4987 research outputs found
Sort by
Urban mining and material utilization of urban structures
Get PDFTässä työssä käsitellään urban mining -konseptin soveltamista osaksi kaupunkialueiden rakennusten ja rakenteiden materiaalien hyötykäyttöä. Urban mining on konsepti, jossa ihmisen toiminnan seurauksena syntyneet materiaalivarastot, kuten rakennukset, hyödynnetään raaka-ainetuotantoon. Urban mining muistuttaakin periaatteiltaan sekä tavanomaista kaivostoimintaa että perinteistä kierrättämistä.
Jotta jonkin alueen rakennuskantaa voidaan hyödyntää materiaalina, on sen sisältämät materiaalit tunnettava. Tähän tarkasteluun voidaan hyödyntää niin materiaalivarasto- kuin materiaalivirta-analyysejäkin. Näiden analyysien avulla saadaan arvioita siitä, millaisia materiaalikoostumuksia rakenteet sisältävät.
Pääasiassa länsimaiset kaupungit noudattavat hyvin samankaltaista materiaalijakaumaa: mineraalijae 88–95 %, puu 0–6% ja metalli 2–9%. Näiden lisäksi muut jakeet täydentävät jakaumat. Tällaisesta materiaalivirrasta laadukkaiden raaka-aineiden tuottaminen on teknisesti hyvin haastavaan ja siksi siihen tarvitaankin monia eri erottelumenetelmiä. Erottelumenetelmiä on kehitetty laajasti ja tässä työssä keskitytään yhteen esimerkkiprosessiin, jossa päätavoitteena on tuottaa betonin runkoaineeksi kelpaavaa hienoainesta ja erotella puu sekä metalli omiksi hyötykäytettäviksi jakeikseen
Migration from OPC Classic to OPC UA by Developing an OPC UA Client Application
Get PDFTeollisuus 4.0:n eli niin sanotun neljännen teollisen vallankumouksen myötä teollisuuden laitteet ja järjestelmät kytketään verkkoon tietojen välittämistä ja yhteistoimintaa varten. Eri valmistajien laitteiden ja järjestelmien kommunikointiin tarvitaan yhtenäinen ja standardoitu tapa kuvata ja siirtää tietoa. Yksi tällaisista tavoista on OPC (Open Platform Communications). OPC on kokoelma automaation tiedonsiirron spesifikaatioita, jotka määrittävät, miten laitteiden ja järjestelmien tietoja esitetään ja välitetään.
EloWise on modulaarinen tiedonhallintatyökalu, jota käytetään erilaisissa tuotannonohjauksen ja tuotteen elinkaaren hallinnan sovelluksissa. EloWise-tiedonhallintatyökaluun on toteutettu useita yleisiä tiedonsiirtoprotokollia ja -teknologioita käyttäviä moduuleja, jotka mahdollistavat EloWise-tiedonhallintatyökalun yhdistämisen ja yhteistoiminnan eri laitteiden ja järjestelmien kanssa. Aikaisemmin EloWise-tiedonhallintatyökaluun on toteutettu Elomatic Automation Interface -moduuli, joka on mahdollistanut tiedonsiirron OPC Classic -tekniikoihin kuuluvalla OPC Data Access -tekniikalla. Tämän diplomityön tavoitteena oli päivittää EloWise OPC UA -yhdistettävyyttä varten.
Työn ensimmäisessä vaiheessa tehtiin kirjallisuuskatsaus OPC-tekniikoihin, menetelmiin OPC Classic -tekniikoista OPC UA:han siirtymiseen ja saatavilla oleviin OPC UA -kehitystyökaluihin ja -pinoihin. Kirjallisuuskatsauksen pohjalta valittiin EloWise-tiedonhallintatyökalun päivityksessä käytettävä menetelmä OPC Classic -tekniikasta OPC UA:han siirtymiseen. Menetelmäksi valittiin uuden OPC UA -asiakassovellusmoduulin kehitys, jotta aikaisempi toteutus ei rajoittanut kehitystä ja pystyttiin hyödyntämään kaikkia OPC UA:n ominaisuuksia. Menetelmän valinnan jälkeen vertailtiin OPC UA -kehitystyökaluja ja -pinoja asiakassovelluksen kehitystä varten. Kehitykseen valittiin Node.js -pohjainen OPC UA -toteutus, NodeOPCUA, sen riittävien toimintojen ja sallivan Massachusetts Institute of Technology -lisenssin takia.
NodeOPCUA-toteutusta ja muita avoimen lähdekoodin ohjelmakirjastoja käyttäen toteutettiin OPC UA -asiakassovellusmoduuli. Toteutettu OPC UA -asiakassovellusmoduuli mahdollistaa EloWise-tiedonhallintatyökalun yhdistämisen OPC UA -palvelimiin ja sen avulla EloWise-tiedonhallintatyökalun kautta pystytään keräämään tietoja ja hallinnoimaan OPC UA-palvelimien yhteydessä olevia laitteita ja järjestelmiä. Tätä diplomityötä voidaan käyttää apuna OPC UA -asiakassovelluksen kehityksessä tai toteutettaessa OPC Classic -tekniikoista OPC UA:han siirtymist
Voimalaitoskattilan suorituskykylaskennan toteuttaminen pilvipalvelussa
Get PDFThe Industrial Internet is a subset of the Internet of Things, IoT for short, aiming to digitalize the industrial sector. Industrial processes generate vast amounts of data, which has previously only existed on the local plant computer network. By bringing the data to daylight and performing advanced analytics on it, new opportunities can be discovered. In the center of this process is the emergence of cloud computing infrastructure, allowing for a huge localized data storage and efficient calculation algorithms with an acceptable price.
This thesis studied the procedures and implementation of a system for calculating performance indicators for power boilers. The system was implemented in a cloud-based platform, and it calculated the results from raw process data extracted from the site. The principal aim was to generalize the calculation of these performance indicators in the cloud so that the same calculation procedures could be applied to any plant added to the database in the future.
The main product of this thesis is a calculation script written in Python. The script runs on the cloud platform and can be configured to automatically perform calculations for any site connected to the database. The side products are the documentation of an engineering procedure for adding the data of new plants to the cloud; defining a set of roughly 15 different KPIs applicable to power boilers; and finding possible obstacles a company attempting to leap into the Industrial Internet market can face
The importance and sustainability of bioenergy in Finland and globally
Get PDFBioenergian kestävyys on herättänyt viime aikoina runsaasti keskustelua ja bioenergian käyttöä sekä puolustetaan että vastustetaan voimakkaasti. Tässä diplomityössä käydään läpi kuusi bioenergiaa käsittelevää julkaisua ja kerätään yhteen julkaisuissa esiintyviä väitteitä bioenergiasta sekä argumentteja, joilla bioenergian käyttöä puolustetaan ja vastustetaan. Joitakin erimielisyyksiä aiheuttavia väitteitä sekä argumentteja analysoidaan tarkemmin ja niille tehdään faktantarkistus vertaamalla väitteitä eri lähteisiin. Samalla väitteistä ja argumenteista tunnistetaan reunaehtoja, rajauksia ja oletuksia, joilla väittämiä saadaan muokattua halutun laiseksi.
Väitteiden ja argumenttien keräämiseen käytetyt julkaisut ovat sekä kotimaisia että kansainvälisiä ja ne tuovat molempien osapuolien näkemyksiä esiin. Väitteet ja argumentit kategorisoidaan niissä esiintyvien teemojen mukaan. Kategoriat ovat maankäyttö, metsien määrä, kasvihuonekaasupäästöt, raaka-aineiden käyttö, vaikutukset paikalliseen ympäristöön, vaikutukset talouteen sekä muita argumentteja. Erimielisyydet osapuolien välillä liittyvät erityisesti metsien ja maapinta-alan riittävyyteen, bioenergian käytön aiheuttamiin kasvihuonekaasupäästöihin sekä bioenergian merkitykseen ilmastonmuutoksen torjunnassa.
Tutkimuksessa havaitaan, että useiden bioenergiaan liittyvien väittämien todenperäisyys riippuu käytetyistä lähtötiedoista ja rajauksista. Väittämät pitävät siis paikkaansa vain tietyissä tilanteissa. Väitteitä saadaan perusteltua muun muassa tarkastelemalla tilannetta eripituisilla ajanjaksoilla ja painottamalla lyhyen tai pitkän aikavälin ilmastohyötyjen maksimointia. Lähtötiedoista, kuten bioenergian tulevaisuuden käyttömääristä, voidaan valita erisuuruisia arvoja, jolloin omaa väitettä saadaan vahvistettua. Bioenergian käyttöön kriittisesti suhtautuvat saattavat ajatella bioenergian käytön irralliseksi muusta teollisuudesta tai tehdä yksinkertaistuksia esimerkiksi bioenergian raaka-aineista tai käyttökohteista. Bioenergian käytön puolustajien argumentit taas nojaavat usein siihen, että bioenergian käyttö korvaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä tulevaisuudessa
Guidelines for use of building information modeling in electricity distribution networks
Get PDFDiplomityössä tutkitaan tietomallien hyödyntämistä sähkönjakeluverkon sijaintitiedon mallintamisessa ja suunnittelussa. Diplomityön toimeksiantaja on sähköverkkoyhtiö Elenia Oy. Työssä esitetään tyypilliset jakeluverkkohankkeet, hankkeiden suunnitteluprosessi sekä verkkojen yhteisrakentaminen, jonka jälkeen esitellään keskeiset suunnittelutyökalut ja suunnittelutyömenetelmät. Toimintaympäristön ja työmenetelmien jälkeen kuvataan tietomallien käsite ja toimintaperiaatteet sekä tutkitaan tietomallinnuksen tarjoamia mahdollisuuksia jakeluverkkosuunnittelussa. Olemassa olevan ja osin suppeasti dokumentoidun vanhan jakeluverkon komponenttien spatiaaliseksi mallintamiseksi käytettäviä menetelmiä ovat mm. laserkeilain ja maatutka, joiden toimintaperiaate, rajoitukset ja saatava digitaalinen aineisto on kuvattu diplomityössä. Menetelmien käytettävyyttä on lisäksi arvioitu asiatuntijahaastattelujen avulla.
Exove Design Oy tuotti Elenia Oy:lle lisättyä todellisuutta hyödyntävän mobiilisovelluksen pilotin. Sovellus kehitettiin tekniikan soveltuvuusselvityksen näkökulmasta (ns. Proof of Concept). Hankkeen ensisijaisena tarkoituksena oli tutkia lisätyn todellisuuden hyödynnettävyyttä olemassa olevan tai suunnitellun maanalaisen jakeluverkon komponenttien sijainnin esittämisessä. Tämän diplomityön osuus hankkeesta oli määritellä sovelluksen toiminnallisuudet, tuottaa sovellukseen tarvittava tausta-aineisto sekä arvioida sovelluksen toimintaa testialueella maastossa. Tulosten perusteella lisätty todellisuus on käyttökelpoinen työkalu maanalaisen infrastruktuurin havainnollistamiseen maastossa. Testeissä käytetyn iPad-laitteen paikannustarkkuus ei kaikilta osin ollut tyydyttävä. Kuvantunnistus- ja kiihtyvyysanturipohjainen päätelaitteen sijainnin seuraaminen toimi epäluotettavasti maasto-olosuhteissa. Tulosten pohjalta saatiin kuitenkin uusia kehitysideoita.
Työn keskeisenä tarkoituksena on tutkia tietomallinnuksen hyödyntämistä jakeluverkkosuunnittelussa ja tuottaa Elenia Oy:lle tietoa, kuinka tietomallinnus vaikuttaa jakeluverkkosuunnitteluun tulevaisuudessa. Diplomityö auttaa sähköverkkoyhtiötä hahmottamaan millaisia uusia suunnittelu- ja työtapoja tietomallien käyttäminen mahdollistaa ja toisaalta tietomallien käytön asettamia vaatimuksia. Tietomallien teorian ja nykyisten toimintatapojen vertailun avulla havaittiin erilaisia tietomallipohjaista suunnittelua rajoittavia tekijöitä: Osittain puutteellinen dokumentaatio olemassa olevasta verkosta, puuttuvat tietomallipohjaista suunnittelua koskevat standardit ja toimintatavat, tietomalleja tukevien sovellusrajapintojen puuttuminen suunnitteluohjelmien välillä ja vähäinen kokemus tietomallien käytöstä verkkotietojärjestelmän ulkopuolella. Tunnistetuille rajoitteille on työssä määritelty edelleen toimenpidesuositukset
Improvements on piezoelectricity by aligning cellulose nanocrystals
No full textThe piezoelectricity of cellulose nanocrystal (CNC) can be enhanced by orientation of CNCs. Unidirectional CNCs are obtained through time consuming mechanical or combination of mechanical and electrical methods. This state-of-the-art thesis effort uses currently electrical method as a repeatable, efficient and instant CNC orientation method. For this, multiple Au interdigitated electrodes (IDEs) were fabricated. Orientation was carried out by applying electric field between the fingers of IDE and incubation of aqueous dispersion of CNCs. For optimization purpose, several IDEs with different width and spacing between the fingers were fabricated. These IDEs were used to measure the piezoelectric sensitivity as well. The electrodes were deposited through photolithography process and lift-off by e-beam evaporation of 50 nm Cu and 100 nm Au on Polyethylene Terephthalate (PET) substrate. Prior to the deposition of Au, 3 nm Cr was deposited as an adhesion layer on PET. Final results were taken from Au IDEs since the stability of Au was better than Cu against applied electric field.
The piezoelectric sensitivity measurements were implemented using a mechanical device known as shaker. Average generated charge by bending IDE sample before orientation of CNCs was 2.58 pC/N. This unexpected initial output is due to the change in capacitance by bending the sample.
A 10 µL drop aqueous dispersion of CNC (0.023 w-%) were incubated on active region of IDE with a micropipette. Provided uniform electric field with frequency of 1 MHz and 10 Vpp between the fingers of IDE. No charges were obtained during piezoelectric measurements. This proves that uniform electric field induces a dipole moment cancellation between CNCs that results in initial charge cancellation of bare IDEs.
CNC orientation using non-uniform electric field was performed to create so called dielectrophoretic trapping forces to gather and align the CNCs into the electrode gaps. By keeping minimum DC amplitude at -1 V, different positive DC voltages were tested to the applied 1 MHz frequency, in parallel to the incubated CNCs.
Best results were obtained from 5 µm width and spacing between electrodes of IDE-CNC sample. Setting an DC of +2.5 V and -1 V to the applied electric field, 0.78 pC/N output charge was measured. This value increased to 1.25 pC/N by increasing the DC signal to +3 V to the applied 1 MHz frequency, keeping negative DC voltage constant. Deterioration of electrodes was observed by further increase in positive voltage
Cross-Cultural Redesign Based on the Cultural Differences Between Finland and China
No full textWith the rapid development of world economic and technology, more and more multinational companies, international business, cross-cultural designs have appeared in people’s lives. However, the cultural differences among different cultures affect numerous aspects of economic cooperation and design direction. In this thesis, based on Hofstede’s cultural dimensions, Finnish and Chinese were chose as 2 culture groups which were used to analyze how cultural differences influence on human mindsets and the design-related work, especially website user interface design. A Finnish company’s website (including its design style and the related website content) were redesigned to meet Chinese users’ needs and preferences. 8 Chinese website design implications were summarized at last.
At the beginning of this thesis, the theoretical background and related work of crosscultural design and website design were provided. Website design principles and current design trends were presented. Then, the Geert Hofstede’s culture dimensions were introduced. According to the results of the Hofstede’s model, the cultural differences between Finland and China were summarized. By comparing the cultural differences and design differences, totally 24 UI design differences were concluded to support the following design work. Subsequently, semi-structured interviews and online questionnaire investigation were conducted to study on how Chinese users feel about using Finnish websites and participating in Finnish projects, as well as local Chinese users’ preferences and website using habits. Combining the results of cultural model analysis and user research work, as well as the design principles and trends summarized in the related work, the Finnish company - Demola’s website and project concept was redesigned. After redesigning work, user evaluation (including 3 focus groups, totally 6 participants) was conducted to examine whether the redesigned website conforms to the usage habits of Chinese local users. After completing the redesign work and user evaluation, design implications for Chinese web service design are summarized in order to help designers from other cultures to create the website for Chinese users
Vaurioituvan kontinuumimateriaalimallin ohjelmointi Elmer elementtimenetelmäohjelmistoon
Get PDFQuasi-brittle materials like concrete are widely used in the construction industry. The failure of these materials is mainly due to macro- and micro-cracking. Thus the nonlinear behaviour of these materials can be simulated well using Continuum Damage Mechanics approach. CDM utilizes damage state variables which indicate the damaging of the material due to cracking. In order to simulate complex loading scenarios, the continuum damage material model must be solved numerically using Finite Element Method, for instance.
In this thesis an existing continuum damage material model is implemented into an open-source Elmer FEM-software. The chosen material model utilizes second order damage tensor and Ottosen's 4-parameter damage criterion. A comprehensive review of the thermodynamical formulation is performed. Then a program that solves the resulting constitutive equations is developed and implemented into Elmer via its user-defined material model subroutine feature. Lastly some well-known test cases are simulated and results are compared to experimental data found in the literature.
The original material model managed to simulate well some simpler test cases but failed in more general test cases. However, the failure modes were predicted well. The Finite Element-implementation shows good preliminary results. The initial failure modes were predicted well even for complex loading cases. But as the model features rate-independent strain-softening combined with damage formation, the FE-solutions are strongly mesh-dependent and convergence problems occur due to strain localization. Some future improvement possibilities are discussed in order to refine the model into a useful engineering tool
Chinese Remainder Therorem
No full textKiinalainen jännöslause yhdistää lukuteorian perusmääritelmiä ja tuloksia sovellukseksi, jota voidaan oikeasti hyödyntää tekniikassa. Käsitteiden kuten jaollisuus, jakoyhtälö, suurin yhteinen tekijä ja kongrunessimääritelmät ovat tuttuja jo aiemmita kouluasteilta. Niitä koskevat erilaiset lauseet kuitenkin muodostavat haastavia ja monimutkaisia kokonaisuuksia. Tässä tapauksessa kiinalainen jäännöslauseen muodostamiseen tarvitaan kaikkia mainittuja määritelmiä ja useita niistä johdettuja lauseita. Kiinalainen jäännöslauseella voidaan ratkaista lineaarisia kongrunessiyhtälöitä. Kongruenssiyhtälöryhmiä voidaan ratkaista myös muilla tavoin, mutta kiinalainen jäännöslause on helpoin tapa käsin sekä koneellisesti
Experimental research on laser ignition materials, model for ignition and detonation, and development of laser igniter
Get PDFTässä työssä tutkittiin alumiini/Teflon ja magnesium/Teflon seoksien lasersytytysominaisuuksia ja soveltuvuutta diodilasersytyttimen sytytysketjun primäärisytytysmateriaaliksi. Tutkimuksessa selvitettiin alumiini/Teflon tai magnesium/Teflon seoksille paras seosuhde, jolla seos saataisiin syttymään mahdollisimman pienellä laserpulssin teholla. Näistä valittiin tulosten perusteella parhaiten lasersytytykseen sopiva vaihtoehto. Lisäksi tutkittiin hiilimustan lisäyksen sekä eri tiheyksien vaikutusta seoksien syttymiseen. Tutkimuksessa selvitettiin lisäksi valitun parhaan seoksen deflagraation välittyminen RDX-räjähdysaineeseen ja reaktiorintaman siirtyminen detonaatioksi.
Paras seossuhde löytyi kun seos muodostettiin 73 massaprosentista magnesiumia ja 27 massaprosentista Teflonia, johon lisättiin 0.5 massaprosenttia hiilimustaa (aktiivihiiltä) lisäämään laserpulssin absorptiota. Paras tiheys taas on seoksen normaalitiheys jauheena (0.602 g/cm3), pelletiksi puristaminen heikentää syttymistä. Välittyminen RDX-räjähteeseen varmistettiin kokeellisesti. Parhaalla seossuhteella saatiin RDX-räjähdysaine syttymään, kun laserpulssin energia on 32.05 millijoulea ja teho 0.32 wattia, joka vaatii noin 30 watin hetkellisen huippusähkötehon teholähteeltä ja 3 joulea pulssienergiaa laitteelta. Täten on löydetty lasersytytykseen sopiva massa, jolla saadaan RDX-pelletti syttymään normaalissa ilmakehän paineessa pienellä laserin teholla.
Tutkimusten perusteella rakennettiin malli Excel-ohjelmaa käyttäen deflagraation välittymisestä sytytysmassasta RDX:ään. Mallilla voi arvioida adiabaattista liekin lämpötilaa ja reaktio-energian vapautumista, sekä arvioida laserlaitteen tarvittavia tehoja ja energiaa. Mallilla voi arvioida sytytysmateriaalin minimimassaa, jolla välittyminen RDX-pellettiin onnistuu. Deflagraation siirtyminen RDX:ssä detonaatioksi todettiin kokeellisesti.
Työssä suunniteltiin myös sopiva sytyttimen kuorirakenne lasersytytykseen, jossa käytetään parhaalla seossuhteella tehtyä magnesium/Teflon/hiilimusta-seosta. Kuorirakenne myös testattiin käytännön testeissä ja todettiin tehtävään sopivaksi. Kuorirakenteelle suunniteltiin kuituliitäntä ja suoritettiin lujuuslaskelmat Autodesk Inventoria käyttäen.
Työn kokonaistavoite saavutettiin ja on siis kehitetty turvallinen, normaalissa ilmakehän paineessa toimiva, epäherkällä ja lyijyttömällä aloitussytytysmassalla toimiva lasersytytin