Smarte sensorer blir enda smartere - med maskinlæring og kreativ teknologiutvikling

Landsdekkende mobildekning for tingenes internett (IoT), åpner helt nye muligheter for sikrere, mer miljøvennlige løsninger og økt lønnsomhet i mange bransjer.

Av Andreas R. Graven
Sensor Jeremy Hoved
Maskinlæring for sensorene, basert på store datamengder (big data) kan belyse fenomener og avdekke kunnskap som ikke vil være mulig å synliggjøre manuelt, sier senior prosjektutvikler Jeremy Cook i NORCE. (Foto: Andreas R. Graven)

Smarte sensorer er tett knyttet til digitaliseringen, som blir stadig viktigere for nær sagt enhver industri og bransje fremover - og for folk flest.

Samtidig handler det om å levere løsninger for å gjøre Norge til et lavutslippssamfunn, om å gjøre næringsliv og industri mer konkurransedyktig, og folks hverdag enklere, tryggere og bedre.

– Vi vektlegger en kombinasjon av kreativ teknologiutvikling, maskinlæring og kunnskap om kunstig intelligens når vi utvikler smarte sensorer. Dette utgjør bare en del av vår ekspertise, og er en nøkkel til suksess på feltet, sier senior prosjektutvikler Jeremy Cook i NORCE.

Har utviklet en rekke sensorer, tidlig ute med å teste NB-IoT

Forskerne i NORCE står bak utviklingen av en rekke smarte sensorer de senere år, for eksempel prototypen på en sensor som plasseres i ski for å analysere skredfare.

Denne vinteren skal en gruppe frivillige skientusiaster testkjøre med sensorer i skiene, og blir slik sett en liten flik av tingenes internett. Selskapet Think Outside tar skiprosjektet videre, mens Jeremy og NORCE-kollegene på Fantoft i Bergen ser mot nye prosjekter.

Smarte sensorer kan handle om måleinstrumenter som varsler bonden om tilstanden i fjøset, eller varslingssystemer for ventiler i olje og gassektoren.

Det kan for eksempel også handle om sensorer som styrer oppvarmingen i huset ditt, eller som sier fra at innholdet i en pakke er skadet i forbindelse med transport, forteller forsker og senior teknologiutvikler Bård Henriksen, som har jobbet mye med flere av de forannevnte løsningene.

smart sensor
Smart sensor med NarrowBand-IoT (derav SIM-kortholder) som har signalbehandling og intelligens innebygd. Lengde ca. 40 mm. (Illustrasjon: Ingvar Henne, NORCE)

På Fantoft var forskerne i NORCE, på grunn av sin lange erfaring og kompetanse innen sensorteknologi, tidlig ute med å teste ut NarrowBand IoT, som Telenor og Telia nå har lagt inn i det landsdekkende 4G-nettet.

Dette skal sikre en stabil forbindelse og en helt ny tilgjengelighet.

Sensorer som forutsier hendelser, gjenkjenner mønstre

– Med støtten for smarte sensorer i telefonnettet, blir det dekning for sensorer mange flere vanskelig tilgjengelige steder, samtidig som strømbruk (batterikapasiteten) til den enkelte sensor økes betraktelig. Dette er to klare forbedringer, i tillegg til at en pådriver fremover vil være at sensorer kan produseres til en lavere kostnad, sier forsker og senior teknologiutvikler Ingvar Henne i NORCE.

Jeremy Cook forteller at morgendagens sensorer i større grad vil kunne forutsi hendelser, og basert på maskinlæring vil de dessuten gjenkjenne kritisk viktige mønstre.

– Maskinlæring for sensorene, basert på store datamengder (big data) kan belyse fenomener og avdekke kunnskap som ikke vil være mulig å synliggjøre manuelt, sier Cook.

– Vi får helt nye muligheter for å grave frem ny og kritisk informasjon, både fra egne datakilder, og kombinert med andre databaser, fortsetter han.

smarte sensorer
Forsker og senior teknologiutvikler Bård Henriksen (t.v), har jobbet mye med å utvikle smarte sensorer, for eksempel varslingssystemer for ventiler i olje og gassektoren. Her sammen med senior teknologiutvikler Ingvar Henne, som også har lang erfaring med å utvikle smarte sensorer. (Foto: Andreas R. Graven)

Sanntidsanalyse i kombinasjon med historiske data

Sanntidsanalyse av data i kombinasjon med historiske data og annen tilgjengelig informasjon, gjør at sensorer også kan bidra til å optimalisere produksjon i industrien, og redusere risikoen for ulykker.

NORCE-forskerne vil fortsette med å være i forkant for å finne de beste løsningene innen sensorteknologi og målesystemer.

– Vi har kompetanse på ulike målesystemer for industrielle anvendelser og kan bistå med design av automatiserte løsninger og beslutningstøtte. Og dette er ferdigheter som er helt nødvendige for å kunne utvikle sensorer som tar de rette beslutningene og varsler til rett tid, sier direktør Kari Marvik for forskning og teknologi.

Potensialet er enormt for bruk av smarte sensorer i mange bransjer, nå som IoT-teknologien er rullet ut i mobilnettet. Men hva betyr det at mobilnettet nå er optimalisert for tingenes internett?

Jo, det betyr for eksempel at smarte sensorer, som gir nyttige funksjoner til mange av disse tingene, får et større anvendelsesområde på grunn av dekning og roaming. Dessuten blir de mer pålitelige enn i dag, sier Cook.

Med det nye nettet kan sensorene snakke bedre sammen, de varsler ikke bare én og én, men de kan varsle hverandre.

Dermed kan slike sensorer plasseres ut nærmest hvor som helst, noe som ikke var mulig tidligere på grunn av manglende dekning.

Vibrasjoner, støyanalyse, og trykkmåling - og mye mer

Smarte trådløse sensorer kan installeres i både eksisterende produksjonsmiljøer og i områder uten ekstra infrastruktur, så lenge det er IoT-dekning fra mobilnettet

– Når overføring av datasignaler fra sensorer er effektiv, vil batteritiden være mange år, og tilpassede datamodeller for målinger kan gi høy ytelse når det er påkrevet – og likevel ha et lavt energiforbruk, opplyser Jeremy Cook.

Korrekt informasjon er kort og godt helt essensielt for å kunne ta gode beslutninger, og både mennesker og maskiner vil i stadig større grad trenge smarte sensorer for å følge med på prosesser og omgivelser.

– Potensialet for utvikling fremover er enormt. Moderne sensorer kan læres opp til å gjenkjenne mønstre, til å kommunisere med hverandre, behandle data og sende fra seg informasjon på mer avanserte måter. Det kan for eksempel være snakk om vibrasjoner, støyanalyse, og trykkmåling, sier Cook.