Alaspää Juha

RADIOTAAJUISTEN ETÄTUNNISTUSTEKNIIKOIDEN

HYÖDYNTÄMINEN NAUTAKARJAN MERKINNÄSSÄ

Opinnäytetyö

KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU

Ylivieskan tekniikan toimipiste, mediatekniikka

Toukokuu 2008

TIIVISTELMÄ OPINNÄYETYÖSTÄ

Yksikkö

Tekniikan toimipiste,

Ylivieska

Aika

14.5.2008 Tekijä

Juha Alaspää

Koulutusohjelma

Mediatekniikan koulutusohjelma

Työn nimi

Radiotaajuisten etätunnistustekniikoiden hyödyntäminen nautakarjan merkinnässä

Työn ohjaaja

Yliopettaja Veikko Brax Sivumäärä

37

Työelämäohjaaja

Toimitusjohtaja Jari Salmela, NeuroAgent Oy

Radiotaajuiset etätunnistustekniikat avaavat uusia mahdollisuuksia eläintuotannon

tehostamiseen tietojärjestelmiä hyödyntämällä. Opinnäytetyössä selvitettiin nautakarjan

merkitsemisen nykytilaa, ja sen ongelmia sekä tulevaisuuden näkymiä ja uusia tekniikoita.

Opinnäytetyön tuloksena syntyy mobiili liityntä lihakarjallisten tarpeisiin tilaajan kehittämään

radiotaajuisia etätunnistustekniikoita hyödyntävä nautakarjan seuranta- ja

hallintajärjestelmään. Järjestelmä on tarkoitus laajentaa myöhemmin koko tuotantoketjun

käyttöön ja kehitysvaiheessa olevalta mobiililta liitynnältä vaadittiin ylläpidettävyyttä sekä

helppokäyttöisyyttä. Tässä opinnäytetyössä esitellään sovellusohjelmointia

kämmentietokoneille ja pohditaan käytettävyysteorian ja laitteen ominaisuuksien kautta

helppokäyttöisen mobiilisovelluksen rakentamista.

Taustatutkimuksessa selvisi, että nautakarjan merkinnässä on tiedostettuja ongelmia ja

kehittämistarpeita. Myös korvaavia merkintätapoja löytyy, mutta lakipykälät eivät toistaiseksi

salli näitä ratkaisuja. Tilaajan kehittämä järjestelmä ja tämän opinnäytetyön tuloksena

syntynyt mobiili liityntä järjestelmään saatiin valmiiksi testausta ja esittelyä varten.

Asiasanat

Nautakarjan merkintä, RFID, tietojärjestelmät, SOAP, kämmentietokoneet,

mobiiliohjelmointi, käytettävyys

ABSTRACT

CENTRAL

OSTROBOTHNIA

UNIVERSITY OF APPLIED

SCIENCES

Date

14.5.2008 Author

Juha Alaspää

Degree program

Media technology

Name of thesis

Benefits of Radio Frequency Identification in tracking cattle

Instructor

Chief executive officer Jari Salmela, NeuroAgent Pages

37

Supervisor

Licentiate of Science Veikko Brax

Radio Frequency Identification opens new possibilities to strengthen cattle identification. In

this research, prevailing practices and problems of identification in beef cattle industry was

examined. Also some future technologies were brought out.

A mobile solution for farmers was developed for the cattle tracking data system by using radio

frequency identification. In further development the developed data system will be extended to

various actors in cattle economics. Therefore mobile solution must be easy to use, highly

maintainable and extendable. In this thesis, mobile programming and its usability properties

are examined to achieve these goals.

There is an obvious need to develop cattle identification and many problems to do that.

Substitutive technologies were found, but legislation prevents using these solutions. The

developed cattle tracking data system is now ready for testing and marketing.

Key words

Cattle identification, RFID, data systems, SOAP, mobile devices, mobile programming,

usability

SISÄLLYS

TIIVISTELMÄ

ABSTRACT

SISÄLLYS

1 JOHDANTO .......................................................................................................................... 1

2 LIHAKARJAN MERKITSEMINEN JA SEURANTA ..................................................... 3 2.1 Eläinten merkinnän ja seurannan nykytila ............................................................................. 3

2.2 Eläinten merkinnän ja seurannan tulevaisuus ....................................................................... 4

3 ELÄINTEN SEURANTA- JA HALLINTAJÄRJESTELMÄ NEUROCATTLE .......... 7 3.1 NeuroCattle-järjestelmä lihanjalostuksen tuotantoketjussa ............................................ 7

3.2 NeuroCattle-järjestelmän tekniikka ja arkkitehtuuri ......................................................... 8

4 MOBIILI LIITYNTÄ NEUROCATTLE-JÄRJESTELMÄÄN ..................................... 10 4.1 Laitteisto- ja käyttöjärjestelmätason toteutus ...................................................................... 10

4.2 Mobiilin liitynnän sovellustason kuvaus ................................................................................. 11

4.2.1 Mobiilin liitynnän SOAP-rajapinta ................................................................................. 14

4.2.2 Kämmentietokoneen langaton RFID-rajapinta .......................................................... 17

4.2.3 Kämmentietokoneen manuaalinen rajapinta .............................................................. 18

4.2.4 Mobiilin käyttöliitynnän toteutus ..................................................................................... 19

5 MOBIILIN KÄYTTÖLIITYNNÄN YLLÄPIDETTÄVYYS ......................................... 21 5.1 Kieliversiointi ..................................................................................................................................... 21

5.2 Automaattiset sovelluspäivitykset ............................................................................................. 24

6 MOBIILIN KÄYTTÖLIITYNNÄN KÄYTETTÄVYYS ............................................... 25 6.1 Kämmentietokoneen ja käyttöliittymän vuorovaikutteisuus ......................................... 25

6.2 Käyttöliittymän opittavuus .......................................................................................................... 27

6.3 Käyttöliittymän joustavuus .......................................................................................................... 27

6.4 Käyttöliittymän kestävyys ............................................................................................................ 29

7 JOHTOPÄÄTÖKSET ........................................................................................................ 34

LÄHTEET ............................................................................................................................... 36

1

1 JOHDANTO

Radio Frequency Identification (RFID), eli radiotaajuinen etätunnistus on yleisnimitys

etätunnistus- ja käsittelyteknologialle, jonka avulla voidaan siirtää rajallinen määrä

tunnistetietoa langattomasti radioaaltojen välityksellä. Tekniikka on kypsynyt tekniseltä

suorituskyvyltään viimeisen viiden vuoden aikana etenkin korkeimmilla taajuuksilla ja pitkään

tulevaisuuden lupauksena pidetty tekniikka on tekemässä läpimurtoa eri teollisuuden aloilla.

Aika alkaa olla kypsä RFID-tekniikan käyttöönottoon myös eläinten merkinnässä ja

seurannassa. Elintarviketurvallisuusvirasto Evira tiedotti viime vuoden lopulla

mahdollisuudesta siirtyä matalaa radiotaajuutta käyttäviin elektronisiin RFID-

korvatunnisteisiin. Uusien tunnisteiden uskotaan helpottavan eläinten tietojen käsittelyä

välitystoiminnassa, suurilla nautatiloilla ja teurastamoissa.

Lisäksi kevään mittaan on uutisoitu naudanlihan hinnan nousupaineista, sillä naudanlihan

reaalinen hinta on jämähtänyt viime vuosituhannen lopun tasolle. Lihantuottajien kustannukset

ovat kuitenkin nousseet moninkertaisesti. RFID-tekniikan tuominen sopivan taustajärjestelmän

avulla koko tuotantoketjuun voisi olla yksi tapa tehostaa lihantuotantoa.

Tämän opinnäytetyön tuloksena syntyy mobiili liityntä RFID-tunnisteisiin perustuva

lihakarjan seuranta- ja hallintajärjestelmään. Projektin hankekuvauksessa järjestelmään

viitataan työnimellä MUUMUU, mutta myöhemmin tuotteen nimeksi jalostui NeuroCattle,

joten myös tässä opinnäytetyössä puhutaan NeuroCattle–järjestelmästä ja mobiilista liitynnästä

tähän järjestelmään. Järjestelmää ja tekniikkaa on tarkoitus testata aluksi nautakarjaan mm.

Pohjoismaiden suurimmalla lihakarjan maatilalla (n. 2000 päätä) ja myöhemmin laajentaa

testausta poroeläimiin, sikoihin ja lampaisiin. Tämän opinnäytetyön puitteissa kehitetään

ainoastaan testivalmis RFID-avusteinen mobiili liityntä NeuroCattle-järjestelmään, joten

testaus jätetään pois tästä raportista.

2

Seuraavassa luvussa luodaan katsaus eläintunnistuksen ja –seurannan nykytilaan.

Kolmannessa luvussa esitellään eläinten seuranta- ja hallintajärjestelmää, ja neljännessä

luvussa kuvataan mobiilia liityntää tähän järjestelmän.

Viidennessä luvussa käsitellään mobiilin käyttöliitynnän sovelluksen ylläpidettävyyteen ja

kuudennessa käytettävyyteen tähtääviä ratkaisuja. Viimeisessä luvussa pohditaan työn tuloksia

ja tavoitteiden täyttymistä.

3

2 NAUTAKARJAN MERKITSEMINEN JA SEURANTA

Elintarviketurvallisuuden takaamiseksi eläinten merkintä, rekisteröinti ja seuranta ovat

välttämättömiä. Euroopan Unionin jäsenyyden ja kansainvälistymisen vuoksi sen merkitys

kasvaa koko ajan. Eläinten merkitseminen ja rekisteröinti onkin tarkkaan määrätty

lainsäädännössä ja asetuksissa. Merkitsemistä valvovat TE-keskusten tarkastajat,

tarkastuseläinlääkärit sekä kunnaneläinlääkärit. (Evira 2008.)

2.1 Merkinnän ja seurannan nykytila

KUVIO 1. Muovinen korvamerkki

Eläimiä on jo pitkään merkitty korvamerkinnällä. Perinteinen korvamerkintä koostuu kahdesta

korvaan kiinnitettävästä muovilätkästä. Tuottajien mukaan perinteisen korvamerkin ongelma

on sen irtoaminen helposti (ITViikko 2005). Korvamerkin kadottanutta eläintä ei saa kuljettaa

tilalta pois ja merkitsemätön tai väärin merkitty teuraseläin katsotaan

elintarviketurvallisuussyistä ongelmajätteeksi teurastamoilla. Vuoden 1998 alusta alkaen EU:n

komissiossa määrättiinkiin tästä syystä käytettäväksi päämerkin lisäksi apumerkki. Samassa

komission asetusehdotuksessa esitettiin myös, että jokaiseen jäsenmaahan tulisi

tietokoneistetut tietokannat kaikista naudoista, tiloille omat rekisterit eläimistä ja jokaiselle

naudalle eläinpassi, joka seuraisi eläintä koko sen elämän ajan tilalta toiselle ja lopulta myös

teurastamoon. Suomessa tällaista kansallista nautarekisteriä ylläpitää Maatalouden

4

laskentakeskus. (Finfood 1997.) Nautarekisteristä löytyy kaikkien suomalaisten nautojen

tiedot – korvamerkin EU-tunnuksella yksilöitynä.

Vuoden 2007 lopulla hyväksyttiin apukorvamerkin korvaaminen elektronisella korvamerkillä.

Mikrosiru sijaitsee apumerkin naarasosan pyöreässä, halkaisijaltaan 32 mm suuruisessa

napissa. Siirtyminen elektronisiin tunnisteisiin on helppoa, sillä ne tilataan samaan tapaan kuin

perinteiset korvamerkit, joskin niiden hinta on suurempi ja toimitusaika pitempi. (Evira 2007.)

Lukijalaitteita kerrotaan olevan markkinoilla, mutta valmista kokonaisratkaisua elektronisten

korvamerkkien hyödyntämiseen ei tällä hetkellä tunnu olevan tarjolla.

KUVIO 2. Elektroninen korvamerkki

Elektronisen korvamerkin mikrosiru on ISO-standardien 11784 ja 11785 mukainen. Se on

perinteistä korvamerkkiä pienempi ja oletettavasti hieman vähemmän altis repeytymään irti

korvasta. Tunnisteiden ID-numero koostuu eläimen EU-tunnuksesta sekä tunnisteen

järjestysnumerosta. (Evira 2007.)

2.2 Merkinnän ja seurannan tulevaisuus

Myös korvamerkistä luopuminen kokonaan voisi tulla kysymykseen tulevaisuudessa,

vaikkakin se olisi melko haastava muutos tarkkaan säänneltyihin merkintäkäytäntöihin. Eräs

tällainen ratkaisu on RFID-sirun sisältävä keraaminen Bolus-tunniste, joka syötetään naudalle.

5

Tunniste asettuu märehtijän pötsiin, jossa sen on tutkittu säilyvän koko eläimen elinkaaren

ajan.

KUVIO 3. Bolus-tunniste

ScoringSystem Inc. tiedotti vuoden 2005 alussa verkkosivuillaan tunnisteiden ensimmäistä

testeistä Panaman karjataloudessa. Yritys rakensi Bolus-tunnisteita hyödyntävän ScoringAg-

taustajärjestelmän demonstraatio- ja testikäyttöön. Testeissä saavutettiin lupaavia tuloksia ja

järjestelmä synnytti kiinnostusta karjatalouden eri toimijoiden keskuudessa. (ScoringSystem

2005.) Täytyy huomioida, että edellä mainittu lupauksia herättävä tieto on peräisin

järjestelmän kehittäneen yhtiön tiedotteesta. Myös hankkeen, jonka puitteissa opinnäytetyön

käytännönosuus toteutettiin, käyttöön saatiin kyseisiä tunnisteita ja niitä on sen aikana testattu

onnistuneesti lupaavin tuloksin opetusnavetassa Haapajärven ammattiopistossa.

Yksi vaihtoehto korvamerkistä luopumiseen voisi olla RFID-tunnisteella varustetun implantin

upottaminen eläimen ihon alle. Implantti on kuitenkin alun perin tarkoitettu hieman

pienemmille eläimille ja ongelmaksi voivat muodostua lukuetäisyyden riittävyys, varsinkin

kun vaarana on, että implantti voi vaeltaa ihon alla lukuetäisyyden kannalta liian syvälle.

6

KUVIO 4. RFID-implantti

Maatalouden laskentakeskuksen mukaan korvamerkki olisi jo korvattu tällaisella implantilla,

mikäli teuraseläimissä sen käyttö sallittaisiin (ITViikko 2005). Korvamerkin korvaaminen

kestävämmällä ratkaisulla voisi olla perusteltua ja esimerkiksi edellä esitellyllä Bolus-

tunnisteella ei implantin käytön kaltaisia ongelmia kaiketi ole, sillä märehtijän pötsi ei ole

lihantuotannon raaka-aine, vaan se poistetaan ruhon käsittelyssä varsin aikaisessa vaiheessa.

Molemmat korvaaviksi tunnisteiksi esitetyt RFID-sirut noudattavat samaa ISO-standardia kuin

jo hyväksytty elektroninen korvamerkki, ja kaikkien näiden sirujen testaus hankkeessa

kehitettävällä seurantajärjestelmällä on mahdollista.

Somark Innovations esitteli viime vuonna tuotantoeläimille tatuoinnin, joka perustuu RFID-

tekniikaan, muttei sisällä lainkaan sirua eikä antennia vaan ainoastaan läpinäkyvää ja eläimille

ja ihmisille täysin turvallista mustetta. Tällaisen ratkaisun kerrotaan olevan

materiaalikustannuksiltaan huomattavasti edellä esiteltyjä vaihtoehtoja edullisempi. (RFID

Journal 2007.)

Tatuointi luettaisiin erittäin korkealla taajuudella toimivalla lukijalla, eikä se ole yhteensopia

taajuutensa kuin muunkaan tekniikkansa puolesta hyväksytyn elektronisen korvamerkin

kanssa. Yhtiö ei ole tarjonnut lukijasta ja tekniikasta yksityiskohtaista tietoa

uutisointivaiheessa patenttihakemusten vuoksi. Lukuetäisyydeksi kuitenkin kerrotaan noin

metri ja lukijan kerrotaan kykenevän lukemaan useamman tunnisteen yhtäaikaisesti. (RFID

Journal 2007.)

7

3 ELÄINTEN SEURANTA- JA HALLINTAJÄRJESTELMÄ NEUROCATTLE

NeuroCattle-järjestelmä on suunniteltu lisäämään ihmisten ja eläinten turvallisuutta mm.

karjan siirto- ja tunnistusvaiheessa. Elektroninen merkintä yhdistettynä sopivaan

taustajärjestelmään säästää sekä aikaa että rahaa.

3.1 NeuroCattle-järjestelmä lihanjalostuksen tuotantoketjussa

NeuroCattle-järjestelmä on suunniteltu kattamaan koko tuotantoketjun ja siitä avataan

rajapintoja eri osapuolten käyttöön. Järjestelmän tietoja voivat hyödyntää tilalliset,

lihanjalostajat, eläinlääkärit, viranomaiset ja monet muut tahot. Aluksi kehitetään liitynnät

järjestelmään lihantuottajien tarpeisiin. Näitä liityntöjä ovat internetpohjainen liityntä sekä

mobiili liityntä, jonka avulla tietoja kerätään ja päivitetään suoraan kentältä.

KUVIO 5. Lihanjalostuksen tuotantoketju

Lihanjalostuksen tuotantoketju on parhaimmillaan hyvinkin laaja ja eläimiä saatetaan joutua

kuljettamaan paljon. Naudan elinkaari saattaa sisältää sijoitukset vasikkakasvattamossa,

lihakarjatilalla jos kenties toisellakin, keräyskeskuksessa ja lopulta teurastamossa.

8

Eläinkuljetuksista säädetty laki ja eläinkuljetusasetus määräävät tarkkaan kuljetusten

käytännöt ja ilmoitusvelvollisuuden kuljetuksista. NeuroCattle-järjestelmän avulla

kuljetustilanteissa päästään eroon mm. rekisterikorteista, kun nopealla ja luotettavalla

tunnistuksella eläimille voidaan liittää punnitus-, rotu- ja sukupuolitieto sähköiseen

järjestelmään.

Teurastamoilla elektroninen merkintä helpottaa ja nopeuttaa teuraseläinten käsittelyä kun

taustatiedot saadaan järjestelmästä automaattisesti. Myös teuraseläinten terveystarkastus

nopeutuu kun terveystietohistoria on luettavissa samaan tapaan automaattisesti.

3.2 NeuroCattle-järjestelmän tekniikka ja arkkitehtuuri

Taustajärjestelmän alustana on Sun Microstysemsin SPARC Enterprise -palvelin. Järjestelmän

tietovarastona toimii MySQL-tietokanta, johon eläinten tietoja kerätään keskitetysti.

Tietokanta tarjoaa Application Programming Interfacen (API) paikallisiin liityntöihin ja

suojattujen rajapintojen rakentamiseen. Rajapintojen ja www-käyttöliitynnän taustalla on

GlassFish-palvelinohjelmisto.

9

KUVIO 6. Järjestelmän arkkitehtuuri.

Mobiiliasiakkaille ja muille osapuolille rakennettiin rajapinta Simple Object Access Protocol:n

(SOAP) avulla. Tätä protokollaa esitellään tarkemmin myöhemmin kun käsitellään mobiilin

liitynnän sovellustason toteutusta. Toinen rajapinta järjestelmästä ulospäin on www-liityntää

varten olemassa oleva rajapinta tietokantaan. Lisäksi mobiilista liitynnästä löytyy kaksi

rajapinnaksi luokiteltavaa eläinten yksilöintitiedon tietolähdettä; langaton RFID-rajapinta sekä

manuaalisen syötön rajapinta.

Tässä opinnäytetyössä rakennettiin ainoastaan arkkitehtuurin mobiiliratkaisu, ja seuraavissa

luvuissa keskitytään sen kuvaamiseen ja ratkaisun sovelluskehitykseen.

10

4 MOBIILI LIITYNTÄ NEUROCATTLE-JÄRJESTELMÄÄN

NeuroCattle-järjestelmän mobiilin liitynnän avulla kerätään ja päivitetään eläinten tietoja ja

tapahtumia suoraan kentältä. Kentällä eläimet on yksilöity joko elektronisilla yksilöllisen ID-

tiedon sisältävillä RFID-sirulla tai korvamerkillä, josta löytyy eläimen EU-tunnus. RFID-

tunnisteet luetaan mobiiliratkaisun RFID-lukijalla ja EU-tunnukset manuaalisesti tai

viivakoodinlukijalla. Tässä luvussa esitellään mobiilin liitynnän laitteistoa,

tiedonkeruusovellusta sekä sen rajapintoja.

4.1 Laitteisto- ja käyttöjärjestelmätason toteutus

Ensimmäinen versio mobiilista käyttöliitynnästä NeuroCattle-järjestelmään toteutettiin

Windows Mobile 5.0 –käyttöjärjestelmään pohjautuvalle kämmentietokoneelle. Windows

Mobile on käyttöjärjestelmä, joka muistuttaa monilta osin Windows-käyttöjärjestelmän

työpöytäversiota. Se pohjautuu aiempaan Windows CE -käyttöjärjestelmään ja .NET

Frameworkiin.

Mobiiliksi päätelaitteeksi on tarjolla muitakin päätelaitteita. Laitetta valittaessa tutkittiin myös

vaihtoehtoja käyttää mm. Symbian-käyttöjärjestelmän älypuhelinta sekä muita ratkaisuja.

Windows CE –pohjaiseen laitteeseen päädyttiin kuitenkin käyttöjärjestelmän monipuolisuuden

ja laajimman, robustien ratkaisujen laitevalikoiman vuoksi.

11

KUVIO 7. Mobiilin liitynnän laitteisto ja laitteistorajapinnat

RFID-lukijaksi valittiin matalan taajuusalueen (low frequency, LF) Syscan Internationalin

LiveTrack-käsilukija. Lukija ja päätelaite kommunikoivat keskenään Bluetoothin tai

sarjakaapelin välityksellä. Lukija noudattaa ISO-standardeja 11784 ja 11785. Lukuetäisyys on

25–30 senttimetriä. Lukijan kerrotaan soveltuvan haastaviin olosuhteisiin, sillä se on

suojaukseltaan peräti IP66-luokiteltu.

4.2 Mobiilin liitynnän sovellustason kuvaus

Osa Windows käyttöjärjestelmiä oleva ohjelmointikieliriippumaton .NET Framework on

Microsoftin kehittämä ohjelmistoarkkitehtuuri ja sovellusten ajoalusta, joka koostuu

luokkakirjastoista sekä ajoympäristöstä. Ensimmäinen versio, .NET Framework 1.0 esiteltiin

vuonna 2002 ja päivitys 1.1 versioon 2003. Ensimmäisen version yhteydessä esiteltiin uusi

12

ohjelmointikieli, C#. Se on turvallisempi versio C++-kielestä, ja sen katsotaan olevan

Microsoftin vastine Java-kielelle (Flink 2001, 44). Mobiilin liitynnän käyttöliittymä

rakennettiin juuri C#-ohjelmointikielellä Microsoftin Visual Studio .NET –

ohjelmointiympäristössä ja .NET Frameworkista käytettiin vuonna 2005 julkaistua versio

2.0:aa.

Windows Mobile Software Development Kit (SDK) on Microsoft Visual Studio –

ohjelmistokehitysympäristön lisäosa, joka mahdollistaa sovelluskehityksen tälle

käyttöjärjestelmälle. Se käyttää .NET Frameworkiin pohjautuvaa .NET Compact

Frameworkia, joka on kehitetty mobiililaitteiden vaatimattomampia resursseja varten. Lisäksi

se sisältää pääsyn kämmentietokoneelle ominaisiin resursseihin ja sisältää

kämmentietokoneelle suunniteltuja luokkakirjastoja. Myös .NET Compact Framework on

siinä määrin kielineutraali, että se tukee C# ja Visual Basic ohjelmointikieliä.

KUVIO 8. .NET Frameworkin komponentit ja sovelluskoodin kääntäminen (mukaillen

Tisseghem & Uyttersprot 2001.)

.NET Frameworkin ajoympäristö eli Common Language Runtime (CLR) tarjoaa ns.

virtuaalikoneen, joka kääntää kehitysympäristön tuottaman esikäännetyn (Intermediate

Language, IL) ohjelmakoodin käyttöjärjestelmän ymmärtämään ns. binäärimuotoon.

Esikäännetyn koodin käännös binääriseksi tapahtuu Just In Time (JIT) kääntäjän avulla, jonka

13

käyttö mahdollistaa optimoinnin eri keskusprosessorityypeille. (Wikipedia 2008e.)

.NET Compact Frameworkin luokkakirjastot sisältävät suuren määrän tuettujen

ohjelmointikielten käytettävissä olevia luokkia ja metodeja. Luokat on nimetty nimiavaruuden

mukaan, joiden juurena on System-nimiavaruus. Kuviossa 9 esitetään .NET Compact

Frameworkin nimiavaruuksien, ja sen sisältämien luokkien ja metodien hyödyntämistä

sovelluskehityksessä käyttöliittymän sekä rajapintojen osalta.

KUVIO 9. Mobiilin liitynnän sovellustason monitasoarkkitehtuuri

SOAP-rajapintaan liittymiseen .NET Compact Framework sisältää WebServices-

luokkakirjaston, joka tarjoaa luokkia SOAP viestien käsittelyyn. Samoin .NET Compact

Frameworkista löytyy Input/Output –nimiavaruus (IO) RFID-lukijaan liittymiseen virtuaalisen

sarjaportin kautta. Käyttöliittymän eriyttämiseksi sovelluslogiikasta, .NET Compact

Frameworkista voidaan käyttää ikkunoinnin (Windows) nimiavaruudesta löytyvää

lomakeluokkaa (Forms) käyttöliittymänikkunoiden luomiseksi. Sama luokka sisältää myös

joukon kontrolleja (Controls), jolloin käyttöliittymän ikkunaan voidaan tuoda mm.

tekstikenttiä sekä erilaisia nappeja ja ohjelmoida niille toiminnallisuutta.

14

4.2.1 Mobiilin liitynnän SOAP-rajapinta

Hajautusteknologioista, jolla sovellukset voidaan hajauttaa toimimaan lähiverkon

ulkopuolella, käytetään yleisnimitystä Web Services. Vaikka suora suomennos on

verkkopalvelu, sillä viitataan nimenomaan verkossa olevan palvelun ohjelmointirajapintaan.

(Wikipedia 2008f.)

KUVIO 10. Web Servicen arkkitehtuuri (Wikipedia 2008f.)

Web Service koostuu kolmesta osasta: palvelun tarjoajasta (Service provider), käyttäjästä

(Service Requester) sekä mahdollisesti palveluhakemistosta (Service Broker). NeuroCattle-

järjestelmän arkkitehtuuri voidaan sijoittaa kuvaan siten, että mobiili liityntä on palvelun

käyttäjä ja taustajärjestelmän palvelin on palvelun tarjoaja. Nämä kaksi kommunikoivat

keskenään SOAP-protokollan avulla. Kuvassa esiintyvä Web Service Description Language

(WSDL) on kieli, jonka avulla SOAP-protokollalla tarjotun palvelun rajapinta, sisältäen

kuvaukset mm. metodeista ja tietotyypeistä, voidaan määritellä (Wikipedia 2008f). Tämän

kielen avulla SOAP-rajapinta voidaan tuoda Visual Studio .NET -ohjelmointiympäristöön

nimiavaruutena ja sen luokkina. Sovelluskehittäjälle SOAP:n luokat ja metodit käyttäytyvät

aivan kuten ne olisivat paikallisia, mutta varsinainen sovelluslogiikka on palvelun tarjoajan

päässä. Tällainen sovelluslogiikka voi olla vaikkapa — kuten NeuroCattle-järjestelmän

SOAP-rajapinnassa — API tietokantaan. Universal Description Discovery and Integration

(UDDI) on standardisoitu tapa julkaista ja etsiä palveluiden metadata (Wikipedia 2008f).

15

SOAP on tietoliikenneprotokolla, jolla välitetään viestejä kahden sovelluksen välillä.

Mobiilisovelluksessa sitä käytetään liitynnässä taustajärjestelmään ja sen tietokantaan. Alun

perin Microsoftin kehittämä SOAP on käyttöjärjestelmä- ja ohjelmointikieliriippumaton,

mutta se on erityisesti mobiilisovelluksen käyttämässä .NET-ympäristössä helposti otettavissa

käyttöön. Myös Java-ohjelmointikielelle, jolla rajapinnan API on kirjoitettu, löytyy työkaluja

SOAP-protokollan hyödyntämiseen. (Salmenperä 2004.)

SOAP:ssa viestien rakenne perustuu XML-standardiin. Extensible Markup Language (XML)

on merkintäkieli, jolla tiedon merkitys on kuvattavissa tiedon sekaan. Vaikka puhutaan

merkintäkielestä, yleisesti käytettynä XML ei varsinaisesti ole kieli, vaan joukko XML-

pohjaisia teknologioita ja syntaksimäärittely, jolla voidaan rakentaa omia kuvauskieliä.

(Wikipedia 2008d; B’Far 2005, 104–106.) XML-rakenteisten tiedostojen käsittelyyn käytetään

usein ns. jäsentimiä ja .NET-ympäristössä sellainen löytyy yleisestä luokkakirjastosta.

Mobiiliratkaisussa XML:ta käytetään myös itse luotuna rakenteellisella merkintäkielenä

asetustiedostossa sekä kieliversioinnissa, josta tarkempi kuvaus ylläpidettävyyttä

käsittelevässä viidennessä luvussa.

SOAP:n XML-rakenteinen viesti koostuu kuoresta (Envelope), otsikosta (Header) sekä

rungosta (Body). Kuori on rakenteen päätaso ja sisältää koko SOAP-viestin. Otsikosta käy

ilmi, mitä viesti sisältää, kenen sitä kuuluu käsitellä sekä onko se pakollinen vai ei. Runko

sisältää varsinaiset ohjelmakutsut. (Flink 2001, 41.)

16

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" ?>

<soapenv:Envelope xmlns:soapenv="http://schemas.xmlsoap.org/soap/envelope/"

xmlns:muum="http://ws.neuroagent.fi/schema/muumuu">

<soapenv:Header/>

<soapenv:Body>

<muum:UpdateAnimalLocationRequest>

<muum:Login>

<FarmId>1</FarmId>

<UserLogon>username</UserLogon>

<UserPwd>passwd</UserPwd>

</muum:Login>

<muum:AnimalRFId>123456789</muum:AnimalRFId>

<muum:AnimalLocation>12</muum:AnimalLocation>

</muum:UpdateAnimalLocationRequest>

</soapenv:Body>

</soapenv:Envelope>

KUVIO 10. Esimerkki SOAP-kutsusta

SOAP-protokollan käyttämisessä liityntänä suljettuun tietojärjestelmään, täytyy huomioida,

ettei se huolehdi tietoturvasta lainkaan (Salmenperä 2004). Rajapinnan täytyy siis huolehtia

käyttäjän tunnistamisesta, jolloin jokaiseen asiakkaan lähettämään viestiin on sisällytettävä

käyttäjäntunnistus. Myös liikenteen salauksesta täytyy huolehtia, mutta langattomien

verkkoyhteyksien ratkaisuissa se voidaan jättää — kuten kehitetyssä järjestelmässä — OSI-

mallin siirtoyhteyskerroksen tehtäväksi.

Taulukossa 1 havainnollistetaan mobiiliratkaisun taustajärjestelmäliitynnässä käyttämät

tekniikat OSI-mallin kerroksille sijoitettuna. Hajautusteknologioiden arkkitehtuurin tekniikoita

on vaikeaa sijoittaa suoraan OSI-malliin, sillä tekniikat eivät yksiselitteisesti toimi tietyllä

kerroksella. SOAP ja WSDL käyttävät sovelluskerroksen HTTP-protokollaa (Hypertext

Transfer Protocol) tai sen salattua versiota, HTTPS-protokollaa (Hypertext Transfer Protocol

Secure) viestien yksilöimiseksi kutsuiksi ja vastauksiksi. Viestit itsessään ovat

esitystapakerroksen XML-standardin mukaisia.

Sovelluskerroksen voisi jakaa alakerroksiin tietoturvan näkökulmasta, jolloin mm.

palomuureissa voidaan erottaa samaa protokollaa käyttävät tavalliset www-kutsut ja SOAP-

viestit toisistaan. Tässä mallissa WSDL ja SOAP kuuluvat sovelluskerroksen XML-

alakerrokselle ja HTTP ja HTTPS TCP/IP-alakerrokselle. (Bunge, Chung, Endicott-Popovsky

& McLane 2008.)

17

TAULUKKO 1. Tiedonsiirrossa käytetyt tekniikat OSI-mallin mukaan

7. Sovelluskerros - XML-alakerros - TCP/IP-alakerros

WSDL, SOAP HTTP, HTTPS

6. Esitystapakerros XML

5. Istuntokerros RPC

4. Kuljetinkerros TCP

3. Verkkokerros IP

2. Siirtoyhteyskerros WLAN, 3G

1. Fyysinen kerros IEEE 802.11x Wi-Fi, UMTS

4.2.2 Kämmentietokoneen langaton RFID-rajapinta

Arkkitehtuurin RFID-rajapinnasta puhuttaessa tarkoitetaan kokonaisuudessaan

kämmentietokoneen liityntää RFID-lukijaan sekä sen kommunikaatioväylää RFID-siruihin.

Toisin sanoen sitä, miten RFID-tunnisteet näkyvät sovelluskehittäjälle.

RFID-rajapinta koostuu tunnisteesta, antennista sekä lukijayksiköstä. Lukijayksikkö käsittelee

antennilta saatua signaali-informaatiota ja välittää usein informaatiota jonkin yhteyden avulla

päätelaitteelle, josta tietoa jatkokäsitellään. Lukijayksikkö myös vastaanottaa komentoja

saman yhteyden kautta päätelaitteelta, esimerkiksi komennon luoda lukijan antennin avulla

magneettikenttä, josta tunniste indusoi antenniinsa sähkövirran. Tällöin keskustelu lukijan ja

tunnisteen välillä tapahtuu moduloimalla oskilloivaa magneettikenttää standardien mukaisesti.

LiveTrack RFID-käsilukijan kanssa kommunikointiin käytetään Bluetoothia. Se on avoin

standardi laitteiden langattomaan kommunikointiin lähietäisyydellä (Wikipedia 2008b).

Datakommunikaatio Bluetooth-laitteen kanssa vaatii virtuaalisen sarjaportin luomisen

Bluetooth-yhteyden palveluksi. Tällöin sovelluskehityksessä voidaan käyttää .NET

Frameworkin luokkakirjastoista löytyvää valmista sarjaporttiluokkaa.

18

Valittu RFID-lukija vastaanottaa virtuaalisen sarjaporttiin komentoina selkokielisenä yhden

kirjaimen rivinalkuunpalautusmerkin kera. Komennosta riippuen lukija palauttaa samaa

kanavaa käyttäen mahdollisen vastauksen komentoon. API, jonka komennot on listattu

taulukkoon 2, on varsin yksinkertainen ja pelkistetty, mutta tarjoaa tarvittavat toiminnot

mobiilin liitynnän tarpeisiin. Lukija on myös mahdollista asettaa tilaan, jossa se lähettää

automaattisesti luetun tunnisteen ID-tiedon, kun uusi tunniste on luettu. Mobiilisovelluksessa

käytetään juuri tätä tilaa ja porttia kuunnella säikeessä jatkuvasti uusia tunnistuksia odottaen.

TAULUKKO 2. RFID-lukijan rajapinnan komennot

Description Command Parameters Return value

Download tags from memory "D"<CR> <None>

FCCCDDDDDDDDDDDDDDDDHHSS MMHHWWDDMMYYTTTTTTT<CR>

Erase all tags from memory "E"<CR> <None> <None>

Obtain tag count in memory "G"<CR> <None> 9999<CR>

Set site number "K"<CR> 9999999 <None>

Obtain time/date "M"<CR> <None> HHSSMMHHWWDDMMYY<CR>

Set time and date "T"<CR> HHSSMMHHWWDDMMYY <None>

4.2.3 Kämmentietokoneen manuaalinen rajapinta

Taaksepäinyhteensopivuuden vuoksi eläimen yksilöivän korvamerkin tunnus pitää voida

syöttää myös manuaalisesti sovelluksessa. Arkkitehtuurissa tätäkin kuvataan rajapintana

tietoon.

Korvamerkki sisältää eläimen EU-tunnuksen lisäksi myös viivakoodin. Siksi rajapinnan

laitteistotason toteutus voidaan jatkokehityksessä rakentaa tarvittaessa myös sopivalla

viivakoodinlukijalla.

19

4.2.4 Mobiilin käyttöliitynnän toteutus

Toteutusmäärittelyssä määriteltiin mobiilin käyttöliittymän toiminnallisuutta. Mobiili liityntä

rakennettiin tietojen ja tapahtumien keräämiseksi ja päivittämiseksi suoraan kentältä.

Mobiilin liitynnän tärkein toiminnallisuus on eläimen tietojen selaus ja päivitys. Tietojen

selaus ja päivitystapahtumat käynnistetään hakemalla RFID-rajapinnasta tai manuaalisesti

syöttämällä eläimen yksilöivä tieto ja yhdistämällä tämä tieto SOAP-rajapinnan kautta

tietokannasta saataviin eläimen tietoihin. Eläimen päivitettäviä tietoja ovat eläimen perus

tunnistustiedot, terveystieto, paikkatieto sekä välitystieto. Kuviossa 12 on esitetty

mobiilisovelluksen käyttöliitynnän toteutus käyttötapauskaaviona.

KUVIO 12. Mobiilin käyttöliitynnän käyttötapauskaavio

RFID-rajapintaan valittu lukijalaite mahdollistaa myös yksilöintitietojen keräämisen ryhmiksi

lukijalaitteen muistiin, joiden avulla esimerkiksi terveystietoihin kuuluvia rokotuksia tai

paikkatiedon muutoksia ts. eläinten siirtoja voidaan päivittää ryhmälle eikä niitä tarvitse

erikseen syöttää jokaiselle eläimelle, joiden tiedot muuttuivat. Myös paikkatieto voidaan

20

yksilöidä RFID-tunnisteella, jolloin ryhmän siirron jälkeen voidaan lukea karsinan tunniste.

Tällöin sovellus hoitaa tietojen päivityksen kätevästi yhdellä napinpainalluksella.

Seuraavissa luvuissa on tarkemmin kuvattu käyttöliitynnän toteutusta erilaisista näkökulmista.

Niiden kautta avautuu pelkistettyjen toimintojen takaa useita haasteita niiden teknilliselle

toteutukselle.

21

5 MOBIILIN KÄYTTÖLIITYNNÄN YLLÄPIDETTÄVYYS

Toteutusmäärittelyssä mobiilin käyttöliitynnän sovellustason toteutukselta vaadittiin

ylläpidettävyyttä. Ylläpidettävyyttä luodaan rakenteeltaan oikeaoppisella ja hyvin

kommentoidulla sovelluskoodilla. Tähän on myös tässä opinnäytetyössä pyritty, mutta sen

teoria ja toteutus eivät ole kovinkaan oleellisia lopputuotteen kannalta. Sen sijaan tässä

luvussa kuvaillaan ylläpidettävyyteen tähtääviä useamman kielen tuen sekä automaattisten

sovelluspäivitysten ratkaisuja.

5.1 Kieliversiointi

Mobiilisovelluksen toteutusmäärittelyyn kuului useamman kielen tuki. Kieliversiointi

rakennettiin XML-tiedostoon. Sovelluksessa XML-tiedosto luetaan tietorakenteiksi omassa

luokassaan, josta sovelluksen eri lomakkeet voivat kutsua ilmentymää käyttöönsä. Kuviossa

13 esitetty luokkakaavio kuvaa, kuinka XML-tiedoston sisältö puretaan ja tarjotaan eri

lomakkeiden käyttöön.

22

KUVIO 13. Kieliversointiin käytettyjen luokkien kaavio

LanguageReader-luokka lukee XML-tiedoston sisällön ja varastoi jokaisen kielen yhdeksi

alkioksi Language-tyyppiseen taulukkoon (lang). Language-luokka sisältää erinäisiä tietoja

kielestä sekä kaikki sovelluksen tarvitsemat merkkijonot kyseisellä kielellä, jotka varastoidaan

hajautustauluun (Hashtable).

Hajautustaulu on hakurakenne joka yhdistää avaimia arvoihin (Wikipedia 2008c). Kehitetyssä

sovelluksessa avain, joka on identtinen joka kielellä, viittaa tiettyyn merkkijonoon ja arvo taas

palauttaa merkkijonon valitulla kielellä. Hajautustaulu on hyvä vaihtoehto hakurakenteeksi

kun halutaan indeksoida taulukkoa kokonaislukujen sijasta merkkijonoilla (Wikipedia 2008c).

Edellä mainittu hajautustaulu koostuu string- tai LanguageString-tyyppisistä arvoista. String-

tyyppiset arvot sisältävät pelkän merkkijonon. Esimerkiksi hajautustaulun avain ”Box” viittaa

23

suomen kielellä arvoon ”Karsina”. Näitä arvoja käytetään pääasiassa lomakkeiden

komponenttien nimeämiseen.

LanguageString-luokkaa käytetään määrittelemään järjestelmän tietokannan yksittäisen kentän

rajapinnan tunteman nimen (soapField) sekä tietotyypin (dbValueType), käyttäjälle

näytettävän nimen oikealla kielellä (strValue) sekä tarvittaessa kentän hyväksymät arvot

(subItems). InputFormTypes-tyyppinen uiDataType-muuttuja kertoo sovellukselle, millaisella

näkymällä kentän arvoa muokataan.

Kun tietokannan tietoa tuodaan käyttäjän nähtäväksi ja muokattavaksi, sovellus käy läpi kaikki

SOAP-rajapinnan määrittelemät kentät ja hakee kenttien määrittelyt edellä esitetyn mallin

mukaan. Tällä parannetaan sovelluksen ylläpidettävyyttä. Tietokantaan ja sitä kautta

rajapintaan tehtävät muutokset eivät vaikuta sovelluskoodiin, vaan esimerkiksi kentän lisäys

tai tietotyypin muutos päivitetään ainoastaan XML-tiedostoon.

Kuviossa 14 esitellään XML-tiedoston rakennetta. Esimerkkilistaus sisältää yhden kielen,

jossa on yksi string- ja yksi LanguageString-tyyppinen hajautustauluun sijoitettava kenttä.

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>

<languages count="1">

<language id="1" xml:lang="fi" engname="Finnish" langname="Suomi"

charset="iso-8859-1">

<House>Navetta</House>

<GrowthPlace value="Kasvatettu" soapValue="growthPlace" subItems="3"

uiValueType="MultipleChoice" dbValueType="int">

<subitem dbValue="1" uiValue="ryhmäkarsinassa"></subitem>

<subitem dbValue="2" uiValue="yksilökarsinassa"></subitem>

<subitem dbValue="3" uiValue="parressa"></subitem>

</GrowthPlace>

</language>

</languages>

KUVIO 14. Esimerkki kieliversoinnissa käytettävästä XML-tiedostosta

24

5.2 Automaattiset sovelluspäivitykset

Automaattisia päivityksiä varten rakennettiin Web Service, jonka metodia

mobiilisovelluksesta kutsumalla voidaan selvittää onko sovelluksesta saatavilla uudempaa

versiota.

Mobiilisovelluksessa metodin kutsu tapahtuu ennen käyttöliittymän päälomakkeen avaamista.

Mobiilisovellus selvittää oman versionumeronsa ja lähettää sen metodin parametreissa. Metodi

palauttaa tietorakenteen, joka sisältää totuusarvon siitä, onko uusi versio saatavilla. Version

ollessa saatavilla, tietorakenteesta käy myös ilmi uuden version numeron ja sen

asennuspaketin lataussijainti.

Visual Studio -ohjelmistokehitysalustasta löytyy valmis projektityyppi asennuspaketin

luomiseen. Asennuspakettiin voidaan ajettavan sovellustiedoston lisäksi lisätä sovelluksen

tarvitsemia resurssitiedostoja. Kehitetyn mobiilisovelluksen kohdalla pakettiin kuuluu

kieliversiointiin kuuluva XML-tiedosto sekä asetustiedosto.

25

6 MOBIILIN KÄYTTÖLIITYNNÄN KÄYTETTÄVYYS

Käytettävyys on tuotteen ominaisuus, joka kuvaa sitä, kuinka sujuvasti tuotteen toimintoja

käyttämällä pääsee haluamaansa päämäärään (Kuutti 2003, 15–16). Käytettävyys ei ole

pelkästään tietoteknisten tuotteiden ominaisuus, mutta tällä erää keskitytään juuri

käytettävyysterminologiassa käytettyyn ihminen-tietokone-vuorovaikutussuhteeseen (Human-

Computer Interaction, HCI).

Kehitettävän mobiiliratkaisun käyttäjäryhmä koostuu aluksi lihakarjallisista, mutta

jatkokehityksessä järjestelmän ja myös mobiilin käyttöliitynnän käyttäjäkunta laajennee.

Käyttäjien kokemus kämmentietokoneiden käytöstä saattaa vaihdella, mutta voidaan

perustellusti olettaa, että se on vähäistä. Näin ollen käytettävyyteen on syytä kiinnittää erityistä

huomiota. Tässä opinnäytetyössä ei käytettävyyttä testata, vaan se otetaan huomioon yhtenä

näkökulmana ja toteutusmäärittelyn kohtana.

Käytettävyyttä voidaan jakaa osa-alueisiin: opittavuus, joustavuus, kestävyys (Burnett,

Brinström & Nilsson 2003). Ennen näiden kohtien pohdintaa voidaan kämmentietokoneen

ominaisuuksia ja käyttöliittymän rakentamista pohtia vuorovaikutteisuuden teorian kautta.

6.1 Kämmentietokoneen ja käyttöliittymän vuorovaikutteisuus

Käyttöliittymän rakentamisessa kämmentietokoneelle täytyy ottaa huomioon tiettyjä laitteen

ominaispiirteitä. Kämmentietokone ei laitteena ole käyttäjille yhtä tuttu kuin työpöytä-PC tai

kännykkä, joiden käytöstä käyttäjillä voi olla eläinrekistereiden digitalisoitumisen vuoksi

pitkäkin historia. Käyttöliittymän rakentamisessa kannattaakin hakea mm. edellä mainittujen

tuttujen alustojen kaltaista vuorovaikutteisuutta.

Kämmentietokoneen pieni näyttö asettaa haasteita käyttöliittymän rakentamiseen ja

komponenttien sijoittelu näytön lomakkeelle täytyy tehdä harkiten. Käyttöliitynnän ulkoasun

vuorovaikutteisuutta arvioidaan ulkoasun sekä sen rakenteen esteettisyydellä ja

26

minimalistisuudella (Burnett ym. 2003). Kehitetyssä sovelluksessa on pyritty pitämään

erilaisten komponenttien ja yhdellä lomakkeella näytettävien komponenttien määrä pienenä

minimalistisuuteen ja selkeään rakenteeseen pyrittäessä. Kuviossa 15 on käyttöliittymän

näkymä, jossa käsitellään eläimen perustietoja. Lomake sisältää paljon tietoa, mutta vain kaksi

erilaista, toiminnaltaan yksiselitteistä ja käyttäjille ennestään tuttua komponenttia.

KUVIO 15. Eläinten perustietojen tarkastelu

Lomakkeen vuorovaikutteisten elementtien kuten painikkeiden sekä kämmentietokoneen

omien painikkeiden käytön hyvällä suunnittelulla ja oikealla suhteella saadaan lisää tilaa

pienelle näytölle.

Kännyköistä käyttäjille tutut kämmentietokoneen keskipainike ja nuolinäppäimet on pyritty

ottamaan hyötykäyttöön sovelluksen navigoinnissa. Sivusuunnassa navigoidaan välilehtien

välillä ja pystysuunnassa selataan välilehtien sisältöä. Tällä pyritään toteuttamaan myös

toteutusmäärittelyn kohtaa, jossa laitetta ja sovellusta on pystyttävä käyttämään sormilla ilman

stylus-kynää.

27

6.2 Käyttöliittymän opittavuus

Opittavuudella tarkoitetaan sitä, kuinka helppo palvelun uuden käyttäjän on omaksua ja oppia

käyttämään palvelua sen vuorovaikutteisen käyttöliittymän avulla (Burnett ym. 2003).

Kehitetyssä sovelluksessa opittavuuteen pyritään minimalistisella käyttöliittymällä ja

hyödyntämällä käyttäjien aiempaa kokemusta mobiililaitteista ja muusta tietotekniikasta.

Käyttöliittymän lomakkeiden tulisi olla kohderyhmään kuuluvan käyttäjän kokemuksen ja

tietämyksen tasolla ja oudot osat tulisi varustaa sopivalla opastuksella (Burnett ym. 2003).

Kehitetyn sovelluksen kohdalla esitettävät ja syötettävät tiedot ovat tuttuja, sillä

kohderyhmään kuuluvat ovat joutuneet käsittelemään samankaltaisia tietoja lakisääteisen

merkinnän ja rekisteröinnin vuoksi. Mobiilisovellus vain siirtää tiedot paperilta ja työpöytä-

PC:n näyttölaitteelta kämmentietokoneella käsiteltäviksi. Tällöin tietojen käsittelyyn ei

varsinaisesti opastusta tarvita, ja sen voi jättää kokonaan pois, mikäli tietojen selaus ja

syöttökomponentit ovat käytettävyydeltään ja opittavuudeltaan tarpeeksi selkeitä.

Opittavuutta parantaa myös, kun eri lomakkeissa pyritään pitämään samankaltaiset toiminnot

yhdenmukaisina myös käyttöliittymässä. Mobiilisovelluksen päätasoilla komponentteja on

käytetty harkiten ja mahdollisimman vähän. Samankaltaiset toiminnot on pidetty

yhdenmukaisina, kuitenkin siten vaihtelevina, että navigoidessa on helppo tunnistaa missä

tilassa sovellus on.

6.3 Käyttöliittymän joustavuus

Joustavuudella tarkoitetaan sitä, kuinka monella tavalla käyttäjä voi vaihtaa informaatiota

palvelun kanssa (Burnett ym. 2003). Joustava käyttöliittymä antaa käyttäjälle mahdollisuuden

hoitaa useita tehtäviä samanaikaisesti, pyrkii ennakoimaan komentoja sekä tarjoaa

mahdollisuuden muuttaa sitä ulkoasun ja toimintojen osalta. Joustava sovellus oikolukee

väärin annetut komennot ja syötteet.

28

Kehitetyssä sovelluksessa tätä on painotettu ja käyttäjäsyötteiden antamisesta on pyritty

tekemään mahdollisimman helppoa. Käyttäjäsyötteen komponentit on rakennettu siten, ettei

käytännössä vääriä syötteitä pääse läpi eikä vääriä komentoja voida antaa.

.NET Frameworkin yleiset luokkakirjastot tarjoavat erilaisia komponentteja käyttäjäsyötteiden

vastaanottamiseen, mutta joidenkin käyttö vaatii ehdottomasti stylus-kynän käyttöä. Näihin

kuuluvat mm. tekstisyöte, jota varten kämmentietokoneiden käyttöjärjestelmästä löytyy

kosketusnäytölle ilmestyvä näppäimistö. Näppäimistön näppäimet eivät kuitenkaan ole

riittävän suuret sormilla käytettäviksi. Myös päivämäärän antaminen sormin valmiilla

kalenterikomponentilla on lähes mahdotonta.

Jotta käyttö olisi joustavaa ja käyttö olisi mahdollista sormin, rakennettiin käyttäjäsyötteitä

varten muutamia lomakkeita joiden käyttö on yksiselitteistä ja joiden käyttö on mahdollista

ilman stylus-kynää. Käyttäjäsyötteet jaettiin kategorioihin: teksti, numeerinen data,

päivämäärä, EU-tunnus ja monivalinta. Tekstisyötteitä pyrittiin kaikin keinoin välttämään ja

korvaamaan monivalinnoilla. Kuvioissa 16 ja 17 on luodut lomakkeet erityyppisten syötteiden

antamiseen.

KUVIO 16. Päivämäärän ja numeerisen datan syöttö

29

KUVIO 17. EU-tunnuksen ja monivalinnan syöttö

6.4 Käyttöliittymän kestävyys

Kestävyydellä viitataan siihen, kuinka paljon käyttäjä saa tukea käyttäessään palvelua ja miten

hyvin käyttäjä pystyy päättelemään palvelun tilan sen käyttöliittymästä (Burnett ym. 2003).

Kehitetyn sovelluksen käyttöliittymän rakenne perustuu selkeään hierarkiaan eikä se ole kovin

monitasoinen, joten eksymisen vaara on pieni.

Käyttöliittymän rakentamisen pohjana toimivat .NET Frameworkin ikkunointiluokan

komponentit antavat automaattisesti palautetta, esimerkiksi näppäintä painettaessa, sekä

tarjoavat komponentteja, jotka mukailevat Windows-käyttöjärjestelmien antamaa palautetta.

Työskentelevä kursori kuviossa 18 viestittää sitä, että palvelu suorittaa tavallista pidempään

kestävää toimenpidettä ja käyttäjän tulee odottaa. Tällaisiin pitkiin toimenpiteisiin tulisi myös

liittää toimenpiteen etenemisen nopeus, mikäli se on mahdollista. Mobiilisovelluksen

automaattisissa päivityksissä käyttäjälle näytetään edistymispalkki kun uutta versiota ladataan

(kuvio 19). Kuvion 18 kaltaisissa toiminnoissa pituutta ei voida tietää tai laskea.

30

KUVIO 18. Työskentelevä kursori pyytää

käyttäjää odottamaan

KUVIO 19. Päivityksen latauksen

edistymispalkki

Jos palvelun suorituksessa tapahtuu virhe tai käyttäjä tekee virheen, käyttäjällä tulis olla

mahdollisuus korjata se käyttöliittymällään (Burnett ym. 2003). Kaikkein kestävin palvelu ei

salli käyttäjän eikä sovelluksen virheitä, mutta usein tämä on mahdotonta kun palvelu perustuu

edes osittain käyttäjän syötteisiin. Kuviossa 20 tarkistetaan käyttäjän syötteen tarvittava pituus

haettaessa eläimen tietoja ja ilmoitetaan mahdollisesta virheestä. Edellisen alaluvun lopussa

esitellyt kustomoidut tiedonsyöttökomponentit sisältävät samankaltaisen tarkistuksen.

31

KUVIO 20. Virhe käyttäjän syötteessä

Toteutusmäärittelyyn kuului myös kestävyyteen laskettava vaatimus; verkkoyhteyden

vikaantumisen sieto. Tämä toteutusmäärittelyn kohta voidaan lukea kestävyyden

määritelmään, kun käyttäjälle ilmoitetaan jatkuvasti järjestelmän ja sovelluksen tila käytön

kannalta kriittisten toimintojen ja yhteyksien osalta.

Verkkoyhteyden täydellinen vikasieto on haastavaa toteuttaa, kun liityntä tietojärjestelmään on

rakennettu rajoitetuin toiminnoin SOAP:lla. Tietokannan täysi synkronointi SOAP:aa

käytettäessä ei tule kysymykseen ja kämmentietokoneen resurssitkin ovat rajalliset. Kehitetyn

ratkaisun päätavoite on, ettei käyttäjän syöttämää dataa menetetä vaikka verkkoyhteys tietojen

syöttövaiheessa vikaantuisi. Tavoitteena kuitenkin on rakentaa mobiilin liitynnän

verkkoyhteyksistä mahdollisimman vakaat, mutta langattomia yhteyksiä käytettäessä

vikaantumisen mahdollisuus pitää tiedostaa ja ottaa huomioon sovellusta rakennettaessa.

Käyttäjälle verkkoyhteyden jatkuva tarkkailu näkyy ns. online- ja offline-tiloina.

Verkkoyhteyden tilaa tarkastetaan paitsi ajastetusti, myös ennen SOAP:n yli tehtäviä

tietopäivityksiä. Kämmentietokoneen SDK tarjoaa pääsyn laitteen verkkokorttien tietoihin,

josta voidaan tarkistaa yhteyksien tila kevyillä kutsuilla.

32

KUVIO 21. Ilmoitus verkkoyhteyden palautumisesta

Vaikka mahdollisuus verkkoyhteyden vikaantumiseen tietojärjestelmän palvelinpäässä onkin

huomattavasti pienempi kuin langattomien yhteyksien mobiilissa liitynnässä, on myös sen

vikaantuminen otettava huomioon. Tätä varten sovellukseen rakennettiin eräänlainen

raskaampi verkkoyhteyden tilan tarkistus. Tässä tarkistuksessa tarkastetaan paitsi

kämmentietokoneen verkkokorttien yhteyksien tila, myös kaksipisteyhteys tietojärjestelmän

palvelimeen ja sen rajapintaan. Tätä tarkistusta on kuitenkin syytä käyttää harkitummin, kuin

kevyempää tarkistusta, jottei sovelluksen käyttäminen merkittävästi hidastuisi.

Verkkoyhteyden vikasiedon kannalta kriittisintä on siis se, ettei käyttäjän syöttämää tietoa

menetetä, vaikkei syöttövaiheessa verkkoyhteyttä olisi. Kun tietoja viedään SOAP:n yli

tietokantaan, tarkistetaan verkkoyhteyden tila aina päätepisteeseen asti raskaammalla

tarkistuksella. Mikäli verkkoyhteys ei päätepisteeseen asti toimi, tallennetaan päivityspyyntö

XML-rakenteisena tiedostoon sellaisenaan kuin se SOAP:lle lähetettäisiin. Kun verkkoyhteys

taas toimii ja päivittämättömiä tietoja on laitteen muistissa, voidaan XML-tiedoston sisältö

lukea SOAP:n rakentaman luokan instanssiksi ja yrittää päivitystä uudelleen. Ohjelmoijat

tuntevat nämä toimenpiteet XML-rakenteisena serialisointina ja deserialisointina. Kun näitä

odottavia päivityksiä päivitetään, ei voida varmistua siitä, onko tietoja jo muutettu

tietokannassa kämmentietokoneen verkkoyhteyden ollessa vikaantuneena. Tätä varten

tietokantaan luotiin kenttä, joka kertoo milloin tietokannan päivitettävää taulua on muokattu.

Mikäli tietokannassa on uudempaa tietoa, ei odottavaa päivitystä suoriteta ja siitä ilmoitetaan

käyttäjälle.

Vaikka tietokannan täysi synkronointi SOAP:n yli on varsin haastavaa, joitain osia

tietojärjestelmäympäristöstä ja yksilöintitiedoista tallennetaan mobiililaitteen muistiin. Tällä

tavalla mm. uusien eläinten luonti on mahdollista ilman verkkoyhteyttä. Käyttäjän

33

tunnistautuminen on vielä ratkaisematon ongelma ilman verkkoyhteyttä toimivassa laitteessa.

Tietoturvan kannalta käyttäjätietoja on arveluttavaa synkronoida laitteen muistiin, joten

sovellusta käynnistettäessä kirjautumisvaiheessa verkkoyhteys on oltava.

34

7 JOHTOPÄÄTÖKSET

Euroopan unionin alueella radiotaajuisten etätunnistustekniikoiden käyttöönotolle

nautaeläinten merkinnässä on näytetty vihreää valoa vuoden 2007 lopulla hyväksytyn

elektronisen korvamerkin myötä. Perinteinen korvamerkki säilyttänee asemansa vielä jonkin

aikaa, kun elektronisen korvamerkin hyödyntämiseen ei ole tarjolla ratkaisuja. Korvamerkin

ongelmat ovat kuitenkin selkeästi tiedostettu ja tässä opinnäytetöissä tuotiin esille korvaavia

tulevaisuuden ratkaisuja sekä etsittiin kokemuksia niiden käytöstä.

Maatalouden laskentakeskuksella on toistaiseksi vankkumaton asema keskitetyn kansallisen

nautarekisterin ylläpitäjänä ja sen liityntöjen tuottajana. Tilakohtaisten ohjelmistojen

innovaatioille on kuitenkin vielä tilaa. Eläinten seuranta- ja hallintajärjestelmä NeuroCattle

toteutettiin aluksi lihakarjallisten tarpeita varten, mutta kaiken potentiaalin elektronisesta

merkinnästä saadakseen on tavoiteltava järjestelmän käytön laajentamista koko

tuotantoketjuun. Tämä vaatii vielä kehitystyötä ja ennakkoluulotonta asennetta karjatalouden

eri toimijoiden keskuudessa.

Tässä opinnäytetyössä tavoitteena oli luoda mobiili liityntä NeuroCattle-järjestelmään.

Perustoimintojen osalta järjestelmätestausvalmiista liitynnästä pyrittiin toteuttamaan

ylläpidettävä automaattisten päivitysten sekä kieliversioinnin ja sen joidenkin laajennusten

avulla. Sovellusohjelmoinnin kannalta ylläpidettävyyttä lisää tämä opinnäytetyö

dokumentoinnin osana.

Käytettävyyttä painotettiin toteutusmäärittelyssä mm. haastavien olosuhteiden vuoksi.

Käytettävyyttä ei tässä opinnäytetyössä testattu, mutta tuotiin esille käytettävyyden teoriaa,

jonka pohjalta sitä pyrittiin kehittämään mobiilissa liitynnässä. Teoriatasolla käytettävyyden

näkökulman tuomisessa sovelluskehitykseen onnistuttiin, mutta mobiilin liitynnän

kokonaiskäytettävyys ratkeaa vasta kunnollisissa kenttätesteissä.

35

Opinnäytteen tilaaja jatkaa järjestelmän ja mobiilin liitynnän jatkokehitystä.

Mobiilisovelluksen osalta jatkokehitystä vaatii vielä verkkoyhteyden vikasietoisuuden

kehittäminen. Täydelliseen vikasietoisuuteen ei liene mahdollisuutta päästä, mutta tällöin

täytyy kehittää vikaantumisen estoa. Esimerkiksi varmentavien yhteyksien käyttöä kannattaa

harkita. Myös taaksepäinyhteensopivuuteen kannattaa jatkokehityksessä kiinnittää enemmän

huomiota ja miettiä rajapintoja yksilöintitietoon.

Jatkokehityskohteena toteutuu varmasti jatkuva järjestelmätestaus, mutta henkilökohtaisesti

myös käytettävyyden kunnollinen testaaminen kiinnostaisi. Testitulokset kertoisivat miten

kehityksessä onnistuttiin tuomaan teoria käytäntöön ja parantamaan sitä kautta yhtä

sovelluskehityksen tärkeintä osa-aluetta.

Itselleni sovelluskehitys mobiililaitteelle oli haastavaa ja mielenkiintoista. .NET Frameworkin

rakenne ja sen laajat mahdollisuudet avautuivat arkkitehtuurin taustoja tutkiessa ja sovellusta

kehitettäessä. Tilaajan kanssa tehdyn toteutusmäärittelyn kohdat olivat osin haastaviakin,

mutta ratkaisujen löytyminen antoi onnistumisen elämyksiä. Nämä kohdat ja ratkaisut ovat

ammattimaisen sovelluskehityksen kannalta erityisen oleellisia ja eivätkä varmasti unohdu

tulevaisuuden ohjelmistoprojekteissa.

36

LÄHTEET

B’Far, Reza. 2005. Mobile Computing Principles. Designing and Developing Mobile

Applications with UML and XML. Cambridge: Cambridge University Press.

Bunge, Robert; Chung, Sam; Endicott-Popovsky, Barbara; McLane, Don. 2008. An

Operational Framework for Service Oriented Architecture Network Security. WWW-

dokumentti. Saatavissa

http://csdl2.computer.org/comp/proceedings/hicss/2008/3075/00/30750312.pdf. Luettu

12.4.2008.

Burnett, Brinström, Nilsson. 2003. Perspectives on Multimedia, Communication, Media and

Information Technology. Wiley and Sons, Ltd.

Evira. 2008. Nautaeläinten merkitseminen ja rekisteröinti. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.evira.fi/portal/fi/elaimet_ja_terveys/merkitseminen_ja_rekister__inti/nautaelaimet/

. Luettu 7.5.2008.

Finfood. 1997. MMM: yksi korvamerkki naudoille riittää. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.terveyttakasviksilla.fi/finfood/finnfoo1.nsf/uutisetetusivulle/18582D99ADA06F6

AC22564100033232F. Luettu 7.5.2008.

Flink, Tommi. 2001. Siirtyminen monitasoarkkitehtuuriin: Microsoft .NET:n tarjoamat

mahdollisuudet. Jyväskylän yliopisto.

ITViikko. 2005. Karjatilan isäntä satsaa nautarekisteriin. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.itviikko.fi/page.php?page_id=46&news_id=200525056. Luettu 7.5.2008.

Kuutti, Ville. 2003. Käytettävyys, suunnittelu ja arviointi. Saarijärvi: Gummerus Kirjapaino

Oy.

RFID Journal. 2007. RFID Tattoos for Livestock. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.rfidjournal.com/magazine/article/3079. Luettu 7.5.2008.

Salmenperä, Mikko. 2004. SOAP, WSDL ja UDDI. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://www.ac.tut.fi/aci/courses/7601050/SOAP,%20WSDL%20ja%20UDDI.pdf. Luettu

12.4.2008.

ScoringSystem. 2005. First RFID Bolus Used in Panama’s Cattle Industry. WWW-

dokumentti. Saatavissa:

http://www.scoringsystem.com/scoringsystem/sandbox/content/pr_020905.html. Luettu

7.5.2008.

37

Tisseghem, Patrick; Uyttersprot, Wim. 2001. Introducing the Microsoft .NET Framework.

WWW-dokumentti. Saatavissa: http://www.u2u.be/Res/Article.aspx?ART=msdnetframe.

Luettu 11.5.2008.

Wikipedia. 2008a. RFID. WWW-dokumentti. Saatavissa: http://fi.wikipedia.org/wiki/RFID.

Luettu 7.5.2008.

Wikipedia. 2008b. Bluetooth. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Bluetooth. Luettu 7.5.2008.

Wikipedia. 2008c. Hajautustaulu. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Hajautustaulu. Luettu 12.4.2008.

Wikipedia. 2008d. XML. WWW-dokumentti. Saatavissa: http://fi.wikipedia.org/wiki/XML.

Luettu 12.4.2008.

Wikipedia. 2008e. .NET. WWW-dokumentti. Saatavissa: http://fi.wikipedia.org/wiki/.NET.

Luettu 11.5.20008.

Wikipedia. 2008f. Web Service. WWW-dokumentti. Saatavissa:

http://fi.wikipedia.org/wiki/Web_service. Luettu 11.5.20008.