Autonome systemer og IoT

Programmerer smarte sensorer og måleplattformer

Forskergruppen har 9 forskere og utviklere ved hovedkontoret i Bergen. Gruppen har spesialkompetanse på HW- og SW-utvikling for smarte sensorer og måleplattformer (f.eks. overflatedroner), sensornettverk og systemintegrasjon. Gruppen har også god kompetanse og erfaring med marine måleplattformer, løsninger for prosessindustrien (inkl. olje & gass), og systemer for offentlig infrastruktur (ITS, PropTech, Smarte byer, etc.).

Gruppen har både kompetanse og motivasjon for å levere løsninger som adresserer kritiske behov knyttet til kostnadsreduksjon, økt effektivitet og bedre sikkerhet.

Kontaktperson

Anders Vahlin

Autonome systemer og IoT Forskningsleder Autonome systemer og IoT - Bergen

jvah@norceresearch.no

Forskergruppen har spesialkompetanse på implementering av systemer med akustikk og elektromagnetisme som måleteknologi. Løsningene inkluderer en rekke kompetanseområder som er nærmere beskrevet nedenfor.

Tingenes Internett

Tingenes internett (IoT) er nettverk som gjør det mulig for enheter å utveksle data med andre enheter og systemer over internett. Maskin-til-maskin (M2M) kommunikasjon er ikke noe nytt, men smarte og rimelige sensorer og bedre kommunikasjonsløsninger i kombinasjon med skybaserte plattformer og kunstig intelligens, har gitt en kraftig vekst for IoT-anvendelser. NORCE arbeider hovedsakelig med industriell IoT, spesielt i tilknytning til instrumentering og smarte sensorer med intern signalbehandling og samhandling med skyteknologi for avansert dataanalyse, visualisering og automasjon. Typiske anvendelser for industriell IoT er smart produksjon (Industri 4.0), automatisk prosesskontroll, preventivt og prediktivt vedlikehold, smart transport og logistikk, smarte byer og energisystemer. Gruppen har også spesialkompetanse på marine IoT-løsninger. NORCE har kompetanse innen mange IoT-relaterte fagområder, og er involvert i mange prosjekter hvor IoT er en viktig del av systemdesign og innovasjon.

NORCE har bidratt til utviklingen av flere IoT-løsninger som sporing av utstyr, prosesskontroll og miljøovervåkning. Våre forskere har opparbeidet omfattende kompetanse og erfaring på smarte sensorer som er basert på nye standarder og innovativ design. Vi har etablert en fleksibel plattform for utvikling av konkurransedyktige løsninger.

Smarte sensorer

Samhandling mellom maskiner er avgjørende i det digitale skiftet, og smarte maskiner er avhengig av smarte sensorer for å kunne observere tilstander og omgivelser. Miniatyrisering og økt prosessorkraft gjør at små og billige sensorer kan utføre krevende signalbehandling, og samhandle med andre sensorer og datakilder for å gi en god beskrivelse av hva de observerer. Sensorer i nettverk (sensor fusion) forbedrer både datakvaliteten og påliteligheten, og åpner for distribuerte målesystemer og maskinlæring.

Trådløse sensorer er enklere å ettermontere i eksisterende produksjonsanlegg, og i områder som mangler infrastruktur. Installasjonskostnadene blir derfor mye lavere enn for tradisjonelle målemetoder. Effektiv signalbehandling og dataoverføring gir batterilevetid på flere år, og adaptive målealgoritmer kan sikre høy ytelse ved behov og likevel sørge før lavt gjennomsnittlig effektforbruk.

Sanntids analyse av sensordata i kombinasjon med historiske data og annen online informasjon, gir mer pålitelig estimat for fremtidige hendelser. Tilstandsbasert vedlikehold og prosessoptimalisering kan derfor redusere risikoen for kritiske hendelser og uønsket miljøpåvirkning, og samtidig gi mer kosteffektiv drift. Maskinlæring basert på store datamengder kan identifisere fenomener som er umulig å oppdage manuelt, og derfor gi helt nye muligheter for å utnytte tilgjengelig informasjon både fra egne datakilder og andre databaser.

Eksempler på prosjekter og målesystemer

Autonome overflatefarkoster

Gruppen har lang erfaring med utvikling, konstruksjon, instrumentering, og operasjonell bruk av marine autonome overflatefarkoster (ASV). Disse farkostene lar oss utføre målinger i fjerntliggende områder over lang tid med en lav operasjonell kostnad, for eksempel en bøye for målinger på is (ICEX).

I løpet av 2000-tallet utviklet gruppen en vinddrevet ASV, Seilbøyen, en 2 m lang seilbåt som kan operere på det åpne havet i flere måneder i strekk. Seilbøyen er kommersialisert gjennom selskapet Offshore Sensing (http://www.sailbuoy.no/).

Fangstmåler er et instrument som ble utviklet fra 1996 til 2014, med utgangspunkt i teknologi fra flerfase måleteknologi for olje og gass. Ved hjelp av de samme elektromagnetiske prinsippene som ble brukt til å måle «olje-i-vann», kunne en måle «fisk-i-vann». De konvensjonelle metodene for å måle fangsten var svært unøyaktige, og formålet med instrumentet var både å gi bedre nøyaktighet og sanntidsmålinger for å sikre at ikke fiskekvoten ble overskredet. Utviklingen krevde tett samarbeid mellom flere ulike disipliner, fra elektronikk, programvare utvikling, mekanisk design og produksjon, til modellering, kartlegging av de biofysiske egenskapene til de ulike fiskeartene, statistisk analyse og usikkerhetsberegninger. Flere generasjoner av instrumentet ble utviklet og testet på kommersielle fiskefartøy, med støtte fra blant annet Fiskeridirektoratet, NFR, Innovasjon Norge og fiskerederier.

NISEP er et komplett instrument for å måle permeabilitet i kjerneprøver fra olje-reservoar, og tre generasjoner har blitt utviklet, fra 1993 og frem til 2019. Det har blitt solgt til kunder over hele verden, og antall system levert nærmer seg 50. Instrumentet består av en kompakt to-fase separator med et ultralyd-basert nivåmålesystem, som gir volumene av olje og vann i separatoren. Utstyret er sertifisert for 700 bar og 150°C. En PC basert kontrollenhet inneholder elektronikk, programvare for signalprosessering og kommunikasjonsgrensesnitt. Et moderne grafisk brukergrensesnitt kan kobles til over Ethernet og har funksjonalitet for å vise og logge målinger, og gjøre konfigurasjon og kalibrering, også fra en fjern lokasjon.

Aktiv og passiv undervannsakustikk

Gruppen har lang erfaring med akustiske målinger til marine applikasjoner. Ved hjelp av passiv akustikk har vi blant annet detektert og identifisert marine pattedyr, lyttet etter gasslekkasjer, og tilstandsmonitorert roterende subsea maskineri. Vi har brukt aktiv akustikk til blant annet å detektere gasslekkasjer i vann, måle strømning og turbulens i lukkede oppdrettsanlegg, og fordelingen av biomasse i oppdrettsanlegg.

Ved bruk av ekkolodd på autonome overflatefarkoster har vi gjort fiskeleting, målt fordeling av raudåte ved våroppblomstringen, og målt fiskeegg og larver i gytesesongen. I de antarktiske sommersesongene i 2019-2021 har vi brukt Seilbøyen med ekkolodd og autonom prosessering til å detektere Antarktisk krill for sanntidsrapportering til sluttbruker.

Gruppen er sterkt involvert i undervannskommunikasjon og sensornettverk for marine applikasjoner gjennom deltagelse i SFI Smart Ocean (link til senterets hjemmeside). Kjernekompetanse på energieffektiv kommunikasjon og ombordprosessering er noe av gruppens bidrag.

KelvinProbe

Kelvinproben (Field Kelvin Probe - FKP) gir direkte og indirekte deteksjon av skjult korrosjon. Den kan brukes i felt for kvalitetskontroll av ubehandlede og overflatebehandlede metaller, inspeksjon av skjult korrosjon under maling, og korrosjon på innsiden av rør og hulrom, og korrosjon på metall i betong. Kelvinproben detektere korrosjon ved å måle forskjellen i kontaktpotensial mellom proben og en elektrisk ledende overflate.

Besøk http://www.indikel.no/ for mer informasjon.

Nedihullskamera

Gruppen har bidratt til utvikling og evaulering av et akustisk kamera for avbilding av objekter i borehull under høy temperatur og høyt trykk (125 °C, 720 bar). Akustisk teknologi muliggjør her avbildning av objekter i ugjennomsiktige medium, slik en ofte finner i borehull. Kameraet fungerte tilfredsstillende ut til 40 cm i vann, NaCl-Brine og KCl-Brine.

Mekanisk integrasjon

Bruk av sensorer og målesystemer i krevende miljøer stiller strenge krav til mekanisk integrasjon og valg av materialer (ulike metaller og plastvarianter). Gruppen har god kompetanse og lang erfaring med design og utvikling av komplette prototyper og enheter for feltmålinger. De aller fleste sensorene er batteridrevne, og god kunnskap om batteriteknologier er avgjørende for god ytelse og lang levetid.

Studentveiledning

NORCE har et tett samarbeid med bl.a. Universitetet i Bergen og Høgskulen på Vestlandet om studentprosjekter og studentveiledning både på bachelor- og masternivå. Studenter på Havteknologistudiet er utplassert ved NORCE i deler av studiet. Vi har også samarbeid om PhD-studier i tillegg til forskningssamarbeid i sentre og større satsninger og i nasjonale programmer.