Saimme asiakkaaksi satakuntalaisen maatilan, jonka nuoret maanviljelijät pohtivat, miten tietotekniikkaa saisi valjastettua maatalouden tarpeisiin. Heillä oli useita ideoita, mitä kaikkea voisi tehdä, mutta suurimpana tarpeena heillä oli sääasema, jollaisen voisi asentaa tilan eri lohkoille tai oikeammin useamman tietoa keräävän anturin eri puolille tilaa.
Tätä varten opiskelijat rakensivat alusta asti IoT-laitteiston, joka mahdollistaa sääolosuhteiden tarkkailun ja maatilan resurssien tehokkaamman hallinnan. Laitteisto asennetaan pellon laidalle koekäyttöön mittaamaan keskeisiä ympäristötekijöitä, kuten lämpötilaa, tuulen suuntaa ja voimakkuutta, sademääriä, lumen syvyyttä ja UV-säteilyn voimakkuutta.
Laite kerää tietoa ympäristöstä ja välittää sen Home Assistant -järjestelmään visuaalista analysointia varten. Tietoja siirretään MQTT-palvelun kautta, joka on IoT-maailmassa suosittu tiedonsiirtoprotokolla keveytensä ja tehokkuutensa ansiosta.
Suunnittelussa otetaan huomioon myös tulevaisuuden tarpeet, turvallisuuteen vaikuttavat vaatimukset ja kestävän kehityksen periaatteet: laitteen monikäyttöisyys ja korjattavuus on huomioitu.
Järjestelmä rakennetaan avoimen lähdekoodin periaatteella, ja siinä käytetty avoimen lähdekoodin komponentteja. Opiskelijat voivat muokata ja laajentaa järjestelmää tarpeiden mukaan. Samalla he oppivat, miten eri antureiden tiedot yhdistetään yhdeksi järjestelmäksi ja miten Home Assistant -alustalle tuotetaan selkeää ja käytettävää dataa maatilan arjen tueksi.
Käytännön osaamisen kehittäminen
Uudet teknologiat ja avoimen lähdekoodin menetelmät tuovat merkityksellisyyttä opiskeluun, koska harjoittelulla on selkeä päämäärä ja se on yleishyödyllistä.
Opiskelijat oppivat käytännön tekemisen kautta. Sen sijaan että he vain teoriassa tutustuisivat IoT-järjestelmiin ja niiden liiketaloudellisiin vaikutuksiin, he rakentavat ja ohjelmoivat järjestelmän itse.
Tämä lähestymistapa tarjoaa opiskelijoille arvokasta kokemusta IoT-laitteiden suunnittelusta, kokoonpanosta ja ohjelmoinnista. He pääsevät työskentelemään todellisten laitteiden, kuten antureiden ja mikro-ohjainten, kanssa ja integroimaan ne osaksi kokonaisvaltaista järjestelmää.
ESP32-laitteiden käyttö IoT-projektissa
ESP32-ohjelmointialusta on yksi keskeisistä komponenteista tässä projektissa. ESP32 on kustannustehokas ja monipuolinen mikrokontrolleri, joka tukee Wi-Fi- ja Bluetooth-yhteyksiä, minkä ansiosta se sopii erinomaisesti IoT-laitteiden rakentamiseen. ESP32-ohjelmistoalusta tukee erinomaisesti oppimista sekä omien ideoiden kokeilua ja toteuttamista. Sen avulla voidaan toteuttaa myös vaativampia järjestelmiä.
ESP32:n avulla opiskelijat voivat liittää laitteeseen useita antureita ja lähettää kerätyn tiedon langattomasti Home Assistant -järjestelmään. ESP32-ohjelmointi tapahtuu helposti Arduino IDE- tai PlatformIO-ympäristöissä, mikä tekee sen käytöstä opiskelijaystävällistä ja mahdollistaa erilaisten anturien saumattoman integroinnin.
Home Assistant ja Raspberry Pi
Home Assistant on tehokas ja monipuolinen kotiautomaation alusta, jota käytetään yksilöllisten automaatioiden tekemiseen. Se on avoimen lähdekoodin työkalu, joka kerää ja visualisoi IoT-laitteiden tuottamaa dataa.
Raspberry PI on edullinen minitietokone, joka on edullisuutensa ansiosta osoittautunut hyväksi valinnaksi monissa projekteissa.
Tässä projektissa Home Assistant asennetaan Raspberry Pi:lle, joka tarjoaa riittävän suorituskyvyn useiden IoT-laitteiden hallintaan ja datan käsittelyyn. Home Assistant mahdollistaa selkeän ja räätälöitävän käyttöliittymän, jonka kautta maatilan sääolosuhteiden ja muiden tietojen seuraaminen on helppoa.
IoT-järjestelmien rakentaminen ei rajoitu vain teknisiin taitoihin
Opiskelijat tutustuvat myös projektin liiketaloudellisiin näkökulmiin: he oppivat arvioimaan IoT-hankkeiden kustannusrakenteita ja mahdollisuuksia säästää resursseja automaation ja analytiikan avulla. Lisäksi he mallintavat laitteiden tuotannollisia ja kaupallisia haasteita sekä kustannustavoitteita – aivan kuten missä tahansa kaupallisessa IoT-hankkeessa.
Tämä antaa opiskelijoille ymmärryksen siitä, miten teknologia voi tukea kestävää maataloutta ja samalla lisätä tilan tuottavuutta.
Opiskelijat ovat vastuussa laitteen suunnittelusta ja rakentamisesta aina datan analysointiin ja liiketaloudelliseen ajatteluun asti. Näin he saavat kattavan ymmärryksen IoT-järjestelmien mahdollisuuksista ja siitä, miten ne voivat vaikuttaa eri toimialoilla – tässä tapauksessa erityisesti maataloudessa.
Käytännön tekeminen edistää opiskelijoiden oman osaamisen kehittymistä ja luo valmiuksia työelämän haasteisiin tulevaisuudessa.