Lämpötilan valvontajärjestelmä käyttäen IoT-laitteita

Abstract

Automaatiojärjestelmien yksi keskeinen vaatimus on epäherkkyys parametrimuutoksille. Pidemmällä aikavälillä järjestelmään kohdistuu käytöstä ja olosuhteista aiheutuvia rasitteita, kuten kulumista, ikääntymistä, likaantumista ja lämpenemistä. Nämä rasitteet eivät saisi aiheuttaa järjestelmään merkittävää haittaa, joten niiden vaikutuksia täytyy ennaltaehkäistä. Tässä kandidaatintyössä keskitytään lämpötilan mittaamiseen, jotta tarkasteltavaan järjestelmään ei aiheutuisi vahinkoa mahdollisen ylikuumenemisen seurauksena. Ylikuumeneminen aiheuttaa yksittäiseen laitteeseen useita haitallisia vaikutuksia, kuten laitteen eliniän lyhenemistä, suorituskyvyn heikkenemistä ja luotettavuuden menettämistä. Työn tarkoituksena on toteuttaa lämpötilan valvontajärjestelmä IoT-laitteiden (engl. Internet of Things) avulla Tampereen yliopiston Hervannan kampuksen Sähkötalon palvelinhuoneeseen, jotta tilan palvelinkaapin laitteet eivät kärsisi ylikuumenemisen seurauksista. Työn taustatutkimusluvussa perehdytään projektin kannalta tärkeimpiin käsitteisiin, jotta projektin käyttämää tekniikkaa ymmärrettäisiin sekä osattaisiin soveltaa tehokkaasti. Luvussa esitetään teoriaa IoT:stä, IIoT:stä (engl. Industrial Internet of Things), erilaisista tiedonsiirtoprotokollista ja ohjelmointirajapinnoista. IoT sekä IIoT ovat tärkeitä käsitteitä, koska projektissa käytetään IoT-laitteita. Kokonaisuudessaan projekti kuitenkin kuuluu enemmän IIoT:n sovellusdomainiin sen tietoturvavaatimusten vuoksi. On myös tärkeää esitellä ja vertailla tiedonsiirtoprotokollia, jotta projektiin osataan valita tehokkaimmat vaihtoehdot. API (engl. Application Programming Interface) eli ohjelmointirajapinta on projektin kannalta keskeinen käsite, koska ohjelmointirajapintojen käyttö tekee projektin toteuttamisesta helpompaa ja tehokkaampaa. Projekti toteutettiin asentamalla mittausanturit sekä reititin palvelinhuoneeseen ja ohjelmoimalla dataa jalostava sovellus. Laitteisto ja sovellus konfiguroitiin toimimaan optimaalisesti yhdessä. Reitittimen tarkoituksena on vastaanottaa mittausantureiden lähettämää dataa ja välittää se eteenpäin sovellukselle. Ensiksi sovellus tallentaa lämpötiladatan CSV-tiedostomuodossa (engl. Comma-Separated Values). Toiseksi sovellus lähettää mittausdatan paikallisesti toimivalle verkkopalvelimelle, joka esittää datan kuvaajana. Viimeiseksi sovellus lähettää tarvittaessa hälytysviestin Mattermost-viestipalveluun, jos lämpötilan mittaus ylittää raja-arvon.