Älypöly – Smart Dust Teollisuusautomaation uusi rakenneperiaate

Seinäjoki University of Applied Sciences

1

Älypöly – Smart DustTeollisuusautomaation uusi

rakenneperiaate

ICT –yksikkö

Heikki Palomäkiheikki.palomaki@seamk.fipuh. 040-8307483

Seinäjoki University of Applied Sciences

2

Älypöly

– Äly koostuu identtisistä, erittäin pienistä yksiköistä, tavoite 1 mm³.

– Langaton tiedonsiirtoverkko– Yksi mittaus tai ohjaus– Sisältää virtalähteen– Resursseja ja tehoa lisätään määrää

lisäämällä

http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/SmartDust/

Seinäjoki University of Applied Sciences

3

Älypölyhiukkanen

http://robotics.eecs.berkeley.edu/~pister/SmartDust/

Seinäjoki University of Applied Sciences

4

Älypöly automaatiossa

Mitä sisältää pienin mahdollinen langaton laite ?• Yksi mittaus/ohjausviesti• Hieman laskentakapasiteettia• Radiomodemi ja chip-antenni• Energia otetaan esim. 4-20mA viestistä,

värähtelystä tai valosta.• Ei erillistä ohjelmoitavaa logiikkaa• Valvomo tarvittaessa – ei välttämätön

Seinäjoki University of Applied Sciences

5

SWiN –esimerkkiSeamk Wireless Network

Prosessori-Flash-EEPROM-A/D, PWM

Virtaviestin mittaus ja ohjaus

Radiomodemi

Ohjauspainike

Antenni

Merkkivalot

Seinäjoki University of Applied Sciences

6

Automaation älypölyn plussat

• Erittäin hyvin skaalautuva• Erittäin matala käyttöönottokynnys• Galvaaninen erotus• Vikasietoisuus hyvin toteutettavissa

reserviyksiköillä• Korvaa kaapeloinnin myös kytkentäkaapin

sisällä• Soveltuu myös liikkuviin järjestelmiin

Heikki Palomäki, Swarm Intelligence in Automation, New Technologies and Regional Development 2003 ss 155-167

Seinäjoki University of Applied Sciences

7

Vikasietoinen automaatio

YmpäristöÄlypölyä

Ominaisuudet: yhteistyö, yhteinen älykkyys, dynaamisuus, vikasietoisuus

Reservi

Heikki Palomäki, Swarm Intelligence in Automation, New Technologies and Regional Development 2003 ss 155-167

Seinäjoki University of Applied Sciences

8

Portaaton automatisointi

aika

AtomatisointitarvePerinteinen investointiÄlypöly -investointi

Heikki Palomäki, Swarm Intelligence in Automation, New Technologies and Regional Development 2003 ss 155-167

Seinäjoki University of Applied Sciences

9

Plussat 2

• Erittäin matala yksikköhinta

• Lyhyt takaisinmaksuaika – ei investointi

• Ei yli- tai alikapasiteettia

• Muutoksen vaatima työ rajallinen– Yksikön asennus helppoon paikkaan– Ohjelmointi ja rajapinnat muuhun

järjestelmään

Seinäjoki University of Applied Sciences

10

Haasteita

• Toimiva radioverkko, kun tuhansia solmuja

• Teoreettinen pohja erittäin hajautetulle älylle– Laumaälykkyys (Swarm intelligence)– Neurolaskenta

• Ohjelmointimenetelmä

• Vikasietoisuuden toteuttaminen

Seinäjoki University of Applied Sciences

11

Miinuksia

• Tiedonsiirrosta johtuvia viiveitä

• Radioverkon häiriöttömyys

• Uusi teknologia – uudet riskit

• ?

• ?

Seinäjoki University of Applied Sciences

12

Älypölyä avaruuteen

Miniluotaimet tutkimaan Mars -planeettaa

http://web.mit.edu/newsoffice/2006/microbots.htmlhttp://www.kariahintikka.fi/matrixx/blogs/index.php?cat=20http://userweb.elec.gla.ac.uk/j/jbarker/sd.html