kehittämänsä uudenlaisen automaattisen langattoman mittausverkon TTY:n kampusalueen rakennuksiin. Verkkoa käytetään opetuksessa sekä kiinteistöjen sisäilmasto-olosuhteiden ja kulun valvonnassa (TTY:n tilapalvelu). Mittausverkko on ollut kurssikäytössä syksystä 2008 asti TTY:n Tietotalossa ja vuoden 2009 syksyllä verkko laajennee suurimman osan kampuksen rakennuksia kattavaksi. Verkkoa on käytetty kurssilla TKT-2300 Langattomien sensoriverkkojen sovellukset. Opetusverkon sovellusalueet TUTWSN- verkko toteuttaa: - Olosuhdemittaukset (lämpö, valo, kosteus, hiilidioksidi, viherkasvien maakosteus, äänenpaine) - Kulunvalvonta (liiketunnistus infrapunatunnistimilla, pietzokaapeleilla, magneettikytkimillä, henkilömäärän arviointi hiilidioksidimittauksilla) - Omaisuuden hallinta (kohteeseen kiinnitetyn sensorin paikannus verkon alueella) Opetuksessa painopiste on verkon tuottaman datan hyödyntäminen: - Mittausverkkoon perustuvat uudet sovellukset - Helppokäyttöiset rajapinnat sovelluskehitystä varten Kurssin aikana opiskelijat saavat ohjattujen tehtävien kautta valmiuden omien innovatiivisten sensorisovellusten luomiseen myös kurssin jälkeen. Opetusverkon kattavuus Mittausverkko kattaa lokakuussa 2009 verkko kattaa Tietotalon lisäksi Sähkötalon, Rakennustalon, Päätalon, Konetalon ja Festian. 1
Määrä Temp Lux Humidity PIR Acc Noise Moisture Switch Pietzo CO2 Tampereen teknillinen yliopisto Langattoman mittausverkon sensorit Mittausverkko koostuu kiinteästi asennettavista langattomista sensoreista, Ethernet-Gatewaylaitteista sekä liikuteltavista sensoreista. Opetuskäytössä opiskelijat kuljettavat liikuteltavia sensoreita mukanaan. Yhdessä sensorissa on useita antureita oheisen taulukon mukaisesti. Liikuteltavissa käytetään lämpötila-, valoisuus- ja kiihtyvyysantureita. Kaikki kiinteät ja liikuteltavat sensorit ovat paristokäyttöisiä, lukuun ottamatta CO2- ja äänenpaineantureilla varustettuja laitteita, jotka vaativat verkkosähköä. Paristojen vaihtoväli on 2 vuotta (2xAA). Tyyppi Määrä 2008 Määrä 2009 Kiinteästi asennetut sensorit 122 300 Liikkuvat sensorit 28 40 TUTWSN Ethernet Gateway 7 10 Yhteensä 157 350 Mittausverkon sensorit on asennettu käytäville sekä opetus-, tutkimus- ja toimistotiloihin. Asennukset on tehty ilman mitään muutoksia rakenteisiin. Isoissa saleissa on käytetty erityisesti CO2-antureilla varustettuja mittalaitteita ilmanlaadun mittausta ja henkilömäärän arviointia varten. Asennusaika on käytännössä sama kuin mittalaitteen fyysinen kiinnittäminen kohteeseen, esim. kaksipuolisella tarralla seinään. 165 x x 6 4 2 20 x x x 340 2
Mittausverkon käyttö Opiskelijat suorittavat ohjattuja harjoitustöitä oheisen kaavion mukaan. Opiskelijat asentavat osan koko verkosta kuittaamalla 1-5 laitetta/ryhmä ja kiinnittämällä laitteet paikalleen. Tarkoituksena on havainnollistaa mittausverkon helppoa käyttöönottoa ja laajennettavuutta. Yksi harjoituskokonaisuus sisältää verkon reaaliaikaisen mittausdatan tuomisen standardien web-rajapintojen ja työkalujen kautta käyttäjälle. Mittausdata tallennetaan tietokantaan, josta tuotetaan mittausraportteja. Opiskelijoille annetaan myös rajapinta, jonka avulla tehdään ohjatusti päästä-päähän sovellus PC:lle tai palvelimelle. Kurssilla ei ohjelmoida sensoreita, sillä niiden sisäiset sovellukset, konfiguraatiot ja liitetyt anturit ovat käyttövalmiina. Node ID Message type Time Value 2489 TEMPERATURE 2009-01-12 09:26:23.888 8.3 2489 NEIGHBORS 2009-01-12 09:27:07.762 2308:0,2338:1 2489 ROUTE 2009-01-12 09:27:17.824 2338,2322,2311,2238,449 2489 NEIGHBORS 2009-01-12 09:27:31.805 2308:2,1866:0,2338:1 2489 ROUTE 2009-01-12 09:27:39.913 2338,2322,2311,2238,449 2489 BATTERYVOLTAGE 2009-01-12 09:31:13.775 2.98 2489 NEIGHBORS 2009-01-12 09:32:23.70 2308:2,2322:2,2338:1,2262:1 2489 ROUTE 2009-01-12 09:32:33.822 2308,1866,2296,2238,449 2489 HUMIDITY 2009-01-12 09:34:03.706 76.17 2489 BATTERYVOLTAGE 2009-01-12 09:34:07.827 2.98 2489 TEMPERATURE 2009-01-12 09:34:09.702 8.7 2489 NEIGHBORS 2009-01-12 09:34:11.783 2308:2,2322:1,2262:1 2489 PHOTODIODE 2009-01-12 09:34:17.706 0 Mittausverkko tuottaa anturitietojen lisäksi itsediagnostiikkadataa, mm. naapurisensoreiden kuuluvuuksia ja monen hypyn reittitietoa. Näitä käytetään hyväksi esim. paikannussovelluksissa. Ohessa on esimerkki raakadatasta. Vuonna 2008 mittausverkko tuotti kurssin aikana 1,5 Gt mittausnäytteitä ja tietokannan koko oli yli 5Gt. Sovellusrajapinnat Kurssi tarjoaa opiskelijoille kolme erilaista sovellusrajapintaa mittausverkon mittaustietoihin: web, tietokanta sekä C++ API. Rajapinnat perustuvat TUTWSN-verkon standardeihin rajapintoihin ja ovat siten käytettävissä kaikissa muissakin TUTWSN-verkoissa. 3
Työkalut Mittausverkon normaali Java-pohjainen käyttöliittymä on kurssin henkilökunnan käytössä ja se sisältää monipuoliset työkalut mittausverkon hallintaan, diagnostiikkaan ja mittausarvojen tulostamiseen erilaisina raportteina. Lisäksi henkilökunnalla on web-pohjainen hallintatyökalu opiskelijoiden ja ryhmien käsittelyä varten, mm. puhelinnumeroiden ja osoitteiden hallinta hälytyssovelluksia varten. Opiskelijat käyttävät yksinkertaistettua hallintatyökalua omien sensoriensa asennuksen ja valvonnan yhteydessä. Omat sovellukset tehdään rajapinnoille sopivilla käyttöliittymätekniikoilla. 4
Langattoman mittausverkon hyödyt Ensimmäinen laaja langaton sensoriverkko opetuskäytössä Useita rakennuksia käsittävän TUTWSN-mittausverkon asentaminen käyttövalmiiksi on erittäin nopeaa, opetusverkossa luokkaa 1-2 henkilötyöpäivää Sensoreiden paikkaa ja määrää voi vapaasti muuttaa ilman katkoksia olemassa olevan verkon toimintaan Samalla verkolla sekä mittaukset että paikannus Tilojen ja luentosalien käytön seuranta tilavarausten tehostamista varten Omien sovellusten luominen helppoa olemassa olevia sensoreita hyödyntäen Helppokäyttöiset, standardit rajapinnat mahdollistavat monipuolisten ja innovatiivisten sovellusten kehittämisen ilman sensoriverkon sisäisen toiminnan tuntemusta Valmis opetuspaketti sisältäen laitteet, palvelimet, rajapinnat, harjoitustyöt sekä henkilökunnan työkalut Lisätietoja Prof. Timo D. Hämäläinen, 040 849 0777 Tampereen teknillinen yliopisto, timo.d.hamalainen@tut.fi www.tkt.cs.tut.fi/kurssit/2301 Prof. Marko Hännikäinen, 040 849 0770 Tampereen teknillinen yliopisto, marko.hannikainen@tut.fi TUTWSN tekniikasta lisätietoja on saatavana osoitteessa: www.mittausverkko.net. 5