Elintarvikkeista haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) mittaamiseen soveltuvat IoT-anturit
Raudaskoski, Matti (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052214488
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2025052214488
Tiivistelmä
Opinnäytetyön tavoitteena oli arvioida ennalta valittujen IoT-antureiden soveltuvuutta haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) mittaamiseen elintarvikkeiden pilaantumisprosessin aikana vapautuvista kaasuista. Työ toteutettiin Oulun ammattikorkeakoulun PrinLabin toimeksiannosta osana eurooppalaista MICROORC-hanketta, jonka päämääränä on kehittää älykkäitä ratkaisuja ruoan säilyvyyden seurantaan ja varmistamiseen. PrinLabin roolina oli tutkia anturilaitteistoa, joka soveltuu elintarvikkeiden säilyvyyden seurantaan ja mittaus-datan keruuseen.
Tutkimuksessa pyrittiin havaitsemaan pilaantumisprosessi seuraamalla VOC-yhdisteiden pitoisuusmuutoksia ja tuottamaan tarkkaa ja tallennettavaa anturi-dataa. Mittaustulosten luotettavuuden varmistamiseksi anturit esikäytettiin eli ”esipoltettiin” 24–72 tunnin ajan epäpuhtauksien poistamiseksi, ja ne kalibroitiin Sensirionin pikatestausoppaan mukaisesti.
Keskeinen osa tutkimusta oli kahden MOX-tyyppisen VOC-anturin – Sensirion SGP40:n ja Bosch BME688:n – vertailu. Tarkoituksena oli arvioida niiden mittaustarkkuutta, tulosten toistettavuutta sekä soveltuvuutta elintarvikkeiden pi-laantumisen seurantaan.
Mittauslaitteisto rakennettiin hyödyntämällä olemassa olevia komponentteja. ESP32-mikrokontrolleriin ja VOC-anturiin perustuva laite mittasi VOC-pitoisuuksia, tallensi tiedot SD-kortille, näytti ne HTML-sivulla ja siirsi mittaustulokset 50 mittauksen erissä Raspberry Pi 3:lle MQTT-protokollan avulla. Rasp-berry Pi toimi paikallisena palvelimena ja tallensi datan verkkolevyyn liitetylle USB-levylle.
Ohjelmointi toteutettiin Arduino IDE -ympäristössä, joka tukee ESP32-laitteita ja tarjoaa valmiit anturikirjastot sekä esimerkkikoodit mittausjärjestelmän toteutukseen.
Lisäksi työ sisälsi teoriaosuuden VOC-antureista, jossa käsiteltiin eri anturi-tyyppien teknisiä ominaisuuksia ja soveltuvuutta erilaisten VOC-yhdisteiden mittaamiseen.
Tutkimuksessa pyrittiin havaitsemaan pilaantumisprosessi seuraamalla VOC-yhdisteiden pitoisuusmuutoksia ja tuottamaan tarkkaa ja tallennettavaa anturi-dataa. Mittaustulosten luotettavuuden varmistamiseksi anturit esikäytettiin eli ”esipoltettiin” 24–72 tunnin ajan epäpuhtauksien poistamiseksi, ja ne kalibroitiin Sensirionin pikatestausoppaan mukaisesti.
Keskeinen osa tutkimusta oli kahden MOX-tyyppisen VOC-anturin – Sensirion SGP40:n ja Bosch BME688:n – vertailu. Tarkoituksena oli arvioida niiden mittaustarkkuutta, tulosten toistettavuutta sekä soveltuvuutta elintarvikkeiden pi-laantumisen seurantaan.
Mittauslaitteisto rakennettiin hyödyntämällä olemassa olevia komponentteja. ESP32-mikrokontrolleriin ja VOC-anturiin perustuva laite mittasi VOC-pitoisuuksia, tallensi tiedot SD-kortille, näytti ne HTML-sivulla ja siirsi mittaustulokset 50 mittauksen erissä Raspberry Pi 3:lle MQTT-protokollan avulla. Rasp-berry Pi toimi paikallisena palvelimena ja tallensi datan verkkolevyyn liitetylle USB-levylle.
Ohjelmointi toteutettiin Arduino IDE -ympäristössä, joka tukee ESP32-laitteita ja tarjoaa valmiit anturikirjastot sekä esimerkkikoodit mittausjärjestelmän toteutukseen.
Lisäksi työ sisälsi teoriaosuuden VOC-antureista, jossa käsiteltiin eri anturi-tyyppien teknisiä ominaisuuksia ja soveltuvuutta erilaisten VOC-yhdisteiden mittaamiseen.