Innovatieve edge-computing voor geautomatiseerde monitoringsystemen

Auteurs: Anabela Fernandes, dr. Lidija Špiranec, Megan Hansen

Systemen voor deformatiemonitoring verzamelen en analyseren in realtime gegevens over structurele en grondbewegingen. Permanente installaties die transportinfrastructuur, ecologische risicos, stedelijke gebieden in ontwikkeling, dagbouwmijnen en nog veel meer monitoren, rapporteren bewegingen en maken onmiddellijke, op gegevens gebaseerde besluitvorming mogelijk voor meer veiligheid.

Deze besluitvorming is echter alleen mogelijk als de gegevens betrouwbaar en continu zijn. Daarom vormen ontbrekende gegevens of gegevensverlies door storingen in communicatie, in de stroomvoorziening, in dataservers of door omgevingsinvloeden een grote bedreiging voor permanente monitoring. Geodetische monitoringoplossingen kunnen worden verbeterd door de hardware en software aan te vullen met intelligente capaciteiten, zodat er zo min mogelijk gegevens verloren gaan of ontbreken. Dit is een belangrijke factor omdat alleen door de beschikbaarheid van gegevens kritieke gevaren kunnen worden ontdekt en slachtoffers kunnen worden voorkomen. 
In dit artikelt beschrijft dr. Lidija Špiranec, expert op het gebied van monitoringsystemen, de nieuwste technologische ontwikkelingen van de autonome monitoringoplossing van Leica Geosystems. 

Wat zijn de belangrijkste elementen van geautomatiseerde monitoring?

Geautomatiseerde monitoringsystemen zijn doorgaans opgebouwd uit vier bestanddelen. Dit zijn onder meer monitoringsensoren die op gezette tijden ruwe metingen uitvoeren, een permanente stroombron met noodstroomvoorziening, een communicatiesysteem om de gegevensoverdracht te vergemakkelijken en monitoringsoftware om bewegingen te detecteren en te rapporteren.
Elk element binnen een monitoringsysteem heeft zijn eigen complexiteit en zijn eigen storingsgevoeligheid, maar door ervoor te zorgen dat alle componenten autonoom kunnen werken en naadloos in het monitoringsysteem zijn geïntegreerd, kunnen ontbrekende gegevens tot een minimum worden beperkt.
De nieuwste technologische ontwikkelingen in de geodetische meetoplossing van Leica Geosystems verhelpen potentiële problemen bij het leveren van een continue en ononderbroken gegevensstroom. Deze oplossing bestaat uit: 

Welke TM60-innovaties zijn uniek voor monitoring? 

De Leica TM60 total station is ontworpen met verschillende speciale monitoringfuncties om in wisselende omgevingsomstandigheden en vanaf grote afstanden automatisch metingen uit te voeren. Deze innovaties zorgen voor een continue, uitgebreide gegevensverzameling.

De TM60 is uitgerust met Leica Captivate-software en ATRplus-beeldtechnologie, past de meetinstellingen automatisch aan de huidige omgevingsomstandigheden aan en zorgt ervoor dat doelen tot op 3000 meter afstand automatisch worden gemeten, veel verder dan traditionele total stations voor landmetingen. Bovendien herkent en verwerpt ATRplus reflecties die niet tot het doel behoren, zoals koplampen of zonlicht, zodat de focus op de juiste monitoringprisma's komt te liggen.

De TM60 is uitgerust met een piëzodrive-systeem voor een soepele werking op lange termijn, Leica PinPoint EDM voor nauwkeurige afstandsmetingen, en optioneel een overzichts- en telescoopcamera voor plaatsbepaling op afstand en fotografische documentatie. Een andere innovatie van de TM60 die specifiek gericht is op monitoring is AutoLearn, waarmee alle doelen in een bepaald gebied snel gedetecteerd, gemeten en 'geleerd' kunnen worden. Door het geautomatiseerd aanleren van punten wordt de eerste opzet van monitoringprojecten en de integratie van extra prisma's versneld en worden menselijke fouten zoals weggelaten punten voorkomen. 

De gespecialiseerde monitoringsoftware van Leica Geosystems, GeoMoS Monitor, werkt als een server en kan op een pc of een virtuele machine worden geïnstalleerd. Afhankelijk van de eisen en beveiligingsnormen van het project wordt er verbinding met de veldapparatuur gemaakt via ofwel EdgeConnect-cloudtechnologie, ofwel een lokaal netwerk (LAN). Omdat deze verbinding door allerlei oorzaken kan worden verstoord, is het cruciaal dat de veldcomponenten autonoom kunnen werken zonder permanente verbinding met de kantoorsoftware.  Dit gebeurt met GeoMoS Edge, een softwarecomponent voor data-acquisitie, die is geïntegreerd in Leica M-Com-communicatieapparaten. Met behulp van edge-computingtechnologie voert GeoMoS Edge de meetcyclus die vooraf in GeoMoS Monitor is geconfigureerd uit, berekent de kwaliteit van de ruwe meetgegevens, triggert de herhaalde metingen en stuurt de gegevens vervolgens naar GeoMoS Monitor. 

Dankzij de nieuwe Leica ComBox60 blijven de meetcycli ononderbroken doorlopen op basis van de laatst beschikbare configuratie, zelfs als de stroom en/of communicatie uitvalt. Dit is mogelijk dankzij de interne accu, die als secundaire voedingsbron fungeert en de meetsensoren afhankelijk van de meetfrequentie uren of zelfs dagen van stroom kan voorzien. Deze metingen worden lokaal opgeslagen totdat de communicatie met de server is hersteld, wat voorkomt dat er gegevens verloren gaan. 

Hoe worden de gegevens veilig verzonden? 

Het uit het veld doorsturen van metingen naar het kantoor is een belangrijke stap in het monitoringproces. Omdat bewakingsgegevens erg vertrouwelijk zijn en om het lokale netwerk van de server te beveiligen, moeten communicatieprotocollen voor gegevensoverdracht aan de hoogste beveiligingseisen voldoen. Robuuste beveiligingsmaatregelen met complexe IT-configuraties zijn echter vaak tijdrovend en kostbaar.

EdgeConnect technologie, aangedreven door Hexagons Xalt, is een cloudservice die dit proces vereenvoudigt zonder afbreuk te doen aan de beveiliging. Het is geïntegreerd in GeoMoS Edge en maakt veilige IoT-cloudconnectiviteit mogelijk tussen het veld en kantoor. De slimme koppelprocedure van EdgeConnect tussen GeoMoS Monitor en de Leica M-Com-communicatieapparaten maakt gebruik van een standaard, open HTTPS-poort en kan worden geïnstalleerd zonder dat er extra aanpassingen aan de IT-systemen nodig zijn. Eenmaal gekoppeld neemt GeoMoS Monitor het eigendom van het apparaat over, waardoor het hijacken of stelen van gegevens onmogelijk wordt. De gebruiker heeft volledige controle over het apparaat en kan het van het ene project naar het andere verplaatsen.

Met EdgeConnect hoeft u bij het opzetten van de monitoring niet langer rekening te houden met complexe IT-systemen, verlaagt u de kosten en kunt u veel sneller beginnen met monitoren.

Een lang verhaal kort

Een monitoringsysteem is net zo betrouwbaar als de zwakste componenten. De robuustheid en veerkracht van de bewakingsoplossingen van de hoogste kwaliteit kunnen worden toegeschreven aan betrouwbare edge-computingtechnologie in de veldapparatuur. De monitoringoplossing van Leica Geosystems geeft de monitoringhardware en -software intelligentie en autonomie met als uiteindelijke doel het garanderen van volledige gegevens en betrouwbare informatie over de bewegingen en deformaties in het gemonitorde gebied.