Measurement system in a wooden apartment building : Data acquisition system and web user interface

Abstract

The main goal of this thesis was to design an automated data acquisition system for measuring various environmental variables in a wooden apartment building. Measurement data is collected from the structures, rooms and outside the building via a distributed I/O-system containing several types of environmental sensors. Sensor data is acquired from the automation devices via Ethernet automation bus and OPC UA data transfer protocol. After that, the data is transferred into a terminal computer, where it is inserted into a relational database. Finally, the visualisation of the data is performed by an HTML 5 web application running on the terminal computer of the system. Based on these requirements, a small-scale demonstration of the data acquisition system was realised. The demo system was built with a single Beckhoff CX -series PLC device equipped with Beckhoff KL -series input-/output modules, a terminal computer and sensors manufactured by Wika, Siemens and Vaisala. Software was developed for the PLC device and the terminal computer to demonstrate the functioning of the measurement system. This thesis includes an introduction to some basic concepts and technologies related to various kinds of measurements, relational database management systems and the OPC UA data transfer protocol.

Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella puukerrostalon rakenteisiin sijoitettava, automatisoitu mittausjärjestelmä erilaisten ympäristömuuttujien mittaamiseen. Mittaustietoja kerätään erilaisilla antureilla puukerrostalon rakenteista, huoneista sekä rakennuksen ulkopuolisista muuttujista väyläliitäntäisten hajautettujen tuloyksikköjen kautta. Mittaustietojen siirto järjestelmän pääte-PC:lle tapahtuu Ethernet-automaatioväylän sekä OPC UA -tiedonsiirtoyhteyskäytännön välityksellä. Pääte-PC:llä mittaustiedot syötetään ja taltioidaan relaatiotietokantaan. Pääte-PC:llä on HTML 5 -pohjainen käyttöliittymä järjestelmän tuottamien mittaustulosten tarkastelemiseen. Varsinaisen mittausjärjestelmän laitteistoa vastaava pienen mittakaavan esittelyjärjestelmä rakennettiin tiedonkeruun toimivuuden esittelemiseksi. Esittelyjärjestelmä rakennettiin käyttäen Beckhoffin CX-sarjan PLC-laitetta, Beckhoffin KL-sarjan analogiatuloyksiköitä, pääte-PC:tä sekä Wikan, Siemensin ja Vaisalan valmistamia lämpötila- ja ilmankosteusantureita. Opinnäytetyön tuloksena kehitettiin ohjelmat PLC-laitteelle sekä pääte-PC:lle mittaustietojen keräämiseen, taltioimiseen sekä esittämiseen. Tämän opinnäytetyön teoriaosuus sisältää johdatuksen mittaustekniikkaan, SQL-kyselykieleen, relaatiotietokantoihin sekä OPC UA -tiedonsiirtotekniikkaan.