Tieto- ja viestintätekniikan opiskelijat ratkoivat kestävän kehityksen haasteita

Lapin ammattikorkeakoulun tieto- ja viestintätekniikan insinööriopiskelijoiden projektiopinnoissa nousivat esille tänä keväänä kestävän kehityksen, älykkään logistiikan ja datakeskeisen yhteiskunnan haasteet.

Haasteita ratkottiin projekteissa tiimityönä ja myös kansainvälisin voimin, ja esiteltiin yleisölle Rovaniemen kampuksella huhtikuun lopussa.

Kohti älykkäämpää ja energiatehokkaampaa joukkoliikennettä

Juuso Kekosen ja Antti Pääkön ensimmäisen vuoden ryhmien tavoitteena oli kehittää kestävän kehityksen mukaisia teknisiä ratkaisuja, joilla tulevaisuuden yhteiskunta ja julkinen liikenne voisi toimia energiatehokkaammmin. Opiskelijoiden projekteissa hyödynnettiin pyöreitä RuuviTag-sensoreita, joiden avulla on mahdollista kerätä dataa esimerkiksi huoneen lämpötilasta ja energiankäytöstä.

– Mittaamme sensorilla lämpötilaa, ilmankosteutta, ilmanpainetta ja akun varausta ja esitämme ne nettisivuilla esimerkiksi kaavioilla. Verkkosivun käyttöliittymässä ja rajapinnassa on käytetty Flaskia. Taustalla pyörii itse koodattu Python-tiedosto, joka hakee Bleakilla tiedot RuuviTagista, Kekonen kertoo.

– On ollut hyvin mielenkiintoista työskennellä laitteen kanssa. Se kerää monipuolista dataa ja toimii langattomasti, mikä helpotti meidän työtä huomattavasti, kuvailee Pääkkö.

Pääkön ryhmän projektin taustalla oli ajatus siitä, että pienilläkin muutoksilla voidaan saavuttaa merkittäviä säästöjä pitkien välimatkojen Lapissa. Kun bussit kulkevat pitkiä reittejä kuntien ja kaupunkien välillä, esimerkiksi sisäilmanvaihdon optimointi voi vaikuttaa energiankulutukseen ja matkustusmukavuuteen yllättävän paljon. Kerätyn datan avulla ryhmä pyrki osoittamaan, miten sisäilman muutokset vaikuttavat energiankulutukseen. Tämä on arvokasta tietoa erityisesti silloin, kun yhteiskunta siirtyy kohti automatisoitua ja sähköistettyä julkista liikennettä, jolloin jokainen kilowatti on arvokas.

– Helsingissä on jo sähköisiä busseja käytössä. Halusimme ennakoida sitä muutosta, joka tulee myös Lappiin tulevaisuudessa sähköisen julkisen liikenteen myötä, Pääkkö kertoo.

Ensimmäisen vuoden projektiopinnoista jäi Pääkölle ja Kekoselle hyvä kokonaiskuva. Erityisesti käytännön tekeminen ja oikean datan hyödyntäminen ovat tuoneet opiskeluun uudenlaista näkökulmaa. Projektin myötä tuli selväksi, että ICT-alalla ei riitä vain tiedon kerääminen, vaan se pitää osata myös osata koostaa ymmärrettävään muotoon.

– Meillä on ollut todella tiivis ryhmä, ja kaikkien osaamista on hyödynnetty projektin aikana. Kokoukset ja työvaiheet suunniteltiin etukäteen useiksi viikoiksi eteenpäin, mikä auttoi pitämään aikataulun hallinnassa, Pääkkö kertoo.

– Suurin haaste oli saada data tallennettua tietokantaan oikeassa muodossa ja esitettyä se sitten järkevästi rajapinnan kautta, Kekonen analysoi.

Miten näytetään kompostin tila selkeästi ja visuaalisesti?

Arttu Hakkaraisen ja Laura Peuraniemen KompostiApp-projekti toi yhteen sensoridatan, pilvipalvelut ja mobiilisovelluskehityksen. Projektin lähtökohtana toimi FrostBit-laboratorion kuituhamppuhankkeen komposteista kerätty sensoridata, jota opiskelijat hyödynsivät omassa sovelluksessaan. Tavoitteena oli rakentaa järjestelmä, jossa mittausdata siirtyy REST-rajapinnan kautta mobiilisovellukseen helposti seurattavaan muotoon.

Projektissa hyödynnettiin useita eri teknologioita. Itse mobiilisovellus toteutettiin Android Studiolla, taustajärjestelmä rakennettiin Kotlin-pohjaisella Ktor-frameworkilla ja tietokantana käytettiin PostgreSQL:ää. Lisäksi projektissa panostettiin myös visuaaliseen puoleen. 3D-mallinnuksessa hyödynnettiin Blenderiä, ja sovellukseen rakennettiin SceneView-kirjastolla näkymä, jossa komposti ja data voidaan esittää kolmiulotteisesti.

– Halusimme tehdä käyttöliittymästä mahdollisimman selkeän ja helposti navigoitavan. Oli tärkeää, että komponentit joustavat ja skaalautuvat mukavasti eri näyttökokoihin, Peuraniemi kertoo.

Projektissa käsiteltiin suuria määriä sensoridataa, mutta opiskelijoiden mukaan datan hyödyntäminen ei lopulta ollut niin haastavaa kuin aluksi voisi kuvitella ja työmääräarvioissakin pysyttiin. – Kun tietokanta suunniteltiin hyvin, datan hakeminen ja käsittely oli lopulta melko suoraviivaista, Hakkarainen kertoo.

Autonomisessa mönkijässä yhdistyvät tekoäly ja kamerat

Mitä saadaan, kun yhdistetään LIDAR-tutka, GPS-paikannus, tekoälypohjainen konenäkö ja RC-auto? Toisen vuoden Machine Learning and Data Engineering -opiskelija Edijs Strolis testasi Jokiväylän kampuksen taakse rakennetulla radalla päivän aikana robottiajoneuvoa, joka kykenee navigoimaan reittipisteiden välillä ja tunnistamaan vastaantulevat esteet. Robotin keräämää sijainti- ja havaintodataa on mahdollista hyödyntää myöhemmin esimerkiksi erilaisissa analytiikka- ja automaatioratkaisuissa.

– Kun LIDAR havaitsee esteen, auto väistää sen automaattisesti ja jatkaa kohti QGroundControl-ohjelmistolla suunniteltua GPS-reittiä. Kamera ottaa kuvia sekunnin välein. Nämä kuvat ajetaan YOLO-tekoälymallin läpi, joka luokittelee ja tunnistaa vastaantulevat kohteet. Tulokset tallentuvat tietokantaan ja esitetään Streamlit-sovelluksessamme. Korin alta löytyy myös Raspberry Pi -tietokone, joka on kytketty lennonohjaimena tunnettuun Pixhawk-yksikköön, Strolis kuvailee.

Käynnistysprosessin jälkeen itsenäisesti liikkuva RC-auto toimi siis hieman samalla logiikalla kuin ruokakauppojen tilattavat kuljetusrobotit. Projektin aikana tiimi törmäsi kuitenkin mielenkiintoiseen haasteeseen: robotti yritti ensin navigoida kaikille reittipisteille samanaikaisesti optimaalisimman reitin seuraamisen sijaan.

– Ratkaisimme asian jakamalla reitin erillisiin Python-tiedostoihin. Nyt mönkijä kulkee järjestyksessä pisteeltä yksi kakkoselle, kakkoselta kolmoselle ja niin edelleen. Viimeisimmissä testeissä on saavutettu jo lähes virheettömiä ajoja, Strolis avaa teknistä toteutusta.

Seinien läpi näkemistä ja Wienin reissun odotusta

Kansainvälisessä BIP-projektissa (Blended Intensive Programme) Smart Society -teemaa ratkottiin suomalaisin, itävaltalaisin ja hollantilaisin voimin. Toisen vuoden tieto- ja viestintätekniikan opiskelijat Atte Kropsu ja Joel Tanskanen käsittelivät yhdessä kansainvälisten vaihto-opiskelijoiden kanssa teknologiaa, jolla on mahdollista havaita ihmisen läsnäolo ilman kameroita tai infrapunaa.

– Käytämme ESP32-alustaa ja luemme erilaisten Wifi- ja mmWave-signaalien häiriöitä ja heijastuksia. Vähän samalla tavalla kuin ultraääni toimii, mutta radioaalloilla. Periaatteessa tällä tekniikalla voisi vaikka nähdä, onko viereisessä huoneessa ihmisiä, opiskelijat kuvailevat.

Teknologialla on valtava potentiaali esimerkiksi katastrofitilanteissa tai vanhustenhuollossa. Ryhmän tavoitteena on saada järjestelmä niin tarkaksi, että se pystyisi erottamaan, onko ihminen esimerkiksi pystyssä vai kaatunut.

Yksi BIP-projektin suurimmista vetonauloista on mahdollisuus matkustamiseen ja uusiin ihmisiin tutustumiseen. Erasmus-tuen ja Lapin AMKin avustuksella opiskelijat suuntaavat toukokuussa viikoksi Wieniin, jossa projekti saatetaan loppuun.

– Toimeksianto oli tosi avoin ja pääasia ei ollut niinkään se, mitä projektissa saadaan teknisesti aikaan, vaan kansainvälisen projektityöskentelyn harjoittelu. Myös se houkutteli, että pääsee ulkomaille näkemään, miten muissa maissa ja korkeakouluissa toimitaan. Moni aikoo hyödyntää reissun ja jäädä Eurooppaan pörräämään vähän pidemmäksi aikaa projektiviikon jälkeen, Kropsu kertoo.

Artikkelin teksti: Ville Polvela
Uutiskuva: Tuuli Nivala