Tietoliikenne

Otsikkoa klikkaamalla saat teknistä tietoa tietoliikenneteestä.

Tietoliikenteen toimivuus on etäohjauksen ja -valvonnan keskeinen edellytys. Nopeuden ja viiveen osalta vaatimukset voidaan asettaa hyvin kohtuullisiksi, joka laskee tietoliikenneyhteyden kustannuksia pellolta valvontapisteelle.

Keskeisiä tietoliikenteen tietoturvavaatimuksia ovat saatavuus ja eheys, eli tietoliikenneyhteyden muodostuminen ja tietojen virheetön siirtyminen. Yhteydetön UDP-verkkoprotokolla ei takaa virheetöntä tiedonsiirtoa, eikä sen vuoksi voi antaa riittävää varmuutta ohjaustoimenpiteiden virheettömyydestä. TCP-verkkoprotokolla siirtää tietoa virheettömästi ja takaa tiedon eheyden.

Automaatiossa tiedon eheyden menettämisen riskeihin sisältyy myös ulkopuolisten tahallinen tai tahaton toiminta, joka saattaa aiheuttaa vahinkoa. Vahingonteon riski avoimessa/suojaamattomassa verkossa saattaa nousta todennäköisyydeltään ja vaikuttavuudeltaan suureksi, vaikka kyse olisi sattumanvaraisen toiminnan aiheuttamasta riskistä.

Tietojen luottamuksellisuus tulee myös huomioida säätösalaojituksen tietoliikenteen suunnittelussa. Suojattu verkko tarjoaa luottamuksellisuuden tietojen käsittelyssä. Useat verkon suojaukseen liittyy tekniset ratkaisut mm. palomuurit ja VPN-yhteydet vaativat aktiivista ylläpitoa, kuten päivityksiä ja uhkatietojen seurantaa – mutta miten ilman palomuuria voi suojata tietoa?

Säätösalaojitusta voidaan hallita luotettavan TCP/IP-verkkoprotokollan päällä toimivalla MQTT-protokollalla, joka ei vaadi säätösalaojituksen automaatiolta julkista IP-osoitetta, jota pitkin haittaohjelmat tai muu haitallinen tietoliikenne voi kytkeytyä automaatiojärjestelmään. Lisätietoa MQTT-Sparkplug sivulla.

Tässä luvussa käytetyt termit ja lyhenteet on avattu sanastoa-sivulla.

Ohjelmistokeskeinen automaatio

Otsikkoa klikkaamalla saat tietoa ohjelmistokeskeisestä automaatiosta.

Säätösalaojitus tarvitsee tiedonsiirron lisäksi toimilaitteiden ohjauksen ja antureiden antaman tiedon lähettämisen ohjaus ja valvonta järjestelmille. Automaatiojärjestelmät voivat toimia laiteläheisessä tai ohjelmistokeskeisessä toimintaympäristössä. Ohjelmistokeskeisyys on käytännössä toimilaitteiden ohjausta IT-järjestelmillä ja/tai kontrollerien ohjelmistoilla, kun laiteläheisessä järjestelmässä käytetään pääsääntöisesti ohjelmoitavia logiikoita (PLC).

Kuvan Raspberry Pi Zero 2 W sisältää neliytimisen 64-bittisen Arm Cortex-A53 -suorittimen ja on sopiva mm. ohjelmistokeskeiseen automaatioon.

Säätösalaojituksen ohjausteknologia ohjelmistokeskeisyys mahdollistaa IT-teknologian hyödyntämisen. Teollisuusautomaation IEC 61499 -standardi tarjoaa myös ohjelmistokeskeisen automaation mahdollisuuksia, mutta IEC 61499 -standardi ei sovellu säätösalaojituksen ohjaukseen.

Ohjelmistokeskeinen automaatio mahdollistaa tapahtumapohjaisen automaation hyödyntäminen, joka soveltuu hyvin MQTT-protokollan ominaisuuksin hyödyntämiseen. Esim. automaatiojärjestelmän tilatiedot siirretään vain muutosten yhteydessä, ei ennalta määrätyin aikavälein.

Kokonaisarkkitehtuuri

Otsikkoa klikkaamalla saat tietoa säätösalaojituksen kokonaisarkkitehtuurista.

Kokonaisarkkitehtuurin (KA) tai yritysarkkitehtuuri (EA) nähdään usein vain ns. ”paperin pyörittämisenä” ilman käytännön sidosta toimintaa. Valitettavasti!

Tärkein asia kokonaisarkkitehtuurissa on kokonaisuuksien ymmärtäminen, myös niiden asioiden, jotka tulee tulevaisuudessa ymmärtää. Esimerkiksi TOGAF-standardi ja kuvaustekniikat, kuten ArchiMate-mallinnuskieli antavat hyvän pohjan prosessien, tietovirtojen ja tietojärjestelmien kehittämiselle. Tärkein tavoite kokonaisarkkitehtuurilla on asioiden sekä toimintojen rakenteiden syvällinen ymmärtäminen, että niitä voidaan parantaa.

Säätösalaojituksen ohjaustekniikan kehittämisessä kokonaisarkkitehtuurin avulla saadaan kytkettyä automaation (OT) ja tietotekniikan (IT) tarjoamat mahdollisuudet peltojen vesitalouden tavoitteiden ja vaatimusten kannalta tärkeisiin toimintoihin. Uudet tekniikat, kuten esimerkiksi koneoppiminen ja tekoäly eivät ole vain nykyisten järjestelmien jatkokehittämistä vaan vaativat myös järjestelmien uudelleen rakentamista hyötyjen saavuttamiseksi.

Mitä säätösalaojituksen ohjaustekniikan arkkitehtuurissa tulee kuvata?

On osuvasti sanottu, ettei kokonaisarkkitehtuurikuvauksista ole hyötyä ellei ne saa lukijaa iloiseksi. Tärkein tavoite säätösalaojituksen arkkitehtuurikuvauksilla on lisätä ymmärrystä säätösalaojituksen ohjaustekniikan ja säätösalaojituksen tavoitteiden välillä. Arkkitehtuurikuvaukset on tehtävä lukijan näkökulmasta ymmärrettäväksi. Lukijoiden huolet määrittävät parhaiten kuvausnäkökulmat, joista voidaan varmistaa, että automaatiojärjestelmä vastaa huolenaiheisiin. Huoli tai huolenaihe ei ole vaatimus vaan kiinnostava alue, mutta mikäli niitä ei käsitellä arkkitehtuurikuvauksissa saattaa vaatimuksia jäädä tunnistamatta.

Arkkitehtuuriratkaisut vaikuttavat teknologiavalintoihin ja prosesseihin pysyvästi – järjestelmän arkkitehtuuria on aina vaikea muuttaa. Tämän vuoksi on tärkeä tunnistaa vaatimusten lisäksi eri sidosryhmien huolenaiheet ja yhdistää ne kokonaisarkkitehtuurin näkökulmiin, tai ainakin varmistaa, että arkkitehtuurikuvaukset käsittelevät niitä jollain tavoin.

Digitaalinen kaksonen

Digitaalinen kaksonen (digital twin, DT) on fyysisen kohteen, järjestelmän tai prosessin tarkka virtuaalinen malli. Se hyödyntää reaaliaikaista anturidataa, tekoälyä ja simulaatioita, joiden avulla reaalimaailman tilaa voidaan seurata, analysoida ja optimoida virtuaalisesti ilman riskejä.

Lainaus tekoälyn tiivistelmästä kuvaa hyvin digitaalista kaksosta mutta ei määrittele sitä teknisesti, koska se ei ole tekninen ratkaisu vaan ajattelutapa. Digitaalinen kaksonen (DT) on laskentamalli, joka hyödyntää sensoridataa fyysisestä reaalimaailmasta. DT ei ole täydellinen fysiikkamalli, simulaattori eikä tekoäly. Digitaalinen kaksonen on reaaliaikainen malli ja ajattelutapa, joka toimii hyvin yhteisen nimiavaruuden kanssa (UNS). Reaaliaikainen sensoridata saadaan laskentamallille ja sen laskentatulokset tekoälylle UNS:n välityksellä. UNS:n ja digitaalisen kaksosen ajattelutavat täydentävät hyvin toisiaan.

SSOT-automaation käyttämä digitaalinen kaksonen on Peltomalli 2.0, joka esitellään Farmari-maatalousnäyttelyssä 25.–27.6.2026 Kalajoella.