Paikan­nus­tek­no­lo­giat ovat tulossa myös rakennustyömaille

Paikan­ta­mista hyödyn­ne­tään nykyi­sin raken­nus­työ­mailla hyvin vähän ja se on ns. tule­vai­suu­den tekno­lo­gia, joka pitäisi sovit­taa osaksi raken­ta­mi­sen proses­seja. Paikan­nus sinäl­lään ei ole uutta tekno­lo­giana, vaan sitä on käytetty jo pitkään eri sovel­luk­sissa ja palveluissa.

Raken­ta­mi­sen digi­ta­li­saa­tio mahdol­lis­taa rinnak­kais­ten järjes­tel­mien yhteis­käy­tön, jolloin paikan­ta­mi­nen voidaan sitoa osaksi raken­ta­mi­sen proses­seja. Raken­ta­mi­seen sovel­tu­vat paikan­nus­tek­no­lo­giat täytyy valita tarpeen mukaan, eikä yhtä ainoaa ratkai­sua ole olemassa.

Paikan­ta­mista voidaan hyödyn­tää raken­ta­mi­sessa esimer­kiksi henki­lö­tur­val­li­suu­den paran­ta­mi­seen, mate­ri­aa­lien ja lait­tei­den sijain­nin selvit­tä­mi­seen tai mate­ri­aa­li­lo­gis­tii­kan sujuvoittamiseen.

Tehok­kaan ja aika­tau­lu­ta­voit­teet saavut­ta­van raken­nus­pro­jek­tin edel­ly­tys on sujuva työmaa­lo­gis­tiikka. Työmaan alue­suun­ni­telma laadi­taan turval­li­suu­den ja tuot­ta­vuu­den varmis­ta­mi­seksi, mutta hyvin laadi­tun suun­ni­tel­man­kin toteu­tu­mista täytyisi kyetä seuraa­maan ja tähän digi­ta­li­saa­tion uudet työka­lut tarjoa­vat mahdollisuuksia.

Työka­lu­jen ja mate­ri­aa­lien paikan­ta­mi­sella voi olla myös merkit­tävä vaiku­tus yksit­täi­sen työn­te­ki­jän tehok­kuu­teen, mikäli paikan­nus­tie­dot ovat nähtä­vissä esimer­kiksi työn­te­ki­jän mobii­li­lait­teella. Useiden tutki­mus­ten mukaan valtaosa raken­nus­työn­te­ki­jän työajasta kuluu työka­lu­jen ja -konei­den, työssä tarvit­ta­van raken­nus­ma­te­ri­aa­lin tai infor­maa­tion etsi­mi­seen. Digi­ta­li­saa­tion myötä kaikki tämä tieto voidaan tule­vai­suu­dessa saattaa työn­te­ki­jän ulot­tu­ville eri ohjel­mis­to­jen ja tekno­lo­gioi­den avulla, jolloin työn­te­ki­jälle jää enemmän aikaa keskit­tyä varsi­nai­seen työtehtävään.

Paikan­nus­tek­no­lo­giat

Paikan­ta­mi­seen löytyy erit­täin paljon eri tekno­lo­gioita, jotka eivät sovellu jokai­seen sovel­luk­seen vaan tekno­lo­gia täytyy valita tarpeen mukaan. Paikan­ta­mi­nen terminä tuli suuren yleisön tietoon GPS:n (Global Posi­tio­ning System) yleis­ty­mi­sen myötä. Seuraa­vassa ylei­sim­pien tekno­lo­gioi­den perustietoja.

GNSS (aiemmin GPS)

GNSS (Global Navi­ga­tion Satel­lite System) perus­tuu satel­liit­ti­pai­kan­nuk­seen ja se toimii käytän­nössä maail­man­laa­jui­sesti. Paikan­nus vaatii käytän­nössä näköyh­tey­den taivaalle satel­liit­tei­hin, joten GNSS:n käyttö sisä­ti­loissa ja esimer­kiksi korkei­den talojen välissä ei vält­tä­mättä toimi luotet­ta­vasti, jos ollenkaan.

GNSS-järjes­tel­mää voidaan avustaa maa-asemilla, jolloin paikan­nuk­sen nopeus ja tark­kuus paranee. GNSS-paikan­nuk­sen avus­tuk­seen voidaan käyttää myös kännyk­kä­verk­koa lait­teen karke­aan paikan­nuk­seen, joka nopeut­taa itse GNSS-paikannusta.

GNSS-paikan­nus kulut­taa paljon ener­giaa, joten se ei sovellu paris­to­käyt­töi­siin sovel­luk­siin, joilta vaadi­taan pitkä toiminta-aika.

UWB

UWB (Ultra-Wide Band) on paikan­nus­tek­no­lo­gia, joka perus­tuu radio­sig­naa­lin kulkuai­kaan, ei signaa­lin voimak­kuu­teen, jota perin­tei­sesti käyte­tään. UWB-paikan­nus vaatii paikan­net­ta­valle alueelle useita vastaa­not­ti­mia, eli ankku­reita, jotka kaikki vastaa­not­ta­vat signaa­lin paikan­net­ta­vasta lait­teesta ja näiden tieto­jen perus­teella paikka voidaan laskea geomet­ri­sesti. Paikan­ta­mi­nen vaatii keski­tet­tyä järjes­tel­mää, joka tietää ankku­rien paikat, kerää tiedot ankku­reilta ja laskee lopul­li­sen paikan. UWB-paikan­nus vaatii GNSS:n tavoin aktii­vi­sen lait­teen, joka tarvit­see virta­läh­teen ja sillä on tietty toiminta-aika. Jotkin nykyi­set känny­kät tukevat UWB-paikan­nusta, joten henki­lö­pai­kan­nus ei vält­tä­mättä tarvitse eril­listä paikannuslaitetta.

RFID

RFID (Radio Frequency Iden­fica­tion) ja varsin­kin UHF-versio (Ultra-High Frequency) sovel­tuu paikan­ta­mi­seen karkealla tasolla. RFID-tekno­lo­gia eroaa kahdesta aiem­masta siten että itse paikan­net­tava laite tai oikeam­min RFID tägi (tarra tai mokkula) on passii­vi­nen laite, joka saa ener­giansa lukijan lähet­tä­mästä ener­gia­puls­sista, joten ne eivät sisällä paris­toa ja niillä ei ole ns. rajoi­tet­tua toiminta-aikaa. RFID-paikan­nuk­sessa ei pystytä selvit­tä­mään tägin tarkkaa paikkaa vaan yleensä tiede­tään, onko tägi lukua­lu­eella vai ei, tai montako tägiä on lähis­töllä ja niiden tunnis­te­tie­dot. RFID:tä voidaan myös käyttää ns. portin kanssa, jolloin tiede­tään kaikki portin läpi menneet tägit. RFID-tägejä käyte­tään esimer­kiksi kappa­le­ta­va­rain­ven­taa­riossa, jolloin RFID-luki­jalla voidaan lukea kerralla koko varas­ton sisältö.

BLE

BLE (Blue­tooth Low Energy) tekno­lo­giaa voidaan käyttää paikan­ta­mi­seen tiedon­siir­ron lisäksi. BLE-lait­teet lähet­tä­vät aktii­vi­sesti beacon-signaa­lia (majakka), jolloin kaikki signaa­lin kuule­vat lait­teet tietä­vät ko. lait­teen olevan lähis­töllä. Tätä tietoa voidaan hyödyn­tää paikan­ta­mi­sessa. Paikan­nus ei kerro lait­teen tarkkaa sijain­tia, vaan sen, onko laite vastaa­not­ti­men kuulu­vuusa­lu­eella. Tämä tekno­lo­gia vaatii UWB:n tavoin ankku­reita paikan­net­ta­valle alueelle ja keski­te­tyn järjes­tel­män paikan­nus­tie­don määrit­tä­mi­seen. BLE on tekno­lo­giana erit­täin vähän ener­giaa vaativa, joten se sovel­tuu myös pidem­piai­kai­seen paikantamiseen.

Mobii­li­verk­ko­pai­kan­nus

Kännyk­kä­verk­koa voidaan käyttää paikan­ta­mi­seen kuten edellä mainit­tu­ja­kin tekno­lo­gioita. Kännyk­kä­ver­kon paikan­nus perus­tuu känny­kän (tai paikan­net­ta­van lait­teen) ja verkon tukia­se­mien keski­näi­seen vies­tin­tään ja kolmio­mit­tauk­seen. Kolmio­mit­tauk­sen perus­teena käyte­tään signaa­lin­voi­mak­kuutta. Paikan­nuk­sen tark­kuus riippuu tukia­se­ma­ver­kos­ton tihey­destä ja maas­toes­teistä paikan­nusa­lu­eella. Kännyk­kä­ver­kon paikan­nuk­sen käyttö vaatii yleensä sopi­muk­sen operaat­to­rin kanssa ja pääsyn paikan­nuk­seen liit­ty­vään dataan.

Wifi

Wifi-paikan­nus perus­tuu signaa­lin voimak­kuu­teen ja yleensä myös paikan­nusa­lu­een verkon kartoi­tuk­seen, jonka perus­teella lait­teen paikka määri­te­tään. Wifi on tekno­lo­giana ener­gia­syöppö eikä sovellu paris­to­käyt­töi­siin sovelluksiin.

Kame­ra­val­vonta ja hahmontunnistus

Paikan­nusta voidaan tehdä työmaa-alueella myös kame­ra­jär­jes­tel­mien ja hahmon­tun­nis­tuk­sen avulla. Kame­ralla voidaan kattaa laajoja alueita eikä kame­ra­val­vonta tarvitse ylimää­räi­siä paikan­nus­lait­teita paikan­net­ta­vien kohtei­den seuran­taan, joten se on kustan­nus­te­ho­kas tapa.

Raken­nus­työ­maan paikannustarpeet

Raken­nus­työ­mailla voidaan hyödyn­tää paikan­nusta eri tarkoi­tuk­siin. Henki­lö­pai­kan­nus mahdol­lis­taa esimer­kiksi työmaalla olevien henki­löi­den luku­mää­rän reaa­liai­kai­sen seuran­nan. Mate­ri­aa­lien paikan­nus mahdol­lis­taa jatku­van inven­taa­rion, jolloin mate­ri­aa­lien määrät ja sijain­nit ovat tiedossa. Lisäksi työka­lu­jen paikan­nus helpot­taa niiden löytä­mistä ja vähen­tää etsiskelyä.

Raken­nus­työ­maalla on lähes aina erilai­sia riskejä ja vaara-alueita, jotka on tunnis­tet­tava ja kyet­tävä hallit­se­maan. Vaaroja voivat aiheut­taa esimer­kiksi nostot, työmaa­lii­kenne ja putoa­mis­ris­kin alueet. Tietyillä alueilla voi olla vaaral­lista vain tiet­tyinä aikoina (kuten nosto­työn aikana nostoa­lu­eella), mutta muina aikoina työs­ken­tely ja liik­ku­mi­nen on turvallista.

Laajan ja moni­mut­kai­sen työmaa-alueen valvonta on haas­ta­vaa, eikä usea­kaan työn­joh­taja voi olla selvillä jokai­sen työn­te­ki­jän liik­ku­mi­sesta. Tämän lisäksi myös ulko­puo­li­sia, luvat­to­mia henki­löitä voi liikkua työmaa-alueella. Henki­lö­pai­kan­nuk­sen avulla on mahdol­lista ehkäistä ja enna­koida riski­ti­lan­teita, sekä reagoida nopeasti riski­ti­lan­teen sattuessa.

Tuot­ta­vuu­den takaa­mi­seksi tulisi työmaan hankin­to­jen tapah­tua oikea-aikai­sesti. Jo pien­tar­vik­kei­den puute voi pysäyt­tää käyn­nissä olevan työvai­heen ja sekoit­taa aika­tau­lut. Mate­ri­aa­lien paikan­nuk­sen ja jatku­van inven­taa­rion avulla hankin­toja on mahdol­lista enna­koida entistä parem­min ja näin voidaan saavut­taa kustan­nus­sääs­töjä aika­tau­lu­vii­vei­den vähentyessä.

Paikan­nus­tek­no­lo­gioi­den sovel­tu­vuus eri käyttötarpeisiin

Eri paikan­nus­tek­no­lo­gioilla on omat hyvät ja huonot puolensa, jotka määrit­tä­vät niiden sovel­tu­vuu­den eri käyttötarkoituksiin.

Ajoneu­vo­jen ja ihmis­ten paikan­ta­mi­seen voidaan käyttää GNSS-pohjai­sia järjes­tel­miä, UWB-tekno­lo­giaa tai kame­ra­jär­jes­tel­miä. Ajoneu­voissa on yleensä käytet­tä­vissä sähköä, jolloin järjes­tel­män virran­ku­lu­tus ei rajoita käyttöä. Ihmis­ten paikan­nus voidaan tehdä käyt­tä­mällä työkän­ny­köitä, jolloin paikan­nus­laite on aina mukana. Känny­köistä löytyy GNSS- ja jois­sa­kin malleissa myös UWB-tekno­lo­giat paikan­ta­mista varten.

Hahmon­tun­nis­tusta käyt­täen voidaan kame­ra­ku­vasta löytää esimer­kiksi henki­löt tai ajoneu­vot ja käyt­tä­mällä alue­ra­jauk­sia on mahdol­lista saada esimer­kiksi hälytys, jos vaara-alueella on liikettä. Kame­ra­val­von­taa ja hahmon­tun­nis­tusta voidaan sovel­taa myös inven­taa­rion teke­mi­seen mutta sitä rajoit­taa hahmon­tun­nis­tuk­sen tark­kuus sekä erilais­ten tunnis­tet­ta­vien kohtei­den suuri määrä ja mahdol­li­sesti saman­lai­nen ulko­näkö, jolloin tunnis­tus­tark­kuus voi olla huono ja järjes­tel­män tark­kuus pieni.

Inven­taa­rion teko voidaan auto­ma­ti­soida käyt­tä­mällä RFID-tunnis­teita, jolloin voidaan esimer­kiksi luki­ja­port­tien avulla nähdä mitä mate­ri­aa­lia on saapu­nut työmaa-alueelle. Käsi­lu­ki­joi­den avulla voidaan myös tehdä varasto- tai tila­koh­tai­sia inven­taa­rioita, jolloin mate­ri­aa­li­mää­rät ja niiden paikat saadaan tietoon. Työka­lu­jen ja -konei­den paikan­nuk­seen voidaan käyttää RFID-tekno­lo­giaa sekä BLE- tai UWB-pohjai­sia ratkai­suja, jolloin paikan­nus­tieto saadaan automaattisesti.

Paikan­nuk­sen tule­vai­suus työmailla

Vaikka raken­nusala miel­le­tään hyvin­kin konser­va­tii­vi­seksi, ei sekään voi välttyä digi­ta­li­saa­tion tuomilta muutok­silta. Samalla kun raken­ta­mi­sen proses­sit kehit­ty­vät, on luon­nol­lista ottaa käyt­töön uusia tekno­lo­gioita ja integroida niitä osaksi proses­seja. Oppi­lai­tok­set ja korkea­kou­lut, kuten Karelia-amk, näyt­te­le­vät tärkeää roolia uusien tekno­lo­gioi­den ja toimin­ta­ta­po­jen koulut­ta­mi­sessa tule­vai­suu­den raken­ta­mi­sen ammattilaisille.

Tämä artik­keli on tehty Kare­lian raken­nus­tek­nii­kan RAVI – Raken­ta­mi­sen vihreä siir­tymä ja Kare­lian talo­tek­nii­kan Digital Twin – Kiin­teistö- ja talo­tek­nii­kan kestä­vät palve­lut ja osaa­mi­nen -hank­keissa saatu­jen tulos­ten pohjalta.

---

Kirjoit­ta­jat:

Ossi Laak­ko­nen, projek­ti­pääl­likkö, Karelia-ammattikorkeakoulu

Riku Hirvo­nen, projek­ti­suun­nit­te­lija, Karelia-ammattikorkeakoulu