Digitaalisen kaksosen proto
CoolBoxin digitaalisen kaksosen lähtökohtana oli luoda dashboard-tyylinen käyttöliittymä, jonne tuodaan kaikki olennainen tieto mikro- ja tekniikkarakennuksesta. Käyttöliittymän kautta voitaisiin etäohjata tiettyjä toimintoja ja siitä näkyisi ilmoituksia ja varoituksia. Osaideana oli luoda anturipaketti, jossa olisi mahdollisimman paljon saman valmistajan tuotteita. Tämä helpottaisi laitteiden hankintaa ja tekniikoiden yhteensopivuutta.
Sensoreiksi mikrorakennukseen valittiin Z-Wave-radiotekniikkaa käyttäviä älylaitteita. Antureilla voidaan mitata rakennuksesta mm. sisäilman pitoisuuksia, pistorasioiden kulutusta ja vallitsevaa säätilaa. Näitä kerättyjä tietoja voidaan käyttää rakennuksen automaation ohjaamiseen.
Laitteet keskustelevat toistensa kanssa Raspberry Piin kautta, joka toimii mikrorakennuksen keskittimenä. Siinä on asennettuna mm. Z-wave-laitteiden hallintaohjelmisto ja yleinen ohjelmointiympäristö Node-RED. Laitteet lähettävät dataa langattomasti Z-Wavella ja data ohjautuu MQTT-yhteydellä edelleen Node-RED-ympäristöön. Siellä anturidata ohjataan nähtäväksi käyttöliittymään.
Käyttöliittymä toimii myös toiseen suuntaan laitteille päin. Napista painamalla käyttöliittymästä lähtee käsky MQTT-yhteydellä Z-Wave-ohjelmaan, joka välittää viestin edelleen Z-Wave-yhteydellä esimerkiksi valo-ohjaimelle, joka sytyttää lampun.
Anturipakettia kehitettiin yhdessä Marjetas Academy Oy:n kanssa, jonka tiloissa anturit olivat testattavana. Testijakso toteutettiin 11/2022–8/2023.
Yllä olevassa kuvassa on anturipaketin sisältämien sääantureiden dataa. Punaisella ja oranssilla merkityt käyrät havainnollistavat tuulen nopeutta eri kohdissa rakennusta. Oranssin käyrän anturi on sijoitettu rakennuksen seinään, jolloin rakennus estää osan tuulesta ja nopeus on pienempi. Punaisen käyrän anturi on rakennusta korkeammalla mastossa, jolloin se havaitsee korkeampia arvoja. Vihreällä ja sinisellä olevissa käyrissä on molempien antureiden lämpötilat. Sininen käyrä edustaa seinässä kiinni olevaa anturia. Sen lämpötila on keskimäärin hieman mastoa korkeampi, koska rakennus lämmittää anturia.
Making of kuvia
Sensoripaketti digitaaliselle kaksoselle on toteutettu osana Lapin ammattikorkeakoulun TEQUn CoolBox-hanketta. CoolBox on julkinen kehityshanke, jonka tavoitteena on aktivoida lappilaisia pk-yrityksiä käynnistämään tuotekehitystoimia vähähiilisen ja energiatehokkaan rakentamisen alalla. CoolBox-hanke toteutetaan Lapin liiton myöntämällä EAKR- ja valtion rahoituksella.
