Development of IoT platform for facility management

Abstract

Methods for measuring and developing the efficiency, costs and security of the software layer of an IoT solution are presented in this thesis. The starting point of the development is the design and architecture of the solution. The methods are applied to the target company's IoT solution, the primary purpose of which is to measure the utilization rates of office spaces.

The first part of the work is a literature review, which introduces the IoT concept and the software layer of the IoT solution in general. In addition, the literature section highlights previous studies related to the measurement and development of IoT solutions. The second section focuses on measuring and developing the software layer of the target company's IoT platform. This is done with the help of a case study, where methods are applied to the target company's practical IoT solution.

As a result of the work, key metrics were chosen to measure the cost-effectiveness and data quality of the software layer of the IoT solution. The running costs of the software layer and the response time were chosen as measures of cost-effectiveness. Accuracy and the proportion of missing values were chosen as the measure of data quality. The architecture of the solution is the basis for a functioning solution in terms of all the metrics selected in the work. By designing the software layer with the right components and parameters, the cost-effectiveness of the solution can be improved. The incompleteness of the initial data can be improved with statistical methods. The K-nearest neighbour method can be used to impute missing output data produced by sensors. The security of an IoT solution is one of the key success factors of the software layer. The architecture of the software layer was judged to pass the general data security criteria of an IoT solution.

Diplomityössä esitetään keinoja IoT ratkaisun ohjelmistokerroksen tehokkuuden, kustannusten ja turvallisuuden mittaamiseen sekä kehittämiseen. Kehityksen lähtökohtana on ratkaisun suunnittelu ja arkkitehtuuri. Keinoja sovelletaan kohdeyrityksen IoT ratkaisussa, jonka ensisijaisena tarkoituksena on toimistotilojen käyttöasteiden mittaaminen.

Työn ensimmäinen osio on kirjallisuuskatsaus, jossa esitellään yleisesti IoT konsepti ja IoT ratkaisun ohjelmistokerros. Lisäksi kirjallisuusosiossa tuodaan esille IoT ratkaisuiden mittaamiseen ja kehittämiseen liittyviä aikaisempia tutkimuksia. Toisessa osiossa keskitytään kohdeyrityksen IoT alustan ohjelmistonkerroksen mittaamiseen ja kehittämiseen. Tämä tehdään case tutkimuksen avulla, jossa sovelletaan keinoja kohdeyrityksen käytännön IoT ratkaisuun.

Työn lopputuloksena keskeiset mittarit valittiin IoT ratkaisun ohjelmistokerroksen kustannustehokkuuden ja datan laadun mittaamiseen. Kustannustehokkuuden mittareiksi valittiin ohjelmistokerroksen juoksevat kulut sekä vasteaika. Datan laadun mittariksi valittiin tarkkuus sekä puuttuvien arvojen osuus. Ratkaisun arkkitehtuuri on perustana toimivaan kokonaisuuteen kaikkien työssä valittujen mittareiden kannalta. Suunnittelemalla ohjelmistokerros oikeilla komponenteilla ja parametreillä voidaan parantaa ratkaisun kustannustehokkuutta. Lähtödatan puutteellisuutta voidaan parantaa tilastollisilla menetelmillä. K-lähimmän naapurin metodilla voidaan paikata puuttuvaa sensoreiden tuottamaa lähtödataa. IoT ratkaisun tietoturvallisuus on yksi merkittävistä ohjelmistokerroksen onnistumistekijöistä. Ohjelmistokerroksen arkkitehtuuri arvioitiin läpäisevän yleiset IoT ratkaisun tietoturvallisuuden kriteerit.