IoT - päivä 1

Miten käsitellä IoT:ta

IoT-sovellukset - Things

Kytkeytyminen Internettiin

Miten käsitellä IoT:ta

Miten IoT käsitetään? Usein negatiivisesti...

“Hypeä ja hömppää”

“Vanha asia uusissa vaatteissa”

“Nörttien hyödytöntä puuhastelua”

“Uusi firman sisäinen pakkopulla ja konsulttien rahastus”

“Karmea tietoturvariski”

Miten IoT käsitetään? Usein kapeasti...

Platform -keskeinen ajattelu; “me nyt valitsimme tämän ja kaiken tulee sopia tämän kanssa yhteen”

Prosessikeskeinen ajattelu; “evaluoidaan tämä nyt ensin ja katsotaan mitä ohjausryhmä sanoo”

Ideologian yhteensopimattomuus vanhan ajatustavan kanssa; “vastaako mittaus standardia ja miksi sitä pitää tehdä koko ajan?”

Miten IoT käsitetään? Uusina mahdollisuuksina!

Suurimman pöhinän jälkeen konkretiaa näkyy jo paljon

teollisuudessa

palveluiden muutoksena

arkielämässä

Ajattelutapa muuttuu myös

uskallus ja toimintatapojen muutos ketterämmiksi

mahdollisuuksia etsitään aktiivisesti

osaamista ostetaan

Miten IoT käsitellään tällä kurssilla

Tarvelähtöisesti; tarpeen ymmärtämisen kautta syntyy uutta

Teknologisesta näkökulmasta; miten kokonaisuus toimii

Osaamisen kehittämisen kannalta

THINGS

INTERNET

SERVICES

SensorsData Collection

Embedded Devices

APIs and Protocols

Cloud Systems

Computing, AnalyticsAutomation

Customer Front

Measurements ofOperation, Performance

Condition, HealthSecurity

ConnectivityScalability

ReachabilityServiceability

VALUE

Sulautettujen systeemien kehitys

Tutustutaan sulautettuihin

Miten ne toimivat

Miten niihin liitetään sensoreita ja moduleita

Miten niitä ohjelmoidaan

IoT-demolaitteisto

Arduinoilla ja GSM-lisäkortilla toteutettu mittauslaitteisto

Dataloggerina toimiva Arduino; lämpötila-, kosteus-, etäisyys- ja tärinäanturi. Liitetään muita antureita päivän kuluessa.

Mittausdata menee MQTT-GSM -gatewaylle, joka lähettää datan palveluihin; tarkastellaan tiedonsiirtoperiaatteita ja -teknologioita tämän avulla

Pilvipalvelut; CloudMQTT, ThingSpeak

Ensin kuitenkin esitellään teknologioiden perusteet...

Muita vaihtoehtoja

RaspBerry Pi

• Halpa, IoT-sovelluksiin sopiva Linux-tietokone (uusimmassa myös Windows)

• Erilaisia lisäkortteja ja -laitteita saatavilla– ADC/DAC, PWM, IO, RS…

• Valmiina Python-ohjelmointityökalut– IDLE-editori

– Lisäkorteille useimmiten Python-tuki

Raspberry Pi

• Model A → A+ → B → B+ → B Gen 2 → 3

• 700 MHz Single-Core → 900 MHz Quad-core ...

• Käyttöjärjestelmäpuolella RPi on edennyt riisutusta Linux-järjestelmästä Ubuntuun ja Windowsiin

• RPi GPIO: General Purpose Input/Output– Väylä, jolla voidaan ohjata laitteita ja siirtää dataa

Raspberry Pi -lisälaitteet

https://www.abelectronics.co.uk

http://elinux.org/RPi_Expansion_Boards

www.aliexpress.com

www.verkkokauppa.com

www.partco.fi

www.robomaa.fi

SensoritMiten asioita mitataan

Sensorisignaalin muuntaminen mikrokontrollerin (prosessorin) ymmärtämään muotoon

Analogiset sensorit

• Sensori on sähköinen osa, jonka vastus, kapasitanssi tai muu sähköinen ominaisuus muuttuu tunnetun lainalaisuuden mukaan mitatun olosuhteen muuttuessa; ympäristön valoisuus, kosteus, lämpötila

• Sensori on myös osa sähköistä piiriä, joka tuottaa mitattuun suureeseen verrannollisen jännitteen, jonka prosessori voi lukea sisäisen tai ulkoisen AD-muuntimen kautta

• Sensorin tuottama signaali voi olla myös mitattuun suureeseen verrannollinen taajuussignaali, jonka prosessori voi lukea suoraan digitaalisen i/o-portin kautta

AD-muunnos

• AD-muunnos ja sen tarkkuus on keskeinen asia signaalinkäsittelyssä

• mikrokontrollerin analogiatulo on tarkkuudeltaan tavallisimmin 10, 12 tai 16 –bittinen

• 10-bittisessä analogiatulossa muunnettava jänniteskaala on jaettu 210 = 1024 bittiin (resoluutio), ja jos tulon jänniteskaala on 0 – 5 V, analogiatulon tarkkuus on 5/1024 = 4.883 mV

• 16-bittisessä analogiatulossa resoluutio on 65536 bittiä ja tarkkuus vastaavasti 7.63 μV

AD-muunnos• Lämpötila-anturin (TMP 36) tuottama

jännitesignaali on suoraan verrannollinen lämpötilaan

• Arduinon analogiatulo on 10-bittinen ja sen skaala on 5 V – miten lämpötila 50 oC näkyy analogiatulossa?

• Kuvasta näemme, että 50 V vastaa yhden voltin jännitettä. Biteiksi muutettuna yhden voltin signaali on 1/5 * 1024 = 256

• Analogiatulon tila näkyy siis aina bitteinä. Bitit voidaan muuttaa takaisin jännitteeksi; U (V) = bittilukema * 5000/1024

AD-muunnos

• Miksi signaali pitää muuttaa biteiksi ja takaisinpäin?

• Prosessori ymmärtää vain bittejä. Laskutoimituksia voidaan tehdä vain biteillä.

• Tavallisia laskutoimituksia vaativia suorituksia ovat esim:

• kohinan poisto

• signaalin linearisointi

• virheiden kompensointi (esim. lämpötilaryömintä)

• taajuusanalyysit

M2M-kommunikaatioMiten anturit kommunikoivat mikrokontrollereiden kanssa

IoT-laitteiden välinen kommunikaatio (langalliset, langattomat)

Laitekommunikaatio netin yli

Sarjakommunikaatio

• Data kulkee bitti kerrallaan laitteesta toiseen

• Sarjamuotoista dataa voidaan siirtää pitkiä matkoja häiriöttömästi

• Lukuisia standardeja ja protokollia eri käyttötarkoituksiin. RS-232 vuodelta -62 edelleen laajassa käytössä

• Sulautetuissa laitteissa erittäin käyttökelpoinen tapa kommunikoida

Sarjakommunikaatio harjoituksissa

• Raspberry Pi: Pyserial• sudo apt-get install pyserial

• Arduino• https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SoftwareSerialExample

I2C• sarjaväylä, jolla

mikroprosessorit ja kontrollerit kommunikoivat keskenään

• multi-master, multi-slave protokolla

• käytössä 80-luvulta, nykyinen versio 6, yhtenevä rinnakkaisen SMbus-standardin kanssa

I2C harjoituksissa

• Raspberry Pi• Tarvitaan esim. ADC-lisäkortin kanssa• I2C-konfigurointi ei ole aivan triviaalia• https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/config

uring-i2c

• Arduino• http://www.arduino.cc/en/Reference/Wire

OneWire

• Periaatteessa sama kuin I2C

• Dallas Semiconductor omistaa oikeudet ja lisensoi edelleen

• Hidas kommunikaatio, mutta häiriöttömämpi pidemmillä matkoilla

• Tarkoitettu halvoille laitteille kuten lämpötila- ja kosteusanturit

• Tarvitsee ainoastaan signaalijohdon ja maan; datan lähetystä varten laite varastoi energiaa

OneWire harjoituksissa

• Raspberry Pi: ei kytketä suoraan OneWire-laitteita Raspiin

• Arduino• http://playground.arduino.cc/Learning/OneWire ja täällä mainitut linkit...• http://www.hobbytronics.co.uk/ds18b20-arduino• http://playground.arduino.cc/Main/DHT11Lib kosteussensorin kytkentää

varten, huom. DHT11 ei käytä lisenssinalaista OneWire-protokollaa, vaan sen kloonia

SPI

• Synkronoitu sarjaväylä sulautettuja järjestelmiä varten

• Slave Select –linjalla valitaan Slave, jonka kanssa Master kommunikoi

• Yleisin sulautettujen kommunikaatioprotokolla

SPI harjoituksissa

• Raspberry Pi• tarvitaan mahdollisesti lisäkorttien kanssa• https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-4-gpio-setup/config

uring-spi

• Arduino• https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield• https://www.arduino.cc/en/Reference/SPI (yleistä asiaa SPI:stä)• https://github.com/maniacbug/RF24 (nRF24 -radion SPI-ajurit)• https://maniacbug.wordpress.com/2011/11/02/getting-started-rf24/

Yleisiä antureita ja niiden sovelluksia

lämpötila

kosteus

johtokyky

kaasut (CO2, VOC…)

etäisyys

kiihtyvyys ja tärinä

Lämpötila-anturit

Mittaus perustuu puolijohteiden lämpötilariippuvuuteen tai resistanssin muuttumiseen lämpötilan funktiona

Lämpövastukset (PT 100)

Analogiset; lämpötilaan verrannollinen jännitesignaali

• LM35, TMP36

Digitaaliset; anturissa on sisäinen AD-muunnin, mittaussignaali annetaan sarjaviestinä (OneWire, I2C)

• Dallas DS18Bxx

Kosteusanturit

Mittaus perustuu muovifilmin kapasitanssin muuttumiseen kosteuden funktiona

• DHT11/20/21/22…; OneWire-protokolla

Kosteutta mitataan myös resistiivisesti tai johtokykyyn perustuen

Sovellukset: ilmankosteus sisällä tai ulkona, ilmanlaatu, kastepiste, rakenteiden kunto, betonin kuivuminen, elektroniikka-asennusten kunnontarkkailu, prosessiteknologia (kemia ja elintarviketeknologia)...

Johtokykyanturit

Johtokykymittaus perustuu mitattavan aineen resistanssin mittaukseen tai sähkö/magneettikentän voimakkuuden mittaukseen

Paljon erilaisia antureita harrastesovelluksista teolliseen käyttöön

Sovellukset; vedenlaatu (ympäristö- ja prosessiteknologia), lääketiede ja terveys, kaasujen määrän mittaus, maanviljelys, kalanviljely

Kaasuanturit

Mittaus perustuu ionisoituneen kaasun aiheuttamaan resistanssin muutokseen mittauselementissä

Eräät kaasut absorboivat IR-säteilyä tietyillä aallonpituuksilla, jolloin mittaus voi perustua IR-valon vaimenemiseen

IoT-käyttöön saatavilla laaja valikoima kaasuantureita useille eri kaasuille, analogisia (jännitesignaali) tai digitaalisia (uart, i2c)

Sovellukset; sisäilman laatu, turvallisuusteknologia, monet eri teollisuuden sovellukset (kemia, bioprosessit, energia), ympäristömittaukset, päästömittaukset, terveys- ja hyvinvointiteknologia

Etäisyysanturit

Periaate; IR-säteilyn takaisinheijastuma (intensiteetti) tai ultraäänen kaiku (signaalin kulkunopeus)

Saatavilla analogisella tai digitaalisella ulostulolla

Sovellukset; parkkitutkat (UÄ), rakennustekniikka, kulunvalvonta, toimilaitteiden ohjaus

Kiihtyvyys ja tärinä

Periaatteet; piezosähköisen elementin taipuminen tai magneetin liike kelan sisällä tuottaa jännitesignaalin, useita muita toimintaperiaatteita…Toiminta-alueet; alle Hertzin taajuudesta satoihin kilohetrzeihin, milli-G:n kiihtyvyyksistä tuhansien G:n kiihtyvyyksiin, yhden akselin sensoreista viiden akselin sensoreihin

IoT-sovelluksiin saatavilla sekä analogisina että digitaalisina antureina

Sovellukset; koneiden ja laitteiden kunnonvalvonta, robottien (ym) ohjaus, turvateknologia, seismiset mittaukset

Langaton laitekommunikaatio

• WiFi

• BlueTooth

• NRF24

• ZigBee

• LoRa

Langattomat verkkotopologiat

• nämä pätevät myös langallisille verkoille

• langattomissa IoT-järjestelmissä topologioiden ymmärtäminen on erityisen tärkeää

• rajalliset tiedonsiirtoresurssit• tietoliikenteen luotettavuus• tiedonsiirron kuormitus

nRF24• Erittäin edullinen 2.4 GHz datapaketti-radio

• Tiedonsiirtonopeus 2 Mbps 300 – 1000 metrin kantamalla

• Paketin pituus max. 32 bittiä

• Tiedonsiirto nRF24:n ja siihen kytketyn laitteen välillä perustuu SPI-protokollaan

• Kuusi radiota voi kommunikoida keskenään samassa osoiteavaruudessa

• Laitteiden osoitteet vapaasti määriteltävissä pienin rajoituksin

• Protokollasta riippuen samassa verkossa voi olla tuhansia radioita

• Sopii mainiosti sulautettuihin järjestelmiin, useita kirjastoja saatavilla

WiFi

• IEEE 802.11 standardi• MAC (Media Access Control)• Physical Layer• WLAN (2.4, 3.6 ja 60 GHz)

• Data kulkee paketteina laitteiden ja asemien välillä

• WiFi → internet-yhteys

• WLAN tai ad hoc WiFi → paikallinen yhteys

WiFi ja Ethernet harjoituksissa

• Raspberry Pi• https://learn.adafruit.com/adafruits-raspberry-pi-lesson-3-network-setup/set

ting-up-wifi-with-raspbian

• Arduino• https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoWiFiShield• https://www.arduino.cc/en/Main/ArduinoEthernetShield• HUOM! Jos käytössä on Ethernet Shield 2, täytyy käyttääö eri kirjastoa:

http://www.arduino.org/products/shields/5-arduino-shields/arduino-ethernet-shield-2

ZigBee

• IEEE 802.15.4 standardi• periaatteessa kuten WiFi, mutta tavoitteena

yksinkertaisempi ja edullisempi paikallinen järjestelmä

• ZC – coordinator; network root device• ZR – router; stand-alone functions and intermediate

router• ZED – end device; communicates with ZC or ZR only

• sovelluksina mittausjärjestelmät ja teolliset laitteet• Saatavilla SoC-tuotteina useilta eri valmistajilta

LoRa• LoRaWAN; Low Power Wide

Area Network

• Star-on-Stars –topologia

• Laajakaistainen kommunikaatio eri kanavilla, tiedonsiirtonopeus optimoitu mahdollisimman pitkälle kantamalle

• Tarkoitettu jopa globaalilla tasolla skaalautuviin IoT-järjestelmiin

Tiedonsiirto IoT-sovelluksista webin yliAPI:t ja protokollat

MQTT ja REST

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)

Nopeasti merkittäväksi noussut tiedonsiirtoprotokolla

Muihin protokolliin verrattuna erittäin kevyt ja helposti hallittava. Broker pyörii mainiosti Raspberryssä ja Client toimii Arduinossa.

Soveltuu erinomaisesti hajautetuille järjestelmille (jollaisia IoT-systeemit useimmiten ovat)

Välitettävä tietorakenne on hyvin organisoitu ja sopii “luonnostaan” tietomallirakenteeksi tietokannoissa

MQTT on tullut nopeasti teollisuusautomaatioon, jossa se jo syrjäyttää vakiintuneita tiedonsiirtostandardeja

MQTT (Message Queue Telemetry Transport)

MQTT-Client -sovelluksia

REST-API

Client/Server -API

Hyvin yksinkertainen

IoT-palveluista mm. ThingSpeak käyttää RESTiä

Client Client

REST REST

HTTPTCPIP

HTTPTCPIP

response

requestPost, Put, Get

MQTT ja REST teollisuudessa

Teollisuudessa on nopeasti ymmärretty IoT:n ja siihen liittyvien keveiden tiedonsiirtoprotokollien mahdollisuudet

MQTT ja REST ovat jo merkittäviä järjestelmäintegraatioiden kannalta

Nämä protokollat ovat syrjäyttämässä vakiintuneita teollisia protokollia

IoT-pilvipalvelut ja datan tallennusNykyään monipuolisesti ja kaikenkattavasti tarjolla: AWS, Azure, Google Cloud Platform...

laskennalliset palvelut

datan tallennus

tuki IoT-tiedonsiirrolle

IoT-sovelluksia hyvin tukevat tietokannat (avoimen lähdekoodin)

MongoDB; soveltuu suurille datoille, NoSQL

InFluxDB; helposti käyttöönotettavissa aikasarjatietokanta. Tukee hyvin Grafana-visualisointisoftaa

Demo / harjoitus

Tarkastellaan IoT-demolaitteiston MQTT-Gatewayn toimintaa

koodit löytyvät ecitec.fi → IoT Learning

https://www.cloudmqtt.com/ http://www.hivemq.com/

IoT - päivä 2

IoT-sovelluksia hyödyntävien palveluiden toteutus

Data-analytiikka palveluiden moottorina

IoT-sovellusten esimerkkejä

Harrastesovelluksista uusiin palveluihin

Sähkömittarin lukulaiteSähkömittareissa on LED, joka vilkkuu sähkönkulutuksen mukaan (kWh)

LEDin välähdykset voidaan laskea valodiodilla ja Arduinolla

Välähdysten lukumäärä → kWh-lukema → IoT-palveluun (ThingSpeak)

Esimerkki ja Arduino-koodi: ecitec.fi

Vesimittarin lukulaiteSaatavilla on magneettisella laskurilla varustettuja vesimittareita, joilla on helppo toteuttaa vedenkulutuksen seuranta

Vesimittarin vaihto on kallista. Vanhan mittarin luenta voidaan toteuttaa edullisesti konenäkösovelluksena:

Kuvasta skannataan alue, jonka yli viisari liikkuu, alueen värinmuutos vastaa mittarin kierrosta

Vedenkulutus voidaan lukea myös tekstin- ja hahmontunnistuksella

Kiinteistön rakenteiden mittausjärjestelmäRakenteisiin piilotettavat sensorit ja järjestelmät:

lämpötila

kosteus

sähkönkulutus

taloautomaatio

GSM-MQTT -pohjainen tiedonsiirto

Pilvipalvelu asiakkaille

Protovaiheessa sähkörasiaan ja -putkeen piilotettavat mittaus- ja ohjauskortit

Vastaanottokeskus UudellamaallaTarve mitata vedenkulutusta ja -laatua kiinteistön käyttötarkoituksen muuttuessa IoT-ratkaisulla

Pulssivesimittarit

kumulatiivinen ja hetkellinen kulutus

Kaivon pinnankorkeus

Jäteveden määrän ja laadun mittaus

Vedenlaadun mittausasemaYksinkertainen, varmatoiminen ja edullinen vedenlaadun mittausanturi ja telemetriayksikkö

Käyttäjinä teollisuus, vesiosuuskunnat, kaupungit ja kunnat, opetuskäyttö, yksityishenkilöt

Teknologia; omavalmisteinen sameus- ja johtokykyanturi sekä gateway (GSM-MQTT), julkinen datapalvelu avoimen lähdekoodin ohjelmistoilla

http://users.metropolia.fi/~hait/text.php

Muita ympäristömittauspalveluja

Järvien ravinnekuormituksen mittaus, www.saloy.fi

Toteutuksessa on puutteensa, mutta ajatus on erinomainen

IoT ja uudenlainen sensoriteknologia mahdollistaa mittausten “joukkoistamisen”

Matkustajien asiakastyytyväisyyden mittausPainonappilaite asiakastyytyväisyyden mittaamiseksi

Sijoitetaan julkisiin liikennevälineisiin muiden kyselysovellusten tueksi

Proton toteutus; Arduino Uno + GSM Shield → MQTT → Data Rangersin Louhin

Myöhemmin lisätään BT- ja NFC -tuki

Terveyden ja hyvinvoinnin IoT-sovelluksetLiikkumista ja tottumuksia mittaavat rannekkeet ja puettavat sensorit

Verenpaine, pulssi ja veren happisaturaatio

Hengityskaasujen detektointi

Sisäilman laatu

Unen laatu

Sensoriteknologia usein yksinkertaista

Laskennalla ja analytiikalla hyvin suuri merkitys

Miten IoT-palvelu toteutetaan

Palveluiden toteutus

IoT-Stack’in toteutuksessa on oleellisen tärkeää ensiksi tunnistaa, minkälaista palvelua tarvitaan

Kaikki muu on tämän jälkeen toteutettavissa helpoimmalla ja tarkoituksenmukaisimmalla tavalla → syntyy “vertikaali”

Jos “omistat” vertikaalin, omistat bisneksen...

NEEDS?

Kritiikkiä “vertikaaliselle” ajattelulle

Hyvin “muotoiltu”, innovatiivinen ja toimiva vertikaali on kullanarvoinen asia, mutta…

Frontin aikaansaanti ja ylläpito vie valtavasti resursseja, samoin “back-end” eli mittaukset ja maailmalla oleva teknologia

Pienten ja keskisuurten yritysten helmasynti on takertua “oman palvelun” tuottamiseen

Usein asiakas ei tällaista tarvitse, vaan haluaisi toimivan IoT-stackin omien palveluidensa tueksi

Case Langis Oy (www.langis.fi)

Poikkeuksellisen hyvä IoT-framework, jonka varaan on ollut hyvä rakentaa erilaisia palveluita; oma BladeCenter, oma client/gateway-teknologia, sensoreiden valmistusta…

Kunnollisen Frontin aikaansaanti vei kohtuuttomasti aikaa, rahaa ja muita resursseja

Iso asiakas ei tällaista halunnut, vaan halusi datan “raakana”, luotettavasti ja turvallisesti → palveluinnovaatio

Keskityimme oleelliseen; oma sertifioitu ja turvallinen broker-softa, hyvin etähallittava mittausteknologia, hyvin tuettu integraatio asiakkaiden järjestelmiin

Yksinkertainen MQTT-konsoli täyttää enimmät tarpeet

IoT-datakäsittely

visualisointianalytiikka

Mitä IoT-datalle tapahtuu matkan varrella?Sensoritaso tai muu datan keräystapa: tuottavat datan, mittaussignaalia voidaan käsitellä jo sensoreissa

Sulautetut laitteet: voivat käsitellä mittausdataa ja ottaa vastaan ohjauskomentoja stack’in muista kohdista automaattisesti tai käyttäjältä

API/protokollataso: datan ja tiedon siirtoa

Pilvisysteemit: datan tallennusta (kantoihin), järeämmät laskennalliset palvelut, analytiikka, koneälykkyys vuorovaikutuksessa käyttäjän kanssa, informaation muodostaminen

Front: informaation tuonti tuonti käyttäjille ja asiakkaille. Vuorovaikutus ja päätöksenteko.

Paikallisesti tapahtuva laskentaNykyisistä mikrokontrollereista (sulautetuista laitteista) löytyy huomattavia laskentatehoja

Joskus on järkevää suorittaa laskentaa paikallisesti:

mittaussignaalien käsittely, datan laadun parantaminen

datan pakkaus (esim. teollisuuden kunnonvalvonan sovellukset)

ohjaussignaaleiden muodostus paikalliseen käyttöön (soft sensorja oppivat laitteet)

Arduino-esimerkki: tarkastellaan mittaussignaalin käsittelyä

Minkälaista analytiikkaa tarvitaanProsessi- ja energiateollisuus; säätötekniikka, käynnin- ja kunnonvalvonta, “troubleshooting”

Koneet ja laitteet; käynnin- ja kunnonvalvonta

Laskennalliset menetelmät; klassiset säätöalgoritmit, aikasarja-analytiikka, oppivat algoritmit, korrelatiiviset menetelmät, visuaaliset menetelmät...

Miten nämä heijastuvat palveluihin. Miten IoT ja data-analytiikka on muuttanut bisnestä?

Minkälaista analytiikkaa tarvitaanRakennustekniikka; betonin kuivuminen ja rakennusaikainen kosteus, rakennerasitukset, rakennusautomaation säätö

Laskennalliset menetelmät; fysikaaliset mallinnusmenetelmät, korrelaatioanalyysi, PID ja mallipohjaiset

Miten nämä heijastuvat palveluihin. Miten IoT-analytiikka on muuttanut bisnestä?

Minkälaista analytiikkaa tarvitaanJulkinen liikenne… (junat, bussit…) VR-esimerkki; kaluston kunnonvalvonta, asiakastyytyväisyys, reittien optimointi

Kunnonvalvonnan menetelmät (värähtelyanalyysi)

Kyselytutkimusten digitalisointi (HSL-esimerkki)

Asiakasseuranta ja asiakasmäärien laskenta; koneoppiminen reittien optimoinnissa on jo arkipäivää

Miten nämä heijastuvat palveluihin. Miten IoT-analytiikka on muuttanut bisnestä?

Minkälaista analytiikkaa tarvitaanTerveys ja hyvinvointi; fysiologiset mittaukset ja niissä tapahtuvat muutokset

Miten nämä heijastuvat palveluihin. Miten IoT-analytiikka on muuttanut bisnestä?

Datan ja informaation visualisointi

Kiinteistön vedenkulutuksen seuranta

Tuotelaatu vs. prosessin toiminta

Laatupoikkeama näkyy selvästi prosessipoikkeamanay-akselit kuvaavat kaikkien mittausten vaihteluvälejä (toimintaikkuna)normaali data; sininen, poikkeama; punainen

Prosessin huono toiminta

Poikkeava prosessin toiminta erottuu punaisena datana

Julkisen liikenteen asiakastyytyväisyyden mittaus

Julkisen palautekanavan tekstianalyysi

Tähän voidaan yhdistää muita mittaus- ja tutkimusmenetelmiä

IoT-esimerkki tämäkin, koska asiakastutkimukset tehdään nykyisin digitalisoidusti ja osin automatisoidusti

Tilan tehokkaampi hyödyntäminen

https://www.linkedin.com/pulse/internet-things-iot-improve-staff-efficiency-increase-avianto-tiyo

Demo / esimerkki

IoT-datan analysointi R:llä

Web-julkaisuun tarvittavat työkalut

Interaktiivisten R-appien toteutuksen työkalut Plotly ja Shiny

R on yksi eniten hyödynnetyistä data-analyysiohjelmistoista

Se soveltuu erinomaisesti IoT-datan analysointiin ja sovellusten toteutukseen

WirelessIoT measurementapplication(Publisher)

Broker

topic: client1/temp

Client on laptop

(Subscriber)

file or db

R plot(x,y)

IoT-platformejaThingSpeak

https://thingspeak.com

Sopii datan loggaukseen, jos jotain pitää saada nopeasti valmiiksi

aiemmin vain REST, nyt myös MQTT

Arduino ja RasPi ovat hyvin tuettuja

Matlab makrokielenä; vaativatkin matemaattiset operaatiot onnistuvat, mutta vaatii osaamista

Visualisointiominaisuudet (paitsi Matlab) ovat hyvin rajalliset

Perusversio ilmainen, Matlab-Appien käyttö erittäin kallista kaupallisessa tarkoituksessa

IoT-platformejaFreeBoard

https://freeboard.io/

Sopii web-dashboardien ja visualisointien toteutukseen

Hyvin helppo oppia, toiminnallisuudet kuitenkin rajalliset

Online-datan käyttö hyvin tuettu, mikäli sitä on saatavana esim JSON-muodossa tai aikasarjatietokannasta (InFluxDB hyvin tuettu)

Open Source

IoT-platformejaThingWorx

Laajasti skaalattavien IoT-sovellusten kehitykseen käytettävä alusta

Modulaarinen, erilaisia liitännäisiä saa TW-yhteisältä ilmaiseksi tai niitä voi ostaa

Tuotantokelpoisen softan toteutus onnistuu osaavalta käyttäjältä ripeästi, mutta TW edellyttää intensiivistä opiskelua ja yritykseltä resursointia TW-osaamisen kehittämiseen

TW lisensoi tuotettaan suurten sopimuskumppanien kautta, Suomessa kumppanina on Elisa

IoT- ja analytiikkaplatformejaPlotly

Plotly on sisällytetty R:ään omana pakettinaan, mutta saatavilla myös visualisoinnin ja analytiikan pilvipalveluna

Soveltuu hyvin visuaaliseen data-analyysiin; erittäin näyttävät interaktiiviset visualisointiominaisuudet.

Saatavilla ilmais- ja Pro-versiot sekä Enterprise-lisenssi. Pro-versio on vielä siedettävän hintainen, Enterprise-lisenssi on kallis.

API:t Pythonille, Matlabille, Excelille ja JS:lle. Online-käyttö onnistuu hyvin esim. Python-API:n avulla.

Analytiikka- ja IoT-platformejaLouhin

www.datarangers.fi

Kotimainen Data Rangers Oy:n tuote

Erittäin hyvät analytiikkaominaisuudet (myös Big Data onnistuu)

Työkalut kyselytutkimusten sekä mobiilisovellusten ketterään toteutukseen

IoT-dataa varten REST-rajapinta

Henkilökohtaisen pilvilisenssin hinta on siedettävän hintainen

AnalytiikkaplatformejaR

Open Source, laajasti käytetty analytiikka-alusta, miltei de facto-standardi nykypäivän analytiikassa (myös Big Data)

Python (Scipy, MatPlotLib, Pytable, Anaconda)

Open Source, laajasti käytetty, kilpailee R:n kanssa erityisesti tieteellisessä laskennassa

Spark

Open Source, laajasti käytetty Big Data -analytiikassa (koneoppiminen, automatisoitu streaming-analytiikka, klusterilaskenta). Tarvitaan laskentaklusteri, jotta Sparkista olisi hyötyä.