Sähkölaboratoriosta otetaan etäyhteyksiä merelle

Kaakkois-Suomen ammattikorkeakoulun sähkölaboratorion uusi oppimisympäristö Kotkan kampuksella edistää merenkulun automaatio-opetusta ja samalla antaa AutoMate-hankkeelle konkreettiset työvälineet alusten automaatiojärjestelmien etäseurannan kokeiluihin.

Syksyn aikana Kotkan kampuksen sähkölaboratoriossa on tehty todellisia rakenteellisia ratkaisuja. Seinistä piti piikata palasia irti, kun laivan sähköpäätaulua vastaava keskus kaikkine komponentteineen tuotiin sisään. Todella vaikuttavan näköinen Telesilta Oy:n suunnittelema ja Satmatic Oy:n valmistama sähköpäätaulu kattaa laboratoriosta yhden kokonaisen seinän, sillä se pitää sisällään samat keskeiset komponentit mitä laivan päätaulusta löytää.

Päätaulun suunnittelu ja valmistus tehtiin yhteistyössä merenkulun sähkötekniikkaan erikoistuneiden yritysten ja ammattilaisten kanssa, koska nykyaikaisen laivan automaatioon perustuvassa oppimis- ja kokeiluympäristössä tarvitaan todellisuutta vastaavat konkreettiset komponentit sekä alakohtaista suunnittelun erityisosaamista. Eroja maapuolen ratkaisuihin on paljon, eikä laitosten kokoluokatkaan kohtaa helposti.

Sähkölaboratorion uusi laitteisto antaa mahdollisuuden opiskella myös järjestelmien käyttöä oikeassa tilanteessa, sillä aivan pian sähköpäätaulu tullaan kytkemään laboratorion ulkopuolelle asennettuihin Tapimer Oy:n toimittamiin dieselgeneraattoreihin.

Selvityksessä on mahdollisuus tuottaa sähköä valtakunnan verkkoon asti, joten Metsolaan on tulossa oma pieni dieselvoimala, joka kuitenkin on suunniteltu laivan sähköntuotannon periaatteilla.

Perustana kotimainen huipputeknologia

Sähkölaboratorion ytimessä on nykyaikainen ja tehokas Valmetin toimittama integroitu automaatiojärjestelmä eli IAS. AutoMate -hankkeen tarpeisiin yhdessä Valmetin kanssa suunniteltu ratkaisu saadaan toimimaan aivan kuten oikeassakin aluksessa.

Tällä hetkellä rakennetaan automaatiojärjestelmän ensimmäistä konkreettista kohdetta, eli sähkölaboratorion uuden päätaulun tehonhallintajärjestelmää, joka kytketään suoraan Valmetin toimittamaan IAS:iin. Automaatiojärjestelmä tulee ohjaamaan laboratorion dieselgeneraattoreita ja hallitsee niiden tehon jakamisen päätaululla, ihan kuten oikea tehonhallintajärjestelmä laivallakin tekee. Samalla se valvoo koneiden tilaa ja hälytyksiä.

Ainutlaatuinen oppimisympäristö

Erityistä on, että kun IAS kytketään ohjaamaan sähkölaboratorion oikeita generaattoreita ja päätaulun kytkimiä, on käytössä laivan sähköverkkoa vastaava kokonaisuus, joka oppimisympäristönä on todella ainutlaatuinen.

Järjestelmällä voidaan opettaa tehonhallinnan toimenpiteitä, kuten generaattoreiden tahdistuksia tai irtikytkentöjä normaali- ja poikkeustilanteissa, sillä voidaan harjoitella valvontaa ja automaation asetusten muuttamista eri kuormitustilanteissa tai sillä voidaan simuloida monipuolisesti eri vikatilanteita.

Valmetin automaatioratkaisun monipuolisuuden avulla laboratoriossa voidaan kuitenkin tehdä myös automaatio-ohjelmointiin liittyvää opetusta.

Uusien laivojen automaatiotaso on jo niin korkea, että näiden taitojen sisällyttäminen merenkulun sähkövoimatekniikan ja laivatekniikan insinööriopiskelijoille on äärimmäisen tärkeää. 2000-luvulla rakennetut laivat edellyttävät käyttäjiltään konetekniikan ymmärryksen lisäksi enemmän ja enemmän sähkö- ja automaatiotekniikan osaamista.

Etäyhteyksien kokeilut AutoMate-hankkeessa

Valmetin automaatioratkaisun erityispiirre on joustava soveltuvuus myös laboratoriolaitteiston ulkopuolisiin kohteisiin. Sähkölaboratorion oppimisympäristön yhdistäminen AutoMate-hankkeessa selvitettävään alusten etäseurantaan on seuraava iso askel. Valmetin ratkaisut ovat käytössä useissa aluksissa ympäri maailmaa, ja hankkeessa tehdyn teknologiaselvityksen perusteella näiden alusten datan tuominen kampuksen oppimisympäristöön olisi mahdollista.

Sähkölaboratorioon perustettu valvomo voi siis ottaa automaatiojärjestelmän dataa vastaan seinän toisella puolella olevista generaattoreista tai päätaulusta, mutta ihan yhtälailla valvomon IAS:iin voidaan tuoda data merellä olevasta laivasta, kunhan sillä on tiedonsiirtoyhteys käytössä. Tämä on se kokeilualusta mikä hankkeessa halutaan luoda ja siten kehittää mahdollisuus innovatiivisten pilottien tekemiseksi.

Jonkin aluksen IAS-datan siirtäminen kampuksen sähkölaboratorioon olisi selvityksen perusteella jo nyt mahdollista, mutta hankkeessa kiinnitetään huomiota myös kyberturvallisuuteen ja datan omistajuuteen. Aivan vielä ei olla siinä pisteessä, että näkisimme mitkä ovat pääkoneiden sylinterikohtaiset pakokaasujen lämpötilat jostain merellä olevasta aluksesta, mutta ei siihen pitkä matka ole. IAS:in yhdistäminen koulun uusin laboratoriolaitteisiin on ensimmäinen todellinen proof of concept ja tästä vain jatketaan pidemmillä yhteyksillä.

Mainio kokeilualusta eri toimijoille

Oppimisympäristö tulee olemaan loistava kokeilualusta eri toimijoille, jotka haluavat tuottaa dataan perustuvia palveluita merenkulkuun. Hankkeen edetessä aukenee mahdollisuuksia laajemmalle joukolle innovaatioita sekä toimijoita, jotka haluavat laivan datan avulla tuottaa palvelua laivan omistajalle.

Näiden kokeilujen suorittaminen voidaan aloittaa jo ensi vuoden aikana. Sähkölaboratorion automaatiojärjestelmän, valvomon, generaattoreiden ja päätaulun takia kokeiluita ei tarvitse aloittaa tyhjästä. Meillä on jo konkreettinen järjestely kampuksella sekä kokeilujen toteuttamiseen tarvittavaa osaamista aina opiskelijoista henkilökuntaan. Seuraavaksi vain otetaan yhteyksiä merelle.