Automating continuous turbidity field measurements with continuous measurement uncertainty estimation

Tarve ympäristön tilan seurannalle ja luotettavan tiedon tuottamiselle nousee muuttuvassa maailmassa entistä tärkeämpään asemaan. Teknologian kehittymisen myötä uudet ajallisesti ja alueellisesti kattavammat seurantamenetelmät yleistyvät, mutta riittämätön tieto uusien menetelmien luotettavuudesta hidastaa niiden käyttöönottoa. Tässä työssä kehitettiin konsepti jatkuvatoimisten mittausten luotettavaan suorittamiseen. Konseptia testattiin suunnittelemalla ja rakentamalla automaattinen veden sameuden mittausasema ja soveltamalla Nordtestin teknistä raporttia 537 mittausepävarmuuden reaaliaikaiseen arviointiin aseman mittaustuloksista. Kehitettyä konseptia voidaan käyttää veden sameuden lisäksi muidenkin jatkuvatoimisten mittausten automaattiseen laadunvarmistukseen saatavilla olevien standardien ja mittalaitteiden asettamissa rajoissa. Rakennetulla mittalaitteistolla suoritettiin validointi- ja käyttökokeita, joiden perusteella voitiin todeta mittausjärjestelmän toimivan luotettavasti. Kokeiden tuloksista huomattiin, että standardiliuosten (formatsiini) sekoituksessa ja stabiiliudessa on ongelmia. Standardiliuosten stabiiliutta testattiin erikseen laboratorio-olosuhteissa ja se todettiin käyttötarkoituksen kannalta riittäväksi. Standardiliuosten mittauksissa esiintyneistä ongelmista johtuen mittalaitteiden oikeellisuutta ja mittausepävarmuutta ei saatu määritettyä totuudenmukaisesti ja arvioidut mittausepävarmuudet ovat todellista suurempia. Arvioidut mittausepävarmuudet ylittävät ympäristöhallinnon vedenlaaturekistereihin vietävälle tiedolle asetetut laatusuositukset, mutta havaittujen ongelmien korjaaminen todennäköisesti laskisi epävarmuuden vaaditulle tasolle. Mittalaitteiden tuloksia verrattiin samaan aikaan ja samasta paikasta otettuihin laboratorionäytteisiin ja tulosten välille oli löydettävissä vahva lineaarinen korrelaatio. Optosevenin mittalaitteen tulokset eivät poikenneet tilastollisesti merkitsevästi laboratoriotuloksista. ABBn mittalaitteen tulokset sen sijaan poikkesivat tilastollisesti merkitsevästi laboratoriotuloksista. Työ jatkuu ohjausjärjestelmän (SYKE Cloud) ja mittausepävarmuuslaskennan (Auto MUkit) yhdistämisellä ja standardiliuosten sekoituksen kehittämisellä.The need for environmental monitoring and producing reliable information is more and more valuable in the everchanging world. Due to technological advancements, new technologies with better spatial and temporal resolutions are emerging, but insufficient knowledge about the reliability of these technologies hinders their wider adaptation. In this thesis, a concept for reliable continuous field measurements was developed. The concept was then tested by designing and building an automated water turbidity measurement station and applying Nordtest TR537 for measurement uncertainty calculations from previous measurement results. The developed concept can be used for automated quality control in other continuous measurements as well in the boundaries set by available measurement devices and standard solutions. Validation and utilization experiments were conducted in which the measurement station performed reliably. From the experimental results, it was evident that there are problems in the mixing and stability of the formazin standard solutions. The stability of the standard solutions was investigated in a separate experiment and the stability appeared to be satisfactory in laboratory conditions. Because of the problems in the standard solutions the bias and measurement uncertainty of the measurement devices was not accurately determined and the estimates presented are higher than they should be. The estimated measurement uncertainties are higher than what is recommended for the information in environmental monitoring databases, but addressing the known issues would probably lower the uncertainties to meet the criteria. Results from the measurement devices were compared with laboratory results from samples taken from the same place at the same time and a strong liner correlation was found between the results. The results from Optosevens turbidimeter did not differ statistically significantly from the laboratory results. The difference between results from ABBs turbidimeter and laboratory results was statistically significant. The work will continue with combining the control system (SYKE Cloud) and measurement uncertainty calculation software (AutoMUkit) and mixing studies

The programmable logic controller : its prehistory, emergence and application

Programmable Logic Controllers (PLCs) are widely used devices controlling industrial machines and processes and many other diverse applications, requiring primarily, combinatorial logic and sequential control. The PLC is a hidden technology, little known by the general public and overlooked in academic historical studies of technology. The research reported in this thesis aims to address this lack of awareness. The thesis explores the development of sequential and combinatorial logic control technologies, the emergence of the PLC, its subsequent development and its industrial applications. Patents and first- hand accounts and experiences from senior industrial engineers in a number of diverse manufacturing industries have been used as the primary research sources since, as a hidden technology, academic historical accounts are sparse. This approach illustrates, through using the PLC as an example, a potential method of studying other, unrelated hidden technologies. The research has revealed the influence of geography, industrial settings and earlier engineering practices on the design, selection and application of PLC control technologies, and comments on the how these influences define specific communities of practice

Sistema de instrumentação distribuída suportado por rede sem fios

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Área de especialização de Automação industrial). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

Avaliação da confiança no funcionamento de redes de campo : contribuição no domínio dos sistemas industriais de controlo

Tese de Doutoramento. Engenharia electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200