Paikantamista hyödynnetään nykyisin rakennustyömailla hyvin vähän. Hyvin suunnitellun paikannus- ja inventaariojärjestelmän avulla olisi mahdollista tehostaa yksittäisiä työvaiheita ja kehittää logistiikkaa kokonaisuutena. Kerätyn tiedon avulla voidaan paikallistaa pullonkaulat ja tehostaa tuotantoa pitkällä aikavälillä. Paikannusta voidaan käyttää myös parantamaan rakennustyömaan turvallisuutta.
Työmaaympäristö aiheuttaa kuitenkin haasteita paikannusteknologioiden hyödyntämiselle. Useat paikannusteknologiat tulisi yhdistää yhdeksi toimivaksi kokonaisuudeksi ja sovittaa osaksi rakentamisen prosesseja.
Työmaalla on tarvetta paikantamiselle
Useiden tutkimusten mukaan valtaosa rakennustyöntekijän työajasta kuluu aivan muihin asioihin kuin varsinaisen työtehtävän suorittamiseen. Työaikaa kuluu etsiskellessä työkaluja, rakennusmateriaaleja tai työssä tarvittavaa informaatiota. Rakennusalalla sattuu myös suhteellisen paljon työtapaturmia, ja kaikki keinot onnettomuuksien vähentämiseksi tulisi ottaa käyttöön.
Työmaalle saapuvan rahdin seuranta tarjoaa mahdollisuuden varautua purkamiseen ennakolta, jolloin töihin voidaan ryhtyä heti kuorman saavuttua. Tällöin myös kuljetuskalusto vapautuu käyttöön sujuvammin ja tieto purkupaikasta on helposti saatavilla. Suurella työmaalla voi olla useita varastoalueita sekä -kontteja, ja materiaalivirrat ovat lähes jatkuvia. Materiaalin lisäksi myös siihen liittyvän tiedon tulisi siirtyä sujuvasti. Työnjohdon voi olla hankalaa pysyä ajan tasalla jatkuvasti muuttuvassa ympäristössä.
Paikannusteknologiat on valittava tarpeen mukaan
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 osiossa on lueteltuna yleisimpien teknologioiden perustietoja.
GNSS (aiemmin GPS)
GNSS (Global Navigation Satellite System) perustuu satelliittipaikannukseen ja toimii käytännössä maailmanlaajuisesti. Paikannus vaatii 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. 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.
Kuinka paikannusta voisi hyödyntää tulevaisuudessa?
Tarjolla ei siis ole yhtä muiden ylitse kohoavaa paikannusteknologiaa, mutta yhdistelemällä edellä mainittuja keinoja on mahdollista rakentaa toimiva paikannusjärjestelmä. Järjestelmä voisi koostua esimerkiksi RFID-paikannuksen avulla tapahtuvasta automaattisesta inventaariosta siten, että työmaakonteissa ja varastoalueilla olisi ns. portit, joiden läpi kulkevat työkalut ja materiaalit rekisteröityisivät automaattisesti järjestelmään. Lisäksi käytössä voisi olla UWB-henkilöpaikannus, jossa hyödynnettäisiin työntekijöiden matkapuhelimia heidän oleskellessaan työmaa-alueella. Suurempia työkoneita ja kuljetuksia voidaan seurata GNSS-paikannuksen avulla. Näiden lisäksi työturvallisuutta voisi kehittää kameravalvontaa ja hahmon tunnistusta hyödyntäen.
Digitalisaatio tuo mukanaan muutoksia rakennusalalle. Rakennusalan tuottavuus ei ole kehittynyt muiden teollisuuden alojen kanssa samaa tahtia, mutta uudet teknologiat tuovat mukanaan runsaasti uusia mahdollisuuksia.
Kirjoittajat
Ossi Laakkonen, projektipäällikkö, Karelia-ammattikorkeakoulu
Riku Hirvonen, projektikoordinaattori, Karelia-ammattikorkeakoulu
Artikkelisarjan julkaisu on osa Rakentamisen vihreä siirtymä RAVI -projektin toimenpiteitä. RAVI-projektin tavoitteena on edistää rakentamisen vähähiilisten ratkaisujen ja prosessien käyttöönottoa, vahvistaa vähähiiliseen rakentamiseen liittyvää materiaali- ja tuoteosaamista sekä nopeuttaa digitalisaation hyödyntämistä rakentamisen prosesseissa. RAVI-projektin päärahoittajana toimii Pohjois-Karjalan maakuntaliitto REACT-EU EAKR-ohjelmasta.