11.6.2021

Pandemia-aika pakotti ihmisiä kotitoimistoihin ja opiskelijat etäopintoihin. Rakennus- ja automaatiotekniikan opinnoissa on kuitenkin paljon sellaista laboratoriotyöskentelyä, joka ei olemassa olevilla resursseilla etänä onnistu. Metropolia ja Aalto yliopisto käynnistivät vuoden 2020 lopussa yhteishankkeen, jossa selvitetään, miten opintojen etenemiselle välttämätöntä harjoittelua voisi suorittaa virtuaalisessa laboratoriossa. Hanke käynnistyi opetuslaboratorion toteutustapojen selvittämisellä ja jatkuu laboratorion toiminnan pilotointina.

Pilotoinnit liittyvät Metropolian Myllypurossa ja Aalto-yliopiston Otaniemessä sijaitsevien talotekniikan laboratorioiden rakennusautomaatiojärjestelmien toimintaan.

Virtuaalilaboratorio mahdollistaa laboratoriossa sijaitsevien todellisten laitteiden etäkäytön ja siihen yhdistetään myös muita virtuaalisen ympäristön elementtejä ja mittauksia.

Virtuaalinen ympäristö antaa mahdollisuuden simuloida erilaisia toimintahäiriöitä ja myös harvinaisia vikatilanteita (esim. laajamittainen sähkökatko) turvallisesti, opettaen käyttäjiä toimimaan reaalijärjestelmien kanssa. Virtuaalilaboratoriossa voi tutkia mm. rakennusautomaation erilaisten ajotapojen energiatehokkuutta. Virtuaalinen ympäristö luo myös mahdollisuuden kehittää ja testata big dataa hyödyntäviä tekoälysovelluksia, joilla voidaan parantaa järjestelmien energiatehokkuutta ja ennakoida mm. kulutusjouston toimintaedellytyksiä.

Projekti parantaa myös paikan päällä tehtävää laboratoriotyön turvallisuutta antamalla mahdollisuuden tutustua laitteistoon ja käyttöohjeisiin ennakkoon turvallisessa, virtuaalisessa ympäristössä.

Mallinnettu ilmanvaihtokone

– Metropolian Myllypuron kampuksella on osana hanketta tehty talotekniikkalaboratorion opetuskäyttöön asennetun ilmanvaihtokoneen 3D-mallinnus liikkuvilla osilla, joka on sitten upotettu kameralla kuvattuun virtuaalimalliin, kertoo Metropolian kiinteistö- ja rakennusalan lehtori Jarno Nurmio.

Virtuaalimallissa voi liikkua, zoomailla, kääntyillä ja mittailla. Nurmio kertoo, että malliin ollaan kehitelty lisää toiminnallisuutta ja aikomuksena on lisätä myös linkkejä erilaisiin materiaaleihin, esimerkiksi tuotelehtiin, ohjeisiin ja harjoitustehtäviin.

Virtuaalimallin näkymä ilmanvaihtokoneesta

– Virtuaalilaboratorio on hyvä ja joustava tapa opettaa, testata, kokeilla ja kehittää taloteknisten järjestelmien toimintaa silloinkin, kun laboratoriotilaan ei päästä fyysisesti paikalle. Virtuaalinen toteutus parantaa opiskelijoiden mahdollisuuksia osallistua harjoituksiin myös normaaliaikana. Etäyhteyksin tapahtuvat harjoitukset ja esimerkiksi tehdaskierrokset voivat tuoda opetukseen  sellaisia elementtejä, jotka esimerkiksi suurten etäisyyksien vuoksi jäisivät muuten toteutumatta, työelämäprofessorit Heikki Ihasalo ja Jaakko Ketomäki Aallon Sähkötekniikan ja automaation laitokselta toteavat.

Hankkeen on määrä valmistua vuoden 2021 loppuun mennessä. Projekti on hyvässä vauhdissa, ja opiskelijat ja opettajat yhdessä testaavat ja käyttävät järjestelmiä ja antavat palautetta niiden toiminnasta ja jatkokehityksestä. Hankkeen päätyttyä annetaan suositukset jatkotyöskentelyä ja virtuaalilaboratorion laajempaa käyttöä varten. Tavoitteena on jatkohanke, jossa laadittaisiin yleinen ympäristö kaikkien ammattikorkeakoulujen ja yliopistojen, soveltaen myös toisen asteen oppilaitosten käyttöön.