hoe houd ik mijn sensor-systeem beheersbaar en betrouwbaar?

HOE HOUD IK MIJN SENSOR-SYSTEEM
BEHEERSBAAR EN BETROUWBAAR?
Jan stegenga, research engineer bij Stichting INCAS3
Sensor netwerken
• Problemen:
•
•
•
•
•
•
Overzicht - veel sensoren in veld
Interpretatie van afwijkende data
Betrouwbaarheid van data
Betrouwbaarheid van communicatie
Herconfigureerbaar of herprogrammeerbaar
Beperkte energie
• Sensor >95% van tijd onbereikbaar
• Beperkte bandbreedte
Three mile island
3
INCAS
benadering
• Sensoren leveren hoogwaardige informatie
• Minder gegevens, die meer zeggen
• Sensor monitort zichzelf
• Energie, temperatuur, luchtvochtigheid, trilling
• Statistisch verband tussen metingen en historische ontwikkeling
• Corrigeert waar mogelijk
• Sensoren monitoren elkaar
• Medewerkers monitoren het monitoringssysteem
• Deels geautomatiseerd
Opbouw seminar
• Applicaties van onze ideeën
• Details op verschillende niveau’s in het systeem
• Hardware tot backend
• Modellen om anomaliën te detecteren
De applicaties
• RWQM
• EcoWatch
• Distrisense
• ESI
De applicaties - RWQM
• Waterkwaliteit
• Turbiditeit, flow, temperatuur, conductiviteit, pH, DO, ORP
• Gammastraling
• Concentratie van isotopen: 40K, 232Th, 238U
• Opgebouwd uit off-the-shelve componenten
De applicaties - EcoWatch
• Optisch systeem voor monitoring oppervlaktewater
• CHLa, CPC, SPM, Kdl
• Volledig eigen ontwerp
• linux os
De applicaties - DistriSense
• Drinkwater monitoring systeem
• Meet druk, stroomsnelheid en
temperatuur
• Cost of ownership
• LoRa
• >99.5% in slaapmodus
De applicaties - ESI
• Herkennen van omgevingsgeluiden
• menselijke belevenis
Systeem ontwerp
Sensor node hardware ontwerp
• Toevoegen van extra sensoren
• Zoals: luchtvochtigheid, temperatuur
• Monitoren van signalen
• Zoals: voedingsspanning(en), stroomverbruik
• Toevoegen van ‘actuatoren’
• Zelf-calibratie mogelijkheid door toevoegen DAC
• Vermijden van single-point-of-failure
Sensor node embedded software
• Verschillende boot mogelijkheden
• Fysiek separaat, known-good
• Top level code kunnen aanpassen
• Escape routine(s)
• watchdogs toevoegen
• Maximale duur meetcyclus
• 1x per dag nieuwe configuratie downloaden
• remote toegang tot systeem mogelijk maken
(Uit: Broenink, mikroniek, 2014)
Data server en monitoring server
• Infrastructuur om bereikbaarheid en status van remote apparatuur te
testen
• Alerts per mail, sms etc.
• Uitbreidbaar met plugins
• Python geschreven toevoegingen
The Industry Standard In IT Infrastructure Monitoring
Data monitoring – verder dan valideren
(Uit: Broenink, mikroniek, 2014)
Data monitoring – verder dan valideren
• Structuur uitbuiten
• Generiek vs specifiek
• Temporeel:
1
• Dagelijkse patronen
• Spatieel
• Diffusieprocessen
• Pijpnetwerken
2
3
4
Temporeel
Adaptatiefase
• Recursive LS
• Ook op MCU
Zonder
adaptatie
Voorspelling
Spatieel
• Statische oplossing
• Gelijkertijd meten
P,F
P,F
P,F
• Generiek
• Mazen
P,F
P,F
P,F
P,F
P,F
P,F
P,F
P,F
P,F
Spatieel
1
• Neural netwerk
2
• Leert Kirchhofwetten
• én 2e orde verbanden
3
First principles modelintegratie
• GIS
• Dynamisch model
• Semi real time
Conclusies
• Op zeer veel niveau’s
• Belangrijk om de gehele keten inzichtelijk te hebben
• Alle ingrepen vormen zelf ook risico’s
• Complexiteit neemt toe
• Security
Vragen?
• Bezoek onze stand op 9A018
RWQM partner:
EcoWatch is funded by:
EcoWatch partners:
DistriSense is funded by:
DistriSense partners: