TalTechi inseneriteaduskonna Virumaa ja Tartu kolledži ühisel, 2017. aastal alustanud telemaatika ja arukate süsteemide rakendusõppekaval asuti digitaristut ja digiõpet välja arendama kohe alguses. Muu hulgas on välja arendatud tootmise digitaliseerimise, telemaatika, multimeedia õppelaborid ning arendatud ja õppeprotsessis kasutusele võetud virtuaalse, täiendatud reaalsuse ja multimeediatehnoloogiad.
Mare Roosileht, Virumaa kolledži arendusdirektor; Ago Rootsi, Tartu kolledži lektor
Tähtsaks sihiks oli ka pilvelabori platvormi (edaspidi PLP) loomine, mis võimaldab kasutada eri tehnoloogiaid ja kalleid laboriseadmeid õppuritel, kes soovivad sooritada laboritöid ja erialapraktikaid kaugtööna, nt kaugõppurid, teise struktuuriüksuse, sh välisülikoolide tudengid jne, peamiselt pilve- ja IoT tehnoloogia ja tööstusautomaatika valdkonnas. PLP võimaldab koguda andmeid anduritelt sõltumata nende asukohast, säilitada neid serveril olevas andmebaasis edaspidise töötlemise ja kasutamise eesmärgil, kasutada pilvetehnoloogiaid nende andmete kättesaamiseks ja töötlemiseks ning seadmete kaugjuhtimiseks.
Virumaa ja Tartu kolledžid töötasid välja vajalikud PLP struktuurid, luues sellega üliõpilastele esmased võimalused praktiliseks tööks telemaatiliste ja arukate süsteemidega. Peaerialade vajadustest lähtuvalt on PLP väljatöötamisel kasutatud mitmesuguseid nüüdisegseid pilvetehnoloogiaid. Perspektiivi nähakse telemaatilise õpikeskkonna järk-järgulises väljakujundamises käsikäes õppekava täies mahus rakendumisega 2020. a sügissemestri lõpuks.
Projekti raames tehakse koostööd (koolitused, nõustamine jm) spetsialistidega Viru Keemia Grupist, Eesti Energiast, Klinkmann Eestist, Teleprojektist ja Kobrasest.
Rakendamine õppeprotsessis
Tööd pilvelabori platvormiga toetab Moodle’i keskkonnas eelkõige TalTechi üliõpilastele loodud e-tugi, kuhu võib lisada õppematerjale, laboritöid, tutvuda olemasolevate seadmetega, viia läbi laboritöid, osaleda foorumites, testida oma teadmisi jne.
Pilvelabori platvormi projekt on esimeseks sammuks erialase digitaristu väljaarendamisel ja uute rakenduste juurutamisel. Vahetulemused ja projektirühma kogemus kinnitavad valitud lähenemisviisi otstarbekust ning vajadust digitaristu ja digiõppe edasiarendust samal moel jätkata. Senine töö on näidanud, et perspektiivseid arengusuundi on PLP-l oluliselt rohkem, kui oskasime töid alustades arvata, nii et kindlasti tuleks selles suunas projektidega jätkata. Lisaks praktikumidele, mis on suunatud kogutud andmete kasutamisele, on siin olemas baas mitmesugusteks praktikate või lõputööde raames tehtavateks edasiarendusteks nii uute vahendusserverite loomisel sisendi tarbeks, kui ka kogutavate andmete töötlemiseks pilve väljundi poolel.
Pilvelaboratooriumil on erinevaid rakendusvõimalusi õppeprotsessis ka väljaspool telemaatika ja arukate süsteemide õppekava – näiteks masinaehituse, ehitusfüüsika, keskkonnakaitse jm valdkondades. Õppekava täies mahus rakendamine 2019/20. õppeaastal toob kaasa PLP lahenduste täiendava rakendamise uute ainete esmakordsel õpetamisel ja õppimisel ning praktiliste tööde tegijate mitmekordse kasvu. Vastuvõtt aastatel 2017 ja 2018 juba ületas oluliselt prognoositu – hetkeseisuga õpib õppekaval 203 üliõpilast. Viidatud arengud käsikäes senise kogemusega kinnitavad vajadust arendada aastatel 2019–2020 välja ja süsteemselt rakendada nii asjakohane digitaristu kui ka digiõpe. ■
VIRUMAA KOLLEDŽI PLP
PLP struktuuri koostamiseks valiti Wonderware’i platvorm, mille moodul Online Insight võimaldab visualiseerida, edastada ja salvestada seadmetel genereeritud andmeid reaalajas, samuti andmeid lokaalsetest andmebaasidest. Wonderware’i rakendatakse ka õppeprotsessis erinevates õppeainetes (programmeeritavad kontrollerid, andmeside, protsesside juhtimine jm).
PLP testimiseks komplekteeriti prototüüp kolme erineva kontrolleriga (Siemens, Unitronic ja Raspberry Pi) ning anduritega, mis mõõdavad eri parameetreid ja võimaldavad perspektiivis protsesse juhtida. Kontrollerid on ühendatud Wonderware’i platvormiga andmete kogumiseks ja visualiseerimiseks.
TARTU KOLLEDŽI PLP
Loodud on Mongo DB andmebaasil baseeruv pilveplatvorm MeiePilv, millel on oma API ja veebiliides. Veebiliides eeldab kasutaja autentimist ja võimaldab andmete salvestusprotsessi administreerida sõltuvalt kasutajaõiguste tasemest, salvestatud andmeid mingi tunnuse alusel otsida, vaadata graafiku või tabeli kujul ja sobivaid andmeid CSV formaadis alla laadida. API võimaldab luua rakendusi, mis kas edastavad MeiePilve andmeid või loevad neid sealt. Nii API kui ka veebiliides annavad laia tegevusvälja mitmesugusteks arendusteks ja rakendusteks.
On loodud kolm erinevat vahendusserveri prototüüpi. Neist üks on serveriprogramm, mis töötab pilverakendusega samas arvutis ja on ette nähtud muudest pilverakendustest andmete ülekandmiseks MeiePilve. Kaks ülejäänud serveriprogrammi töötavad omaette riistvaral: Raspberry Pi ja Arduino IDE keskkonnas programmeeritav arendusplaadil ESP32.
ESP32 arendusplaadil on tehtud õhuniiskuse ja -temperatuurimõõtja, mis edastab mõõtmistulemused aegreana MeiePilve. Seda on omakorda katsetatud MeiePilv platvormi võimekuse testimiseks üheaegselt mitme taolise vahendusserveriga.