Brabant Water wil met behulp van Radio Frequency Identification (RFID) beter inzicht krijgen in het drinkwaternet. Met RFID kan inzichtelijk worden gemaakt waar individuele onderdelen zich bevinden, zowel in de logistieke keten als in het distributienet. Uit drie Proof of Concepts blijkt zowel de registratie van het logistieke proces als het automatisch koppelen van gegevens bij het inmeten technisch haalbaar. Met deze twee technieken is het mogelijk om gedetailleerdere en betrouwbaardere data van de assets te krijgen. Dit wordt nu verder uitgewerkt.
Afbeelding 1. Het drinkwaternet van de toekomst
Om het drinkwaternet toekomstbestendig te maken heeft Brabant Water de volgende ambities:
• Een robuust primair distributienet van hoge kwaliteit met een lage faalkans. Dit is voorzien van een configuratie van afsluiters, waarbij het effect van storingen zo klein mogelijk is.
• Een gemakkelijk uit te breiden secundair net met een dubbelzijdige voeding en een structuur waarbij uitval slechts een beperkt effect heeft.
• Een zo slank en flexibel mogelijk tertiair net dat is afgestemd op het verwachte gebruik.
Het ‘Drinkwaternet van de toekomst’ kenmerkt zich bij Brabant Water bovendien door een sterke focus op verbetering en vernieuwing, waarin ook ruimte is om te experimenteren en innoveren. Daarom wil Brabant Water haar drinkwaternet voorzien van Radio Frequency Identification (RFID).RFID is een voorbeeld van een innovatie die kan bijdragen bij een distributienet met een lage faalkans (zie afbeelding 2). Met RFID wordt het technisch mogelijk om inzichtelijk te maken waar elk individueel onderdeel van het drinkwaternet zich bevindt, zowel in de logistieke keten als in het distributienet. Hiermee is een transparante keten, van productie tot en met recycling of upcycling van materialen, in te richten.
Afbeelding 2. illustratie werking RFID
Wat is RFID?
Radio Frequency Identification is een bestaande technologie waarmee objecten met unieke RFID-tags via radiosignalen geïdentificeerd en gevolgd worden. Deze technologie wordt onder andere al toegepast in kledinglabels. Een tag bestaat uit een chip en een antenne en kan met behulp van een RFID-reader worden uitgelezen.
RFID tags kunnen passief of actief zijn. Passieve tags dragen alleen informatie, bijvoorbeeld een uniek nummer. Actieve tags kunnen ook sensorische waarnemingen opslaan. Door middel van een reader of een portal kunnen tags op materialen in grote hoeveelheden tegelijk worden uitgelezen. De ontwikkelingen op RFID-gebied gaan snel en deze markt groeit snel. De mogelijke toepassingen van RFID zijn voor Brabant Water en andere drinkwaterbedrijven erg interessant. In samenwerking met een onafhankelijke adviseur (Ferm RFID Solutions) zijn de mogelijkheden onderzocht.
Uitgangspunt bij het gebruik van RFID-toepassingen is aansluiting bij de RFID-wereldstandaard. Dit heeft als voordeel dat gebruik gemaakt kan worden van de innovatieve kracht van de markt (open standaard) en voorkomt afhankelijkheid van één leverancier.
Proof of Concept-studie (PoC)
RFID wordt nog niet standaard toegepast in de drinkwatersector of de ondergrondse infrastructuur in het algemeen. De toepassingen van RFID zijn veelbelovend, maar de technische haalbaarheid in deze sector is nog nooit aangetoond. Daarom zijn drie technische haalbaarheidsstudies (Proof of Concept, PoC’s) uitgevoerd. De PoC’s richten zich op:
- Het logistieke proces; het volgen van fabrikant tot de plaatsing van de watermeter bij de klant.
- Inmeten; inmeten en registreren van individuele objecten in de grond bij een open sleuf.
- Verkenmerking vervangen; het terugvinden van individuele objecten in de grond bij gesloten sleuf.
De resultaten van deze drie PoC’s zijn in de volgende paragrafen beschreven.
PoC logistieke proces
In deze PoC is getest of RFID gebruikt kan worden om de logistieke keten van een watermeter te volgen. Met RFID zijn de watermeters in de logistieke keten constant te traceren. Dit voorkomt potentieel het kwijtraken van watermeters.
De test bestond uit een aantal onderdelen:
Portal:
- Hoofdmagazijn Veghel: in-/uitregistratie door middel van een portal bij de ingang van het hoofdmagazijn
Handreader:
- Regiomagazijn Breda: in-/uitregistratie door middel van handreader
- Bij klant: registratie plaatsing van watermeters door middel van handreader
Afbeelding 3. Antennes van de Portal bij de proefopstelling
In het magazijn in Veghel is een tijdelijke portal opgebouwd, waarbij de readers zo zijn geplaatst dat deze makkelijk te verstellen zijn. Met deze opstelling is getest of alle watermeters geregistreerd worden op het moment dat ze het magazijn binnen komen of verlaten. In een definitieve oplossing is een robuustere opstelling gewenst, waarmee de antennes beter beschermd zijn tegen stoten van buitenaf. Omdat de watermeters die Brabant Water gebruikt bestaan uit veel metaal, is gekozen om ook de dozen te voorzien van tags. Metaal houdt de RFID signalen namelijk tegen. Softwarematig is een relatie gelegd tussen de watermeters die in de doos aanwezig zijn en de doos zelf. Met de relatie was het dus mogelijk om door het uitlezen van de RFID op de doos, de individuele watermeter te volgen in de logistieke keten.
In de test is een volle pallet met watermeters gebruikt. Op één pallet zijn 30 dozen geplaatst, met ieder tien watermeters. Voor de registratie bij de ingang van het magazijn is gebruik gemaakt van de RFID-tags van de doos.
Portal
Diverse variaties in omstandigheden hebben invloed op de accuratesse van de scan van de portal. Daarom zijn er diverse variabelen getest. De belangrijkste hiervan zijn de verschillende palletwagens, de positie van de palletwagen in de portal en het type antenne.
In tabel 1 zijn de resultaten van één serie testen weergegeven. Hierbij was de snelheid normaal en werd door het midden gereden.
Afbeelding 4. Proefopstelling portal in magazijn
Resultaten per palletwagen
Brabant Water gebruikt verschillende palletwagens. Omdat de vorm van de palletwagen invloed kan hebben op de resultaten van de scan van de RFID-tags, is er getest met diverse palletwagens.
Zoals in onderstaande tabel te zien is, zijn de resultaten het beste met palletwagen type 7. Met de andere palletwagens zijn alle dozen ingelezen, maar werd dit regelmatig slechts één keer uitgelezen. Het risico dat een doos een keer niet gelezen wordt is dus wel groter, maar gezien het grote aantal testen blijkt dit in de praktijk niet voor te komen.
Tabel 1. Resultaten aantal keren dat een specifieke doos is gelezen door de antenne met de diverse palletwagens
Resultaten per kant
De palletwagen rijdt normaal gesproken door het midden van de portal, maar dit hoeft niet altijd. Daarom is er ook getest met een situatie waarbij de palletwagen aan de linker- of rechterkant van de portal naar binnen rijdt. Door het midden rijden blijkt het meest betrouwbaar, maar ook langs de zijkanten werden de pallets ingelezen.
Resultaten per antenne
Er zijn verschillende typen antenne die RFID-tags kunnen uitlezen. Het belangrijkste onderscheid is of een antenne circulair of polair georiënteerd is. Circulair heeft als voordeel dat de oriëntatie van de tag niet van belang is. Bij lineaire polarisatie is de leesafstand langer, maar is de oriëntatie wel van belang.
De meeste tests zijn met een Motorola AN480-antenne (circulair) uitgevoerd. De Invengo AF26 en AF35 (beide circulair) zijn één dag getest. Tijdens het testen bleek dat het aantal keer dat een doos gelezen wordt per doos varieerde tussen de circulaire of polaire techniek. Het is echter niet zo dat een bepaald type antenne significant beter presteert. Bij deze test is gezien de beperkte tijd dat de antennes beschikbaar waren, minder tijd gestoken in de afstemming tussen de tag en de antenne. Mogelijk kunnen de resultaten geoptimaliseerd worden door de tags, antennes en het object dat geregistreerd moet worden beter op elkaar af te stemmen.
Conclusie portal
De conclusie is dat het technisch mogelijk is om in alle gevallen alle dozen te lezen en dus alle watermeters te registreren via een portal. Dit is gebaseerd op in totaal 282 tests met de portal. Voorwaarde is wel dat de dozen op voldoende afstand van de metalen plaat van de palletwagen worden gehouden. Dit is met een eenvoudige afstandhouder van drie centimeter te realiseren. Tussen de verschillende palletwagens zijn duidelijke verschillen. Er is wel vervolgonderzoek nodig per artikel dat gebruikt wordt. Bijvoorbeeld naar welke tag het beste gebruikt kan worden en welk portal het meest geschrikt is om objecten te lezen.
Handreader
De handreader is getest op de mogelijkheid om artikelen te registreren, zowel in het veld als in het magazijn. De handreader is gekoppeld aan een applicatie op een smartphone. In de praktijk blijkt dit in bijna alle gevallen goed te werken. De tests zijn uitgevoerd onder verschillende omstandigheden: in de buurt van zendmasten en hoogspanningsmasten, binnen- en buitenshuis.
- De applicatie werkt alleen als er ook een internetverbinding aanwezig is. Voor de PoC-fase was dit eenvoudig (en dus goedkoop) te implementeren. In de definitieve fase moet een verbinding geen voorwaarde zijn voor de werking, dus is een tijdelijke (offline) opslag van gegevens nodig.
- De RFID-reader was via de 3,5 mm-jackplug verbonden met de telefoon. De telefoon raakt hierbij ontregeld als er gelijktijdig ook gebeld wordt. Waarschijnlijk is dit moeilijk softwarematig op te lossen, omdat de oorzaak in het besturingssysteem zit. Overigens is het ook mogelijk om de smartphone door middel van bluetooth of USB te verbinden met de reader.
Conclusie handreader
Het is technisch haalbaar om de watermeters met de handreader te lezen. Dit lezen kan gekoppeld worden aan een database. Dit geeft inzicht in waar in de keten objecten zich bevinden.
Conclusie logistiek proces
Zowel de portal als de handreader kan gebruikt worden om watermeters en andere objecten te registreren. Door deze twee toepassingen is het mogelijk om objecten gedurende de gehele keten te volgen.
PoC Inmeten
Momenteel worden leidingen bij aanleg met GPS ingemeten. Hierbij worden punten gemeten van de leiding en van de appendages. Per meetpunt moet op de GPS-apparatuur met een dropdown-menu aangegeven worden welk object ingemeten wordt.Door RFID te koppelen aan GPS is het mogelijk om tijdens het inmeten op te slaan welk individueel object ingemeten wordt. Een dropdown-menu is dus niet meer nodig en de informatie is specifieker. In de oude situatie wordt alleen opgeslagen dat een bepaald punt bijvoorbeeld een afsluiter is. Met RFID wordt het technisch eenvoudiger om bij te houden welke specifieke afsluiter zich waar bevindt, met bijbehorende productie- en gebruiksgegevens. Dit is voor alle individuele objecten mogelijk.
Als blijkt dat een bepaalde partij na plaatsing problemen vertoont, dan kan deze doelgericht vervangen worden. Momenteel is dit niet mogelijk, omdat onbekend is welke afsluiter waar geplaatst is.
Ook biedt deze werkwijze mogelijkheden voor het assetmanagement. Zo kunnen storingen op een veel gedetailleerder niveau worden gevolgd en deze statistieken worden gebruikt om de faalkans te berekenen. Nu worden grote groepen die alleen onderscheiden worden op materiaal, diameter en aanlegjaar meegenomen. Bij individuele registratie is het mogelijk om storingen te koppelen aan een specifieke productiebatch bij een fabrikant.
In deze PoC is aangetoond dat het technisch mogelijk is om tijdens het inmeten individuele informatie van een appendage of leiding uit te lezen en op te slaan.
PoC Verkenmerking vervangen
Wanneer een sleuf weer dicht is, is het soms lastig om bijvoorbeeld een afsluiter terug te vinden. Aangezien RFID op afstand uit te lezen is en ook de sterkte van het signaal gemeten kan worden, is dit potentieel een manier om afsluiters in het veld terug te vinden. Met GIS-informatie en GPS zou dan de locatie van de afsluiter tot op enkele meters benaderd kunnen worden. Vanaf hier zou men met behulp van een RFID-reader de specifieke afsluiter moeten vinden.
Conclusie
Technisch gezien is het goed mogelijk om RFID te gebruiken om onderdelen van het distributienet te volgen tijdens het gehele logistieke proces, vanaf het moment dat een product ‘geboren’ wordt totdat de leiding de grond in gaat en ingemeten wordt. Dit biedt veel mogelijkheden om specifiekere informatie van de onderdelen vast te leggen, zonder dat dit meer werk in de sleuf oplevert. Dit wordt verder uitgewerkt in het samenwerkingsverband Citadel (zie kader).
|
Doorontwikkeling tot branchebreed product via Platform Innovatie Drinkwater (PID) Niet alleen Brabant Water werkt met RFID. Het Platform Innovatie Drinkwater (PID) heeft de volgende visie vastgelegd: “Het vastleggen en delen van data op onderdeelniveau is noodzakelijk om de kwaliteit van de gehele keten te verhogen, de leveringszekerheid voor de klant te verbeteren en kosten over de gehele levensduur te verlagen.” Om dit te bewerkstelligen werken vele bedrijven samen om het dataplatform Citadel te ontwikkelen. Citadel dient als intermedium tussen de partijen die de data genereren bij de productie of het samenstellen van het product, de partijen die de data vastleggen in het realisatieproces en de partijen die de data gebruiken voor hun assetmanagement en vice versa. Hoe dit in de praktijk gaat, is hier te zien: https://vimeo.com/251378551. |
Een interessant gegeven is dat 80% van ons drinkwater thuis wordt verbruikt. Daar ligt een enorme uitdaging, maar ook een kans om echt verschil te maken. Door slimmer om te gaan met de distributie van water, kunnen we helpen om het verbruik te verminderen zonder dat we daar veel van merken. Dit zou niet alleen helpen om onze waterbronnen te sparen, maar ook de druk op het systeem tijdens droge perioden verlagen.
Dit gaat verder dan alleen maar korter douchen; het gaat om een bewuste verandering in ons dagelijks leven om ervoor te zorgen dat er genoeg water is voor iedereen. Iemand iets gunnen. Beginnen met het nadenken over de oplossingen menukaart ook met water zoals we dat met energie doen - waar kunnen we besparen, hoe kunnen we efficiënter zijn, en hoe kunnen we ons aanpassen aan nieuwe omstandigheden?
Er is geen eenduidige oplossing voor het probleem, en additionele productie levert ons op langere termijn niets op. Misschien is het tijd om deze uitdaging aan te gaan en te kijken naar hoe we thuis ons watergebruik kunnen optimaliseren.