KELLER Nieuwsbrief

Communicatie wordt steeds belangrijker. Zowel tussen producten als tussen mensen. Met onze nieuwsbrief ontvang je iedere twee maanden onze nieuwsbrief. Kort en krachtig op de hoogte van wat onze zintuigen in de markt opgemerkt hebben.

KELLER in the bush - IoT waterstand-testproject in Kololo Game Reserve - Zuid Afrika

20200218 0000Te veel of te weinig water. In beide gevallen zijn watermanagement en watermeetsystemen van groot belang. Daarmee kun je zeggen dat de markten op dat gebied in Nederland en Zuid-Afrika overeenkomsten vertonen. Hier te veel, daar te weinig. En dat het logisch is dat de activiteiten van KELLER in Zuid-Afrika sinds 1 januari van dit jaar vanuit Nederland bestierd worden.

Want juist als er weinig water is, wil je heel nauwkeurig monitoren waar dat water heen gaat en wat ermee gebeurt. Zwitserse precisie maakt dan het verschil. Martijn Smit vloog begin dit jaar naar Zuid-Afrika en deed daar voor de eerste keer verslag van een project op het gebied van watermanagement. En dan niet zomaar watermanagement, maar op een manier waarop het beschikbaar zijn van water überhaupt, afhangt van een goede manier van meten. Hieronder lees je zijn relaas over dit project. En - niet onbelangrijk - over hoe dit systeem zich al binnen één dag bewees.

KaartDe avonturen bij Kololo
Kololo Game Reserve ligt in de buurt van Vaalwater, Limpopo (Zuid-Afrika) en beschikt over verschillende accommodaties, een goed restaurant en een zwembad. Kololo maakt deel uit van Welgevonden Game Reserve (een ‘big 5’ game reserve), maar met de specialiteit dat ‘the big 5’ niet in Kololo zelf verblijft. Dus in Kololo kun je vrij en veilig rondwandelen, fietsen en spelen. En tijdens je wandeling of fietstocht kun je toch gnoes, impala’s, kudu’s, wrattenzwijnen en zelfs giraffen spotten. Voor toegang tot Welgevonden Game Reserve heeft Kololo haar eigen toegangspoort.

Samengevat: een gezinsvriendelijk wildreservaat met eigen toegang tot ‘the big 5’, oftewel het beste van twee werelden.

Kololo ligt zeer afgelegen en is daarom zelfvoorzienend op het gebied van water en elektriciteit. Want hoewel men aangesloten is op het elektriciteitsnetwerk, is er voor back-updoeleinden een diesel-elektriciteitsgenerator stand-by. Het lokale elektriciteitsnetwerk valt namelijk zo nu en dan uit en zo een back-up is geen overbodige luxe.

Kololo’s watersysteem
Het watersysteem van Kololo bestaat uit drie hoofdonderdelen: een bron, acht verzameltanks en tenslotte, het leidingen- en slangenstelsel dat zorgt voor de distributie van het water naar de lodges, het restaurant en het zwembad.

De belangrijkste watertoevoer is een bron die zich op een diepte van 100 meter bevindt. Er is een boorgat gemaakt om het water te bereiken. De voorraad water in deze put is niet oneindig, dus is het belangrijk om het waterniveau te meten om de beschikbaarheid van het bronwater te kunnen voorspellen en het verbruik te managen.

Het water uit de put wordt opgepompt en door het leidingstelsel over een afstand van 1 km uiteindelijk in acht tanks van ieder 5.000 liter gepompt. Deze tanks dragen de naam ‘Jojo’s’ - naar de gelijknamige fabrikant van de tanks - en bevinden zich hoog op een heuvel. De Jojo’s fungeren als een buffer voor de watervoorraad. Vanaf de Jojo’s wordt het water - geholpen ​​door de zwaartekracht - via buizen heuvelafwaarts verdeeld naar de lodges, het restaurant en het zwembad.

20200218 0004Waterstanden meten
Het meten van het waterniveau in de Jojo’s is belangrijk om een ​​goed inzicht te krijgen in het actuele niveau. Dat niveau geeft aan wat de beschikbare voorraad gedurende een bepaalde periode zal zijn. In februari 2020 installeerde KELLER daarom een volledig niveaumeetsysteem in een van de Jojo’s. Alle acht Jojo’s zijn met elkaar verbonden, het niveau in één Jojo is dus representatief voor het niveau in alle Jojo’s. De metingen worden draadloos uitgelezen via een LoRa-netwerk.

KELLER heeft een breed scala aan zowel analoge als digitale niveausensoren. Naast de standaard gemeten parameters niveau en temperatuur kunnen de digitale niveausensoren optioneel zelfs geleidbaarheid meten. De gegevens worden opgeslagen in een database van KELLER’s KOLIBRI Cloud, en dus zijn na verloop van tijd ook historische gegevens beschikbaar, wat verder inzicht geeft in verbruik, lekkage enz.

FormuleHoe meet je waterstand met een druksensor?
Heb je ooit je oren gevoeld bij het duiken in water? Je voelt het gewicht van de waterkolom boven je. Het gewicht is een kracht die berekend kan worden met de formule F = m x g, waarbij m = massa en g = zwaartekracht. Omdat druk gelijk staat aan kracht per oppervlak, is het mogelijk om de vloeistofkolom te meten met een druksensor.

Als we de dichtheid van de vloeistof kennen, kunnen we de druk omzetten in een lengte (= vloeistofkolom) en als we de lengte, het oppervlak en de dichtheid van de vloeistof kennen, kunnen we de waarde van de meting omzetten in een volume in liters.

Draadloos LoRaWAN-gebaseerd systeem
Kololo is niet het grootste wildreservaat, maar wel een dusdanig groot gebied dat het te groot is voor bekabelde sensoren. Dit project is ideaal voor een ​​draadloze IoT*-oplossing, maar vanwege het feit dat Kololo zich op een erg afgelegen locatie bevindt, is er nauwelijks sprake van mobiele dekking. 4G en NB-IoT (d.w.z. geleverde netwerken) zijn niet beschikbaar, maar Kololo heeft wel toegang tot internet.

Een op LoRaWAN gebaseerd micronetwerk is de oplossing!

LoRaWAN is onderdeel van IoT, het internet der dingen*. Er zijn verschillende LoRa-systemen zoals Loriot, Sigfox en TTN (The Things Network). Het grote voordeel van TTN (The Things Network) is dat er gemakkelijk lokale dekking gecreëerd kan worden door het installeren van een TTN-compatibele gateway en deze te verbinden met het internet.

Een lora netwerkEen typisch lokaal LoRa-netwerk bestaat uit 3 basiselementen.

1. een (digitale) sensor of manometer

2. een LoRa-zender die de meetgegevens verzendt

3. een LoRa-gateway, de ontvanger - via ethernet of wifi met internet verbonden - waarmee de metingen worden verstuurd naar de KOLIBRI Cloud van KELLER.

In het geval van Kololo is de LoRa-gateway een Laird Sentrius-gateway en zijn de LoRa-zenders KELLER’s eigen ADT1 LoRa-modems. Op deze ADT1 is een KELLER Serie 36XW digitale niveausensor aangesloten, die druk - = waterniveau - en temperatuur meet.

De ADT1 haalt de niveaumeting op van de niveausensor en verzendt de gegevens, samen met luchtdruk en luchttemperatuur, naar de LoRa-gateway. Tenslotte stuurt de LoRa-gateway alle gegevens via internet door naar de KOLIBRI Cloud van KELLER waar de gegevens worden opgeslagen.

De doorgestuurde gegevens kunnen worden bekeken in de KOLIBRI Cloud webapp van KELLER, waarbij er nog veel meer functies beschikbaar zijn dan alleen het bekijken van gegevens. Zo kunnen gegevens onder meer worden geëxporteerd en afgedrukt, geconverteerd naar andere eenheden en zelfs het berekenen van de tankinhoud behoort tot de mogelijkheden.

LoRaWAN
LoRaWAN staat voor Long Range Wide Area Network: een energiebesparend netwerkcommunicatieprotocol voor draadloze toepassingen (in het bijzonder IoT). Met gegevenssnelheden van max. 50 kbit/s, is deze technologie ontworpen voor relatief eenvoudige gegevens, zoals meetwaarden van sensoren. LoRaWAN heeft een bereik van enkele kilometers en het signaal dringt ook door gebouwen heen.

Installatie
Stap 1
Installatie van de LoRa-gateway - in dit geval in het kantoor van de technisch manager - en registratie bij TTN (The Things Network).

Stap 2 Detectie van LoRa-ontvangst op de meetlocatie om te zien of het KELLER ADT1 LoRa-modem correct verbinding kan maken met de LoRa-gateway. Wanneer de gateway en de ADT1 goed met elkaar zijn verbonden, is de transmissie van de gegevens van de niveausensor naar het internet, en uiteindelijk naar de KOLIBRI Cloud van KELLER, verzekerd.

Stap 3 Het installeren van de ADT1 waarna de registratie in- en verbinding met het TTN-netwerk gebeurt.

Stap 4 De niveausensor PAA-36XW verbinden met het ADT1 LoRa-modem en deze in/bovenop de tank installeren.

20200218 0001Installatie en configuratie nam enige tijd in beslag omdat het vinden van het juiste zendvermogen in dit geval extra nauwkeurig moet gebeuren. De afgelegen locatie maakt het wisselen van batterijen een klus die liever niet te vaak gedaan moet worden. Na installatie en configuratie startte het systeem met elk uur te meten.

De volgende dag lieten de eerste metingen een aflopende grafiek zien. Analyse van het verschil tussen twee metingen gedurende de nacht toonde een verschil van ca. 100 liter per uur. Een dergelijke hoeveelheid in de nacht was aanleiding tot onderzoek! Een lek leek de enige logische oorzaak. Een inspectie bij de tanks toonde de lekkage: een van de pijpdraden was gedeeltelijk uit de verdeeldoos getrokken. Zo bewees het systeem zichzelf al na één dag!

Het systeem kan worden uitgebreid met een KELLER 26X digitale niveausensor voor in het boorgat, om inzicht te krijgen in de basiswatervoorraad.

Kololo’s elektriciteitsnetwerk
Kololo is aangesloten op een elektriciteitsnetwerk, maar het kan gebeuren dat de stroom uitvalt. Om op die momenten een back-up te hebben, heeft Kololo een dieselelektriciteitsgenerator.

Het gebeurt soms dat diesel tanks niet goed gereinigd worden waardoor water in de diesel komt. Ook kan het voorkomen dat diesel wordt gestolen en om de diefstal te maskeren, wordt de weggenomen hoeveelheid diesel soms gecompenseerd met water. In een generator kan water in de diesel grote schade veroorzaken, met hoge reparatiekosten tot gevolg, en dus catastrofaal zijn. Aangezien een LoRa-systeem niet sneller dan eenmaal per vijftien minuten kan meten, kan detectie van verandering in dieselniveau niet altijd snel genoeg plaats vinden als het niveau binnen 15 minuten wordt gecompenseerd met water.

De aanwezigheid van water in de diesel kan echter wel worden vastgesteld op basis van een geleidbaarheidsmeting. Water is immers zwaarder dan diesel en water heeft ook een andere geleidbaarheid dan diesel. De verandering in geleidbaarheidswaarde is dus een indicatie dat er water in de diesel aanwezig kan zijn.De KELLER 36XiW CTD-serie is een digitale gecombineerde niveau-/geleidbaarheidssensor. Met deze sensor kunnen we veranderingen in niveau én geleidbaarheid detecteren en dus veranderingen in de samenstelling van het mengsel.

* Internet of Things: virtueel netwerk van objecten, met als doel de manier waarop ze met elkaar en met mensen werken te verbeteren. Informatie van sensoren, software en menselijke invoer wordt aan het netwerk verstrekt en kan worden gebruikt om de gedetecteerde situatie te verbeteren. Toepassingen voor slimme fabrieken en Industrie 4.0 zijn voorbeelden die op dergelijke IoT-netwerken vertrouwen.

 

Nieuwsbriefarchief