Langattomat anturijärjestelmätLaajuus (5 op)

Osaamistavoitteet

Opiskelija perehtyy mittaustekniikkaan, antureihin ja tärkeimpiin anturi-ilmiöihin. Opiskelija tutustuu langattomien anturi-järjestelmien merkitykseen ja hyötynäkö-kohtiin erilaisissa sovelluksissa. Tarkastel-laan langattomien järjestelmien rajoituksia, nykytilannetta ja jatkokehityksen suunta-viivoja. Langaton anturiverkko on anturi-solmuista koostuva itsekonfiguroituva järjestelmä, jossa anturisolmut kommuni-koivat keskenään ja/tai järjestelmän keskuksen kanssa radiolinkeillä. Järjestelmä mittaa, monitoroi ja seuraa ympäristöä anturien mittaustiedon avulla. Tällä kurssilla opitaan langattoman anturijärjestelmän kykyä mitata, siirtää informaatiota langattomasti eteenpäin ja käsitellä mittaustietoa. Tämä antaa järjestelmän käyttäjälle mahdollisuuden havaita, reagoida, säätää ja kerätä mittaustietoa kohteena olevasta ympäristöstä. Ympäristö voi olla fyysinen tila, biologinen systeemi, informaatiojärjestelmä ja/tai teollinen automaatiojärjestelmä. Langattomat anturijärjestelmät tulevat olemaan kovasti kasvava, kehittyvä ja uudistuva tekniikan sovellusalue. Neljä peruselementtiä kuuluu langattomaan anturijärjestelmään: (1) hajautetut, liikkuvat tai paikkaan sidotut anturit, (2) anturijärjestelmät yhdistävä radioverkko, (3) keskusyksikkö informaation keruuta varten ja (4) prosessoriyksikkö tietovirran käsittelyyn, analysointiin, seurantaan ja tiedon varastointiin.

Sisältö

1. Johdanto mittaustekniikkaan, antureihin ja tärkeimpiin anturisovelluksiin. Yleiskuva langattomasta anturiverkosta ja verkon toiminnasta. Opiskelija perehtyy radio-aaltoihin, antenneihin, suuntavahvistuksiin ja kantamaan.
2. Sovellukset langattomissa anturi-verkoissa: ympäristön monitorointi sisällä ja ulkona, tärinän ja rakenteiden seuranta-mittaukset, teollisuusautomaatio, robotiikka, bio- ja lääketieteen sovellukset, terveys- ja hyvinvointiteknologiasovellukset, uudet kuluttajasovellukset, kuljetus- ja liikenne- sovellukset, robotit, älykkäät rakennukset ja asusteet, älykkäät energiajärjestelmät.
3. Langattoman anturijärjestelmän informaation siirtotekniikat, verkko-topologiat, itsenäiset automaattiset toimin-not, itseorganisoituminen ja -konfiguroi-tuminen, verkkoarkkitehtuuri ja eri toimintojen energiankäytön hallinta.
4. Informaatiosiirtoverkko ja sen kontrollointi (MAC), IEEE-standardit, puhelinverkko, WirelessHART, ISA 100.11a, Bluetooth, NFC ja ZigBee.
5. Reititinprotokollat langattomille anturiverkoille. Informaatiovirtojen ohjaus ja reititys. Protokollat ja tiedon keräys sekä verkkokerrosrakenteet.
6. Informaation siirtoprosessien protokollat langattomissa anturiverkoissa.
7. Langattomien anturijärjestelmien standardit, mobiiliteknologiat ja paikannus sekä sijaintitieto. WLAN, LAN ja PAN.
8. Langattomat anturiverkot ja IoT (Internet of Things).
9. Turvallisuus ja tietosuoja langattomissa anturiverkoissa.
10. Optiset anturiverkot

Arviointikriteerit, tyydyttävä (1)

1 (Välttävä), opiskelijan osaaminen on riittävää hyväksyttävään suoritukseen. mutta asioita ei ole vielä omaksuttu ja siihen tarvitaan vielä lisäpanostusta.

Arviointikriteerit, hyvä (3)

3 (Hyvä), opiskelijan osaaminen on hyvällä tasolla ja hän osoittaa ymmärtävänsä sisällön perusasiat, mutta joissain asioissa syventyminen olisi vielä tarpeen.

Arviointikriteerit, kiitettävä (5)

5 (Erinomainen), opiskelijan osaaminen on erinomaista ja hän osoittaa sisällön hallitsemisen lisäksi osaavansa soveltaa sitä eri tilanteissa.

Arviointikriteeri, hyväksytty/hylätty

(Välttävä), opiskelijan osaaminen on riittävää hyväksyttävään suoritukseen. mutta asioita ei ole vielä omaksuttu ja siihen tarvitaan vielä lisäpanostusta.