De term internet der dingen (Internet of Things – IoT) kennen we inmiddels wel. Nu is er ook het internet voor water (Internet of Water Flanders – IoW Flanders): een vierjarig project waarmee Vlaanderen voorloper wil worden in het meten en opvolgen van verschillende aspecten van waterkwaliteit. Gebruikmakend van een uitgebreid net van sensoren en de nieuwste netwerk- en analysetechnologie. Imec zit mee in het consortium van relevante onderzoekspartners. Ook voor het (Vlaamse) bedrijfsleven is een belangrijke rol weggelegd.
De Vlaamse realiteit
“Voldoende en kwalitatieve watervoorziening is een universele uitdaging,” zegt Koen Triangle, project manager bij imec. “Door klimaatverandering staat de mensheid voor diverse uitdagingen en de impact van klimaatverandering op ons waterbeleid is daar een van. Met de toenemende periodes van langdurige droogte of net uitzonderlijk veel regenval worden de uitdagingen alleen maar groter.”
Water is ook een economische realiteit. Volgens een rapport van VLAKWA, het Vlaams Kenniscentrum Water, is een op zes jobs in Vlaanderen afhankelijk van een goede watervoorziening tegen een aanvaardbare prijs.
Mede daarom gebeurt er toch al behoorlijk wat op het vlak van waterkwaliteit. Koen Triangle: “Laat ons zeker geen afbreuk doen aan wat er al is. Er zijn al heel wat partijen in Vlaanderen die metingen doen van waterhoeveelheden en -kwaliteit. Die aanwezige kennis geeft in veel gevallen een afdoend en bruikbaar inzicht. Maar de bestaande methodes hebben ook hun beperkingen.”
© VMM, beoordeling meetresultaten MAP-meetnet voor nitraat en orthofosfaat voor winterjaar 2018-2019. Het merendeel van de metingen van waterkwaliteit gebeurt momenteel met manuele schepstalen die offline of in een laboratorium worden geanalyseerd.
Zo gebeuren de metingen periodiek en op relatief lage frequentie. En meestal ook door middel van manuele schepstalen die offline of in een labo worden geanalyseerd. Op de relatief schaarse plekken waar sensorinstallaties worden gebruikt voor het meten van waterkwaliteit, zijn deze erg krachtig, maar tegelijk ook heel duur.
Zeker als op beleidsniveau snel de juiste beslissingen moeten worden genomen of uitgelegd, is door het gebrek aan realtime en fijnmazige metingen niet altijd de nodige en meest actuele informatie voorhanden. Denk aan een gouverneur die moet beslissen over watergebruik in functie van waterkwaliteit of bij periodes van droogte. Bijvoorbeeld om te verklaren waarom watergebruik voor bepaalde gebieden ingeperkt wordt (vanwege kwaliteitsafwegingen) terwijl er in kwantiteit nog wel voldoende lijkt te zijn.
Op het vlak van waterkwaliteit kom je in eerste instantie bij usecases zoals het meten van verzilting (het zoutgehalte in zoet water) of het effect van overstorten en lozingen op oppervlaktewater (wanneer bijvoorbeeld gemengd afvalwater uit rioleringen in een waterloop terecht komt bij een teveel aan regen).
Meer, goedkoper en realtime meten van waterkwaliteit
IoW Flanders zet specifiek in op een uitgebreider en fijnmaziger netwerk van sensoren, die een grootteorde goedkoper zijn dan wat nu beschikbaar is én meer mogelijkheden bieden om realtime metingen door te sturen (bijvoorbeeld door een variabele instelling van het aantal metingen in een bepaalde tijd).
In totaal moeten er over heel Vlaanderen meer dan tweeduizend sensoren de waterkwaliteit meten in rioleringen, zuiveringsinstallaties, grond- en oppervlaktewater. Het plan is om deze gefaseerd uit te rollen.
© VMM
© VMM, op een relatief klein aantal plaatsen worden multiparametersondes gebruikt. Deze krachtige meetinstrumenten zijn echter relatief groot en erg duur.
Verder zullen zelflerende algoritmes en hydrologische modellen alle relevante data verwerken en vertalen naar bruikbare beleidsinformatie. Zo zal de output van die algoritmes straks helpen om allerhande watergerelateerde beslissingen te steunen op stevige fundamenten zoals: aansturing van het oppervlaktewaterbeheer, waterinname, leveren en hergebruiken van gezuiverd afvalwater en hemelwater, hergebruik van effluent voor irrigatie, oppompen van water in kanalen, inrichten van bufferbekkens, …
Koen Triangle: “Ruwweg delen we het project op in twee fasen. De eerste twee jaar ligt de focus op inventariseren, onderzoeken, ontwikkelen en uittesten van meetmethodes en -technologie. De twee daaropvolgende jaren gebruiken we de opgedane inzichten voor de grootschalige uitrol.”
Kracht door samenwerking
Het IoW Flanders-project steunt op financiering van het Vlaams Agentschap Innoveren en Ondernemen (VLAIO) en wordt uitgevoerd door het Vlaamse IoW Flanders-consortium.
Koen Triangle: “Als beheerder van de Vlaamse waterlopen en verantwoordelijke voor de functionering van de bekkensecretariaten brengt de Vlaamse Milieumaatschappij VMM vandaag al de waterkwaliteit en de impact van verontreiniging gedetailleerd in beeld. De manier waarop dit nu door verschillende meetnetten gebeurt, is essentiële kennis voor het project. Op basis daarvan bepaalt VMM ook mee de locaties voor de sensoren en biedt ze ondersteuning voor de ontwikkeling van de sensoren. Ook heeft VMM ervaring met het uitrollen van sensoren in Vlaanderen en die kennis wordt mee in het project gebracht.
VITO heeft als technologische onderzoeksorganisatie veel kennis omtrent data- en voorspellende modellen. Ze hebben ook zicht op de behoeftes en de usecases omtrent water en zullen deze kennis bundelen zodat er nuttige locaties worden gekozen om de sensoren uit te rollen. En ook op gebied van cloud- en IT-setup brengen zij veel ervaring aan tafel.
Als initiator en facilitator binnen de waterwereld zorgt VLAKWA, het Vlaams Kenniscentrum Water, voor de connectie met de diverse waterstakeholders, zodat het sensornetwerk optimaal kan worden ingezet om aan de verschillende maatschappelijke behoeften te voldoen. Ze bewaken ook de IoW Flanders-identiteit en zorgen ervoor dat er te gepasten tijde over het project zal worden gecommuniceerd.
Aquafin en De Watergroep zijn gebruikers van de data, maar niet alleen dat. Zij brengen ook veel expertise aan tafel omtrent de locaties en sensorkennis. Ook zij hebben reeds verschillende IoT-sensoren uitgerold en hebben een duidelijk zicht op de specificaties van hun locaties waarmee we rekening moeten houden (veiligheid, gassen,....). En ze hebben ook uitgebreide kennis over waterkwaliteit en de daarmee gepaard gaande regelgeving.”
IoW Flanders maakt gebruik van imec-sensoren (in bekerglas) voor het meten van verschillende aspecten van waterkwaliteit, met een kabel verbonden aan een meetstation voor draadloze communicatie. Deze zijn kleiner, flexibeler en een grootteorde goedkoper dan de sondes die momenteel worden gebruikt in Vlaanderen.
Imec heeft ervaring met IoT-devices, sensoren, netwerkconnectiviteit, de cloudarchitectuur en -infrastructuur en de nieuwe datamodellen die daarmee samengaan. Ook de chip die het hart van de sensor zal uitmaken is van imec-makelij. Voor dit alles is er actieve betrokkenheid van imec-teams uit Leuven, Antwerpen (City of Things) en Nederland (Holst Centre), en van IDLab, een imec-onderzoeksgroep aan de Universiteit Antwerpen en de Universiteit Gent.
Bedrijfsleven nodig voor definitie, implementatie en beheer
Belangrijk is ook de rol van het bedrijfsleven. Koen Triangle: “Enerzijds betrekken we de markt bij de uitwerking van mogelijke toepassingen van het in real time meten van waterkwaliteit. Verzilting en overstorten zijn er twee, maar deze kunnen nog een specifiekere invulling krijgen en we willen er op termijn ook nog use cases aan toevoegen. Waterkwaliteit is voor veel bedrijven namelijk een belangrijk aandachtspunt, zowel voor hun eigen waterwinning als voor de afvoerstromen die ze produceren.”
Om de interactie met het bedrijfsleven vorm te geven, organiseert het IoW Flanders-project bevragingen en stakeholderevenementen. Door aanwezig te zijn op verschillende externe evenementen in binnen- en buitenland zal het project ook op regelmatige basis in gesprek gaan met diverse stakeholders.
Behalve dankzij het delen van opgedane kennis, liggen er via geplande aanbestedingen ook economische kansen voor het bedrijfsleven. Internet of Water Flanders kan zijn ambities niet realiseren zonder de expertise en knowhow van gespecialiseerde toeleveranciers. Koen Triangle: “Al vroeg in het onderzoek zullen we een beroep doen op private partners voor de installatie, het onderhoud en het beheer van de hardware en software die nodig is voor IoW Flanders.
Zo willen we in 2021 al een vijftigtal meetpunten realiseren. Omdat dit niet tot de kerntaken behoort van de consortiumpartners, zullen we dit via een private aanbesteding doen. Ook voor de verdere opschaling én in de uiteindelijke overdracht en verduurzaming voorzien we gelijkaardige trajecten. En, afhankelijk van de omvang en nodige expertise, kunnen dat meerdere bedrijven zijn en hoeft dat niet met dezelfde partij(en) als in de opstartfase.”
Meer weten over het meten van waterkwaliteit en over Internet of Water Flanders?
Internet of Water Flanders is een samenwerking tussen imec, VITO, Vlaams Kenniscentrum Water (VLAKWA), Vlaamse Milieumaatschappij (VMM), De Watergroep en Aquafin, met de steun van het Agentschap voor Innovatie en Ondernemerschap (VLAIO). Bezoek de website van Internet of Water Flanders.
Verder lezen over slimme omgeving en andere thema’s?
Lees hoe IoT-technologie ook kan helpen om overstromingen te voorspellen.
Ontdek onze andere projecten.
