Innovatie
9
Onlangs ontvingen vijf bedrijven een cheque om de haalbaarheid van nieuwe dijkinspectiemethoden te onderzoeken. Deze haalbaarheidsonderzoeken zijn onderdeel van het project DigiDijk van Rijkswaterstaat. Het project moet nieuwe waarnerningstechnieken opleveren die actuele en betrouwbare informatle geven over de toestand van de waterkeringen en dijken. Dit is nodig om in de toekomst schade aan dijken en daarmee calamiteiten te beperken.
DigiDijk
Bedrijven ontwikkelen nieuwe methoden voor dijkinspecties Vorig jaar november hebben het Ministerie van Verkeer enWaterstaat en her Ministerie van Economische Zaken bedrijven verzocht mee te denken over nieuwe mogelijkheden voor waterkering- en dijkinspectie in de toekomst. IJrit de 21 inzendingen heeft een commissie met daarin deskundigen van Rijkswaterstaat, het bedrijfsleven en de watersector de vijf bedrijven geselecteerd die hun idee~n verder uit mogen werken. De vijf bedrijven die een haalbaarheidsonderzoek gaan doen zijn: Alert Solutions B.V. (Hilversum) Hansje Brinker (Delft) Inventec B.V. (’t Harde) Koenders Instruments B.V. (Almere) MiraMap (Houten) Begin 2008 maakt bet Ministerie van Verkeer en Waterstaat bekend welke twee van deze bedrijven een prototype mogen gaan ontwikkelen. Her proefproject ’Waarnemingstechnieken voor Inspectie vanWaterkeringen’ (DigiDijk) is opgezet volgens de aanpak van her Nederlandse Small Business Innovation Research (SBIR) programma. Dit is een programma, waarbij de overheid innovafief onderzoek op maatschappelijke thema’s aan her bedrijfsleven uitbesteedt. Het programma wil vooral kleine en middelgrote bedrijven uitdagen tot het doen van grensverleggend onderzoek. De pilot wordt uitgevoerd door her WaterlNNovatieprogramma (WINN) van Rijkswaterstaat. WINN stimuleert de markt in bet vinden van nieuwe technieken en methodes ter verbetering van het waterbeheer.
GeoBeads: chiptechnologie voor verbeterde inspectie en veiligheid van waterkeringen Alert Solutions BV
Nederland moet de komende jaren fors investeren in waterkeringen en de inrichting van stroomgebieden om de voeten droog te houdeno Her enorme en nummer 5/6 zoo7
continu toenemende ge’investeerde vermogen achter de dijken maakt de consequenties van eventuele calamiteiten zeer groot. Om dit te beheersen moeten beheerders op een effectieve manier de waterkeringen kunnen bewaken en onderhouden. Om goed inzicht te hebben in de actuele waterstaatkundige toestand van een dijk of waterkering is er behoefte aan betrouwbare, objectieve waarnemingen, die ’real-time’ beschikbaar zijn. GeoBeads biedt die waarnemingen en de bijbehorende diagnose bieden door middel van een kosteneffectief, modnlair, geintegreerd systeem. Her Engelse woord ’beads’ betekent kralen of parels, als aan een kralenketting. Specifiek voor metingen aan waterkeringen zullen innovatieve sensors worden ontwikkeld op basis van technologie uit de chipindustrie. Hiermee worden grote voordelen op zowel prijs als afmeting behaald ten opzichte van bestaande meetsystemen. Er zal met name worden gewerkt met de zogenaamde MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)-technologie, die mechanische en elektronische eigenschappen combineert binnen de microscopische afmetingen en geavanceerde productieprocessen van de chipindustrie.
Schematisch overzicht van het GeoBeads systeem
10
Enkele MEMS onder de elektronenmicroscoop Meting van een volledige verzameling van geofysische en hydrologische parameters zorgen voor dfin geintegreerd systeem om in de totale waarnemingsbehoefte te voorzien. Verder zal ook de mogelijkheid voor her meten en interpreteren van enkele zeer vernieuwende meetparameters worden onderzocht, zoals beeldherkenning, sonar en chemische omgeving. De minuscule sensors worden ingebouwd in behuizingen die geschikt zijn voor beproefde installatietechnieken in dijken en die een innovatief data-acquisitienetwerk zullen herbergen. Door de flexibiliteit te bieden per project of dijkvak verschillende sensors te selecteren en te positioneren voor de gewenste meetparameters, ontstaat een modulair systeem waarvan her ontwerp kan worden afgestemd op de situatie en opbouw van de dijk. Alert Solutions bv brengt technische en commercifile ervaring in vanuit de semiconductors-industrie en netwerktechnologie. Daarnaast worden voor de haalbaarheidsstudie enkele specialistische vragen uitbesteed aan een team van partners. GeoDelft zal de slag naar diagnosestelling helpen maken. Her bedrijf 2M Engineering Ltd. zal meewerken aan de technische haalbaarheid. Her adviesbureau BZ Innovatiemanagement by zal zich inzetten voor een goede aansluiting bij klantenveld en gebruikers. Alert Solutions bv is een startende onderneming met als doel het ontwikkelen van sensornetwerken voor beheer en bewaking van infrastructurele werken, zoals dijken, waterkeringen en wegen. www. alertsolutions, nl
Systematische monitoring waterkeringen met satellietradartechnologie Hansje Brinker i.o. in samenwerking met TU Delft
Dit project richt zich op de toepassing van recent ontwikkelde satelliet-radartechnologie voor de systematische stabiliteitsanalyse van waterkeringen. Her eindproduct zal bestaan uit een passief monitoringsysteem en een actief waarschuwingssysteem. Het monitoringsysteem is een voor waterkeringbeheerders toegankeliik webGIS waarop de meest recente monitoringgegevens van waterkeringen voor geheel Nederland beschikbaar zi)n. Deze gegevens kunnen worden vergeleken met archiefgegevens vanaf 1992. Her waarschuwingssysteem voorziet in een gerichte melding van locaties waar deformatie en/of instabiliteit wordt waargenomen. Deze melding is direct gericht aan de betreffende waterkeringbeheerder. Secundaire producten zi)n advies voor de interpretatie van de radargegevens en detailuitwerkingen van bepaalde gebieden. Deze detailanalyses leveren een beter gedocumenteerd gedrag in de tiid op, voor een bepaalde aan te wi)zen locatie. Tot slot zullen innovatieve diensten, zoals her actief monitoren door middel van natuurlijk (aan te brengen) reflectoren, worden ontwikkeld. nummer 5/6 zoo?
Achtergrond Recenteli)k onderzoek heeft aangetoond dat bet mogelijk is met behulp van satellietradartechnologie de stabiliteit van een groot deel van de waterkeringen in Nederland met millimeterprecisie te meten. Deze obiectieve informatie is een significante aanvulling op de bestaande inspectiepraktiik, en kan leiden tot voortiidige risico-identificatie, effici~ntere inzet van gedetailleerde inspectietechnieken, en beter begrip van her (stabiliteits)gedrag van de waterkeringen. Door her gebruik van de satellietwaarnemingen kan snel en frequent geheel Nederland worden overzien, waardoor deze oplossing zowel duurzaam als kosteneffectief is. Karakteristieken Grote gebieden kunnen snel en frequent worden afgetast De gegevens bedekken geheel Nederland Gemiddeld kunnen herhalingsmetingen elke tien dagen plaatsvinden Data kunnen in principe snel beschikbaar worden gemaakt (Near RealTime) Van de IJsselmeer- enWaddenzee dijken is zo’n 90 procent meetbaar Voldoende kwantitatief om indicaties te geven van mogelijke instabiliteit De techniek kan deformatiesnelheden in de orde van 1 millimeter per jaar waarnemen Door her archief van satellietdata is her mogelijk om ’terug in de tijd’ te ki)ken, en stabiliteitsvariatie vast te stellen Eerste tests hebben al onafhankelijk infrastructu rele schade aangetoond, zettingsdeformatie en bodemdalingsdeformatie.
Hansje Brinker is een spin-off (in oprichting) van de TU Delft. De ambitie van Hansje Brinker is om binnen twee fi drie jaar een operationele dienst aan te kunnen bieden aan waterkeringbeheerders
~IVIELE TE~HNIEK ~
¶¶
in serie kunnen worden geplaatst, blijft bovendien de hoeveelheid bekabeling tot een absoluut minimum beperkt. Optische glasfibertechnieken hebben zich al ruimschoots bewezen in vakgebieden als beton- en staalbouw, vliegtuigbouw en constructies van composietmaterialen. Geheel nieuw is echter het plan deze (nano-)technieken geschikt te maken voor het realtime monitoren van Nederlandse dijken. Kern van her onderzoeksproject is te bepalen of her Real-time dijkbewaking met inderdaad haalbaar is optische glasfibersystemen op optische glasfibertechniek een dusdanige manier in (bestaande) dijken in de te Inventec B.V. in samenwerking met Witteveen + Bos bouwen dat daarmee dreigende faalmechanismen zoals micro-instabiliteit en piping kunnen worden Her project betreft het onderzoek naar de haalbaargedetecteerd en onderkend. Bovendien moeten heid van toepassing van optische glasfibertechnieken dergelijke mechanismen in een zo’n vroeg stadium voor continue real-time dijkbewaking. De huidige kunnen worden ontdekt, dat de dijkbeheerder methode van dijkinspectie- en bewaking is vrijwel geheel afhankelijk van menselijke waarneming. Dit is voldoende tijd heeft de juiste maatregelen te treffen. De gedachte is om, bij gebleken haalbaarheid, in wezen een subjectieve, discontinue en oppervlakvoor her daaropvolgende onderzoeks- en ontwikkige methode van bewaking. Door op een bepaalde kelingstraject gebruik te maken van de IJkdijkmanier optische glasfibers in of op her dijklichaam faciliteit.
in geheel Nederland, waardoor deze continue en actuele informatie hebben over het gedrag (stabiliteit en hoogteverandering) van waterkeringen en actief gewaarschuwd kunnen worden indien de stabiliteit van waterkeringen op bepaalde locaties gebreken vertoont. wwzv. hansjebrinke~: net
Inventec B.V. specialiseert zich sinds 2002 in geavanceerde en innovatieve meet- en monitoringtechnieken voor de civiele techniek en geotechniek. Voor de input van expertise op het gebied van dijkbouw en faalmechanismen treedt ingenieursbureau Witteveen + Bos in her onderzoeksproject als partner op. www. inventecsysten~s, nl Ontwikkeling onditiemonitoring waterkeringen~ ’Slimme dijken’ aan te brengen kunnen over grote afstanden her Koenders instruments B.V. in samenwerking met gedistribueerde vormveranderingsgedrag en temperatuurverloop nauwkeurig en objectief in beeld CRUX Engineering B.V. worden gebracht. Terwijl een bepaald patroon van vormverandering een indicatie is voor het conHet is de overtuiging van Koenders Instruments B.V. dater een mogelijkheid bestaat voor her vroegstructieve gedrag van een locatie op de dijk, zal een tijdig ontdekken van schade in en aan dijken en het verandering in temperatuur duiden op een wijziging verlengen van de levensduur van waterkeringen door in de waterhuishouding (bijvoorbeeld freatisch vlak, middel van een intelligent monitoring- en bewakingkwelstromen) in het dijldichaam. Her systeem laat systeem. Ofwel men kan een slimme dijk ontwikniet alleen zien writ er gebeurt, maar ook waar dat precies langs het dijktract gebeurt. Met fi~n enkele kelen. In de eerste fase van her project wil Koenders permanent opgestelde uitleesunit kan een dijldengte Instruments de haalbaarheid van een intelligent conditiemonitoringsysteem voor dijken onderzoevan wel zo’n 20 kilometer worden bewaakt. Vanuit de uitleesunit vindt continu een real-time transmisken. Dit systeem meet de kritische parameters op nauwkeurige en betrouwbare wijze en verzendt deze sie van de metingen naar het kantoor van de dijkbeheerder plaats. Instelling van alarm- en vooralarm- data op effici~nte wijze naar een geautomatiseerd waarden maken het de dijkbeheerder mogelijk tijdig beslissingsmodel. Her beslissingsmodel zal een adequate maatregelen te treffen. neuraal systeem zijn dat de beheerders betrouwbare Door hun specifieke eigenschappen zijn glasfiberbeheersinformatie aanreikt. De resultaten zullen op een eenvoudige, toegankelijke manier worden systemen bij uitstek geschikt voor duurzame toepasgepubliceerd, bijvoorbeeld door middel van een sing in veeleisende situaties zoals grondlichamen: landkaart van het gebied waar de dijken zijn ingetezij zijn ongevoelig voor corrosie, vocht, agressief grondwater en trillingen en de metingen worden niet kend en voorzien van een stoplicht; groen is veilig, oranje is nader onderzoek en rood is kritiek. Met een beinvloed door elektromagnetische inductie. Her glasfibermateriaal veroudert niet en de systemen automatisch dijldwaterkering-bewakingsysteem kan de beheerder van de dijk of waterkering beter toezien kennen geen drift:de metingen blijven, ook na verop de conditie en de levensduur verlengen. loop van tientallen jaren, volledig reproduceerbaar Door middel van her beheersingsysteem kan her met een eerste (nul-)meting. Doordat de sensoren nummer 5/6 1oo7
~IVIELE TE~H~IEK ~
onderhoudsmoment op basis van werkelijke metingen worden ingepland; hierdoor wordt het niet te vroeg gedaan (onnodig onderhoud) maar ook niet te laat (de schade is al ontstaan). Hiernaast verlengt goed onderhoud de levensduur van de dijk of waterkering (dit is in ander onderzoek al aangetoond). Zowel de onderhoudsoptimalisatie als levensduurverlenging hebben de volgende resultaten: - heute schades met grote gevolgen kunnen worden voorkomen; - door optimaal onderhoud worden de onderhoudskosten en maatschappelijke belasting lager; - door verlenging van de levensduur zijn omvangrijke investeringen bij vernieuwing en de daarmee gepaard gaande grote maatschappelijke belasting minder frequent noodzakelijk; - ergo: een verlaging van her risico.
zoek ten aanzien van de waterkeringen te gebruiken om innovatieve technologie~n en concepten te toetsen die een scherper en/ofmeer robuust ontwerp van de infrastructuur mogelijk maakt, zoals her gebruik van nieuwe modellen en concepten voor het ontwerpen van waterkeringen of voor calamiteitenbestrijding, een concept van overstroombare dijken, et cetera. Ook voor dergelijke idee~n en technologie~n biedt het uiteindelijk te ontwikkelen kennissysteem een uitstekend uitgangspunt waarvan de werkelijke waarde onder gecontroleerde omstandigheden kan worden getoetst. Koenders Instruments is onderzoeker, ontwikkelaar en leverancier van totaaloplossingen op het gebied van hydrometrie, meteorologie en geotechniek. www. koenders-instruments, corn ’Rapid Airborne Multi-Sensor Inspection of Levees’ (RAMSIL) Miramap bv
Her haalbaarheidsonderzoek is gericht op her vinden van die sensorcombinatie, die de voor de waterbeheerder benodigde informatie levert om snel, doeltreffend, nauwkeurig en veilig overzicht te krijgen over de toestand waarin een waterkering zich bevindt. Er wordt gekeken naar nut en noodzaak van technieken in relatie tot potenti~le opbrengsten
Cruciaal voor dit systeem is het concreet vastleggen door welke parameters zinvolle informatie wordt gegenereerd en op welke plaats sensoren in het dijklichaam moeten worden aangebracht om die parameters te bepalen. In dit onderzoek wordt de haalbaarheid onderzocht van de toepassing van bewezen, nieuwe en toekomstige technologiefin. CRUX Engineering is gespecialiseerd in het uitwoeren van complexe geotechnische berekeningen en het verwerken van de resultaten van deze berekeningen tot praktische en uitwoerbare adviezen. Door middel van predicties worden de eisen (nauwkeurigheid, bereik), die aan het meetsysteem gesteld dienen te worden, bepaald. De synergie met Koenders Instruments zorgt voor de ontwikkeling van een optimaal en economisch meetinstrumentarium. De kennis van CRUX op het gebied van geotechnisch risicomanagement en GIS-systemen wordt in het vervolgfase ingezet voor een laagdrempelig, intelligent meetsysteem. Dit systeem kan bijdragen aan het efficient onderhouden van waterkeringen, of kan watermanagement infrastructuren van seconde tot seconde bewaken. Her monitoren richt zich vooral op de veiligheidsgaranties waarmee in de toekomst economische catastrofes zoals inWilnis en Stein zijn te voorkomen en optimalisering van het beheer van de infrastructuren. Verder is dit haalbaarheidsondernummer 5/6 ;~oo7
daarvan voor de beheerder. De beoogde multisensorwaarnemingen vanuit de lucht hebben betrekking op afwijkingen van de waterkering, zoals scheuren en gaten in her profiel, beschadigingen van de grasmat en beplanting, kwelplekken en hoogteafwijkingen, zoals verschuivingen en verzakkingen. Her product is een complete overzichtskaart met de exacte locaties van afwijkingen van waterkeringen. Her project berust op specialistische kennis van de werking van waterkeringen, specifieke kennis van beheerders en daaruit voortvloeiende wensen met betrekking tot benodigde sensordata, nieuwste technologie~n op airborne sensorgebied, zoals hoogfrequente laserscanners met full waveform-opname, ifsar-systemen, multispectrale scanners, digitale camerasystemen, gevoelige warmtebeeldcamera’s en passieve microgolfscanners. Daarnaast wordt kennis ingebracht van inzet van vliegtuigen en onbemande helikopters voor multi-sensor waarnemingen en van dataverwerking
CIVIELE TECHNIEK ~
van de waarnemingen. Dit resulteert in een diagnose - Nauwkeurig. Er wordt een zeer gedetailleerd beeld van de toestand van de waterkering. Simultaan waargevormd van afwijkingen van de waterkering. genomen multi-sensordata vanuit de lucht bieden Multi-sensoropnamen leveren een complete overeen hoge maatschappelijke relevantie. De veiligheid zichtskaart met de exacte locaties van knelpunten van de Nederlandse waterkeringen kan worden op een presenteerblaadje. Een verdere detaillering verbeterd, doordat tiidig kan worden ingesprongen is desgewenst eenvoudig aan te brengen door deze op verzwakkingen. De aanpak brengt waterbeheergegevens te combineren met reeds beschikbare geo-informatie. ders - en uiteindeliik de Nederlanders- ten minste de volgende vier grote voordelen: - Snel. In heel korte tiid kunnen grote gebieden in -Veilig. De metingen worden vanuit de lucht kaart worden gebracht. De snelle beschikbaarheid uitgevoerd, waardoor inspecteurs niet worden van informatie kan ook een groot voordeel ziin bii blootgesteld aan de mogelijke gevaren die bij het beperken van de gevolgen van calamiteiten, of terrestrische metingen en visuele inspecties her voorkomen ervan. Adequaat handelen is juist kunnen bestaan. in die eerste uren van een (aanstaande) ramp van groot belang. Goed om te weten is dat reel opnaMiramap is in 2004 opgericht met ondersteuning men ook’s nachts kunnen worden uitgevoerd. van de European Space Agency in Noordwijk. Daar heeff Miramap - speciaal voor waterbeheerders Doeltreffend. Simultaan inwinnen van remote in Nederland - op basis van ruimtevaarttechnologie sensingdata vanuit de lucht is niet alleen een effeceen innovatieve scanner ontwikkeld die vanuit een tieve manier om afwijkingen van de waterkering te vliegtuig de droogtevariaties in de grond nauwkeurig ...bepalen, maar het is ook een bijzonder doelmatige in beeld kan brengen. Miramap is gespecialiseerd in aardobservatie oplossingen vanuit de lucht met manier. Dankzij de gedetailleerdheid en flexibele inzetbaarheid is het namelijk mogelijk heel behulp van verschillende sensortechnologie~n. gerichte maatregelen te nemen, dus ook gericht www. miramap, corn financifile middelen in te zetten. Anders gezegd: de beheerder besteedt het geld beter. Bron:www.waterin novat |ebron.nl
Van onderzoek naar oplossing
INGENIEURS i-", () f) F M ,~, ,~, [’q E f:2 I[,,I (i~i WATERBEHEER FUNDERINGEN GA VOOR MEER INFORMATIE NAAR
nummer $/6 ~oo7
ONZE
WEBSI
E:
