Het internet der dingen

Als het internet der dingen écht alles aan elkaar gaat verbinden

Nadat de telefoon en het internet plaatsen aan elkaar wisten te verbinden en de mobiele telefoon hetzelfde deed met mensen, zijn we volop klaar voor het internet der dingen (IoT; Internet of Things). Meest zichtbare toepassingsgebieden voor de gewone burger zijn waarschijnlijk mobiliteit (denk aan zelfrijdende auto’s) en de slimme stad (meten van luchtkwaliteit, slimme verkeerslichten…).

Maar ook in heel wat andere sectoren bewijst de technologie omtrent het internet der dingen al haar meerwaarde. Het opvolgen van de gezondheid van melkvee bijvoorbeeld. Of in de slimme supermarkt en de reiskoffer die nooit meer zoekraakt. Dankzij imecs kennisportfolio en samenwerkingsprogramma’s zijn we van dichtbij betrokken bij een aantal tot de verbeelding sprekende projecten.

MoniCow: big brother is watching koe

De gezondheid van de dieren is belangrijk. In eerste plaats voor hun eigen welzijn. Daarenboven ook voor de rendabiliteit van het veebedrijf. Een koe waarvan een uierinfectie of symptomen van kreupelheid te laat worden opgemerkt, kost al gauw enkele honderden euro’s. De technologische vooruitgang in de veehouderij voorziet al in een heel aantal hulpmiddelen om de veehouder hierin bij te staan. Helaas hebben de systemen voor het monitoren van vee vooralsnog een aantal beperkingen. Zo is hun functionaliteit meestal gericht op één specifieke toepassing en zijn de gegevens uit meerdere systemen niet makkelijk met elkaar te combineren. Ook is de levensduur van de batterijen in de sensoren die het vee draagt vaak niet afdoend.

Een drietal jaar geleden kwamen een aantal veehouders dan ook bij de Universiteit Gent aankloppen met de vraag voor een geïntegreerdere en energiezuinigere oplossing. Uit die vraag ontstond het imec-icon-project MoniCow. Hierin werkten veehouders, kennisinstellingen en bedrijfsleven twee jaar samen aan een oplossing. Deze werd bij ILVO uitvoerig getest. Ruwweg bestond de opzet uit sensoren geïntegreerd in de halsband van de koe: accelerometers voor het analyseren van de beweging en sensoren voor het meten van temperatuur. Dankzij een netwerk van ultrabreedband (UWB) zenders kon bovendien nauwkeurige bepaling worden gedaan van de locatie en looproutes van elk dier.

David Plets, Professor bij Waves, een imec onderzoeksgroep aan Universiteit Gent, was bij het project betrokken: “We zijn erg trots op de resultaten uit het MoniCow-project. In totaal hebben we een veertiental koeien betrokken in onze uitvoerige pilot. De data die we daaruit hebben verzameld tonen aan dat er een goede correlatie is tussen het gemeten gedrag van de dieren en de momenten waarop ze bijvoorbeeld bronstig zijn of bijna gaan kalven. Dit blijkt erg nuttig voor de boer om gerichter aandacht te geven voor de dieren die er op dat moment behoefte aan hebben. Technisch gezien zijn we met name ook blij met het inductieve laadsysteem dat we hebben ingebouwd. Hierdoor kunnen de batterijen van de sensoren draadloos opladen terwijl de koe wacht tijdens bijvoorbeeld het melken of voederen. Dankzij de samenwerking met de opleiding industrieel ontwerp van de Universiteit Gent maakte een student daarenboven een behuizing die er niet alleen mooi uitziet, maar ook de positie in het laadsysteem optimaliseert.”

David Plets zag ook onverwachte resultaten: “We kwamen erachter dat we de herkauwtijd van een koe kunnen afleiden uit onze data. Er bestaan systemen die dit doen, maar die meting is niet erg comfortabel voor de koe en kan daarom slechts sporadisch ingezet worden. In ons systeem komt die informatie als het ware ‘gratis’ mee met de gegevens die we sowieso al continue verzamelen om de bewegingen van de koe te analyseren.”

De opgedane kennis uit het project leverede al tien publicaties op in wetenschappelijke magazines en dertien papers op conferenties. Minstens even belangrijk is ook de verdere ontwikkeling naar de markt. De industriële partners in het programma waren DeLaval, ILVO, Metagam, Multicap, NXP Semiconductors België en snapTonic. Momenteel onderzoeken een aantal van hen of het prototype kan doorontwikkeld worden naar een verkoopbaar product. Voor het product op de markt kan komen, moet er onder andere nog grootschaligere validatie gebeuren van de algoritmes. Ook kan er gekeken worden naar andere markten zoals paardenverzorging. Naar verwachting zou dit binnen een tweetal jaar de eerste producten kunnen opleveren die voor de veehouderij beschikbaar zijn.

LUNAR: de efficiënte supermarkt dankzij het internet der d

Natuurlijk willen we die lekkere melk  - en voor de niet-vegetariërs onder ons ook die heerlijke steak – ook op onze eettafel zien verschijnen. En daarvoor moeten we eerst naar de supermarkt. Ook daar vinden toepassingen gestoeld op het internet der dingen geleidelijk ingang.

Eli De Poorter, Professor bij IDLab, een imec onderzoeksgroep aan Universiteit Gent: “Onder druk van online shops zijn supermarkten en retailers op zoek naar manieren om de fysieke winkelbeleving te herdefiniëren door het aanbieden van betere klantervaringen. Bijvoorbeeld door op een schermpje op je winkelwagen gepersonaliseerde informatie aan te beiden op basis van je locatie in de winkel. Denk bijvoorbeeld aan het aanbieden van een route doorheen de winkel op basis van je boodschappenlijstje. Of bij het nemen van een product uit de rekken, suggestierecepten aanreiken - en meteen ook de route naar de aanvullende ingrediënten – op basis van je dieet- en allergie-informatie. En wie wil er nu niet de real-time informatie over wachttijden aan de kassa’s?” Ook voor de supermarkt zelf ziet Eli De Poorter voordelen: “De eigenaar kan op basis van heat-maps kijken waar de knelpunten zijn in zijn winkel. En analyseren of promoties aanslaan. Blijven klanten echt langer stilstaan bij een bepaalde reclame-display of lopen ze er gewoon voorbij? En voor nieuw personeel kan het ook een hulp zijn wanneer ze rekken moeten vullen of klanten wegwijs maken.”

Binnen het LUNAR project werden een aantal van deze scenario’s uitgetest. Uitgangspunt was om –via ultrabreedbandtechnologie (UWB) - het winkelkarretje te kunnen traceren doorheen het winkeltraject en op basis daarvan extra diensten aan te bieden. Het betrekken van de eindgebruikers leverde cruciale inzichten op. De Poorter: “In de eerste opzet hadden we een tablet bevestigd op de stang waarmee je het karretje voortduwt. Ook boden we real-time updates aan waarbij we meermaals per seconde de locatie van de klant bepaalden en de informatie op het schermpje daarop aanpasten. Tot onze verbazing had dit het omgekeerde effect. Consumenten gingen zich zodanig fixeren op de steeds vernieuwende informatie die zich vlak onder hun neus bevond, raakten afgeleid en botsten tegen andere klanten en obstakels. We hebben het systeem dan ook opnieuw vormgegeven, waarbij we de tablet meer achteraan in het karretje hebben geplaatst. Ook de refresh-rate van de informatie schroefden we drastisch terug en we gaven enkel updates op momenten dat het relevant leek: bijvoorbeeld als iemand langere tijd bleef stilstaan op een bepaalde plek.”

Ook technisch was LUNAR een succesvol project. De Poorter: “Eigenlijk blijkt het systeem zelfs meer te kunnen dan onze oorspronkelijke doelen of wat strikt noodzakelijk is voor de eerste toepassingen. Zo zijn bijvoorbeeld de continue updates niet noodzakelijk voor deze specifieke toepassing. Ook kunnen we tot op vijftien centimeter nauwkeurig de locatie bepalen, terwijl we dertig vooropstelden. En waar ons doel was om tweehonderd karretjes te kunnen traceren in een ruimte van tweeduizend vierkante meter, kunnen we uiteindelijk tot zesduizend karretjes opvolgen. Dit kan door de draadloze communicatieprotocollen zo te implementeren dat de karretjes enkel informatie versturen op een moment dat de naburige karretjes dit niet doen. Op deze manier vermijden we dat twee signalen met elkaar gaan interfereren wat voor fouten of verwarring kan zorgen in de interpretatie.”

Net zoals bij MoniCow, vinden ook de resultaten van LUNAR hun weg naar de markt. Pozyx, een Gentse start-up, plukt er al de eerste vruchten van. Michael Van de Velde, VP sales & marketing bij Pozyx: “Dankzij het LUNAR project is ons bedrijf kunnen doorgroeien naar inmiddels vijftien medewerkers en meer dan drieduizend klanten. Onder andere AB InBev en SpaceX nemen van ons producten af waarin we de kennis gebruiken die we in het LUNAR project hebben ontwikkeld.”

Imec maakt het internet der dingen mee mogelijk

Zowel MoniCow als LUNAR zijn alumni van het imec.icon-programma waarin imec vraaggedreven innovatie vanuit het bedrijfsleven ondersteunt. Imec was ook telkens een van de projectpartners. Michael Van de Velde: “In het LUNAR-project waren de imec-onderzoekers verantwoordelijk voor het antennedesign dat we nu nog steeds in onze producten gebruiken.” David Plets: “Bij MoniCow zetten we onze expertise in om de communicatie te optimaliseren. In een stal is veel metaal aanwezig en ook het lichaam van de koeien hindert de draadloze signalen. Het vermogen en andere parameters van je communicatiesignaal moeten aangepast zijn zodat je betrouwbare informatie kan versturen zonder te veel energieverbruik. Samen met Multicap uit Hove droegen we ook bij aan de lokalisatiealgoritmes. En we voerden een techno-economische studie uit voor de economische haalbaarheid.”

Laat er dus geen misverstand over bestaan: om met imec samen te werken hoeft dus niet altijd de meest vooruitstrevende hardware uit het lab overgedragen te worden.

In veel gevallen biedt imec een uniek inzicht om de bestaande technologie van het partnerbedrijf te verbeteren.

Eli De Poorter: “In deze projecten rond het internet der dingen is de betrokkenheid van de partners vaak erg groot. Zowel voor de bedrijven als de testpersonen liggen de toepassingen dicht bij hun leefwereld. Dit motiveert hen en maakt het ook voor ons erg boeiend om samen te werken.” 

Slimme reiskoffer: the sky is the limit

En de toepassingen zijn letterlijk eindeloos. Jeroen Hoebeke, professor bij ID lab, een imec onderzoeksgroep aan Universiteit Gent: “Het internet der dingen is inmiddels wel een containerbegrip geworden.

Voor mij gaat het met name om objecten die in oorsprong niet gemaakt zijn met connectiviteit als uitgangspunt.”

Ook de schaalgrootte van de projecten is vaak een uitdaging. Hoebeke: “Niet alleen in de landbouw, retail en het smart suitcases-project, maar ook bijvoorbeeld in de vele projecten in de logistiek sta ik telkens versteld van de veelheid aan meetpunten en de grootte van afstanden die we moeten overbruggen. Dit stelt ook specifieke eisen aan de technologie en de implementatie ervan. Zo wil je een koffer op de luchthaven of een pakje in een magazijn tot op enkele centimeter nauwkeurig kunnen traceren. Maar je wil het ook nog kunnen volgen als het op de baan of in de lucht is. Daarbij volstaat dan weer een nauwkeurigheid van enkele honderden meters. Ook zien we met name in de logistiek een moeilijkheid op vlak van integratie in de bestaande technische infrastructuur. Bedrijven hebben vaak grote investeringen gedaan in een systeem van een bepaalde leverancier en dan is het lastig om daar nieuwe elementen aan toe te voegen. Maar ik zie wel een grote bereidheid om nieuwe technologie en standaarden te adopteren. De sector is volop in beweging en begrijpt dat een grote mate van flexibiliteit moet ingebouwd worden om investeringen in automatisering te laten renderen op langere termijn. Amazon is daar een goed voorbeeld van. Niet toevallig zijn zij van nature een IT-bedrijf wat zich heeft gespecialiseerd in slimme logistiek.”

Laat het duidelijk zijn: de grenzen van het internet der dingen zijn nog lang niet bereikt. Imec reikt dan ook een hand naar bedrijven die gebruik willen maken van het verscheiden aanbod aan technologie en diensten.
 

Meer weten?

• Wil je als bedrijf een innovatief product in de markt zetten en denk je dat imec je daarbij kan helpen? Lees meer over imec.icon of contacteer Steven van Assche, imec.icon Programma Manager.
• Op de MoniCow projectpagina, vind je onder andere een mooie reportage van Kanaal Z.
• Lees meer over het SMART SUITCASE-project.
• De LUNAR projectpagina van imec.livinglabs vertelt je meer over de stapsgewijze aanpak in het project.
• Recent publiceerde imec een persbericht over Bluetooth-gebaseerde lokalisatietechnologie.