Saxion Kenniscentrum Design en Technologie
Veiligheid op de werkvloer; Situation Awareness
ISBN/EAN:
978-90-818424-3-3
Titel:
Veiligheid op de werkvloer; Situation Awareness, 1e druk, november 2011
Auteurs:
Piet Griffioen en Henk van Leeuwen
Projectreferentie: D3.1.1. RAAK-Pro Veiligheid op de werkvloer Uitgever:
Saxion, Kenniscentrum Design en Technologie
Kom verder. Saxion.
saxion.nl/veiligheid
Samenvatting
Veiligheid op de werkvloer is een initiatief van het Saxion Kenniscentrum Design en Tech-
Arbeidsongevallen zijn vaak te wijten
nen waar omgevingsbewustzijn een be-
nologie. Het project richt zich op de vraag hoe de veiligheid op de werkvloer te bevorde-
aan menselijk gedrag, hoe mensen met
langrijke rol speelt, zoals hulpverlening,
ren met behulp van ambient technologie. Het gaat daarbij om persoonlijke veiligheid, een
elkaar omgaan en hoe ze met risico’s en
defensie en luchtverkeersleiding. Die be-
veilige omgeving en veilig gedrag. Het project is gestart op 1 januari 2011 en heeft een
richtlijnen omgaan. Bewust bezig zijn
vindingen zijn vervolgens geprojecteerd
looptijd van vier jaar. De consortiumleden zijn Saxion, Universiteit Twente, Novay, Thales
met veiligheid is een noodzakelijke voor-
in de context van veiligheid op de werk-
Nederland, Norma MPM, PANalytical, TenCate Protective Fabrics, Alten PTS en Noldus In-
waarde voor veiligheid op de werkvloer.
vloer.
formation Technology. Daarnaast is er een wisselende groep van deelnemende bedrijven
Door middel van cursussen, trainingen en
De conclusie is dat Ambient Intelligence
die bij gelegenheid deelneemt in het programmateam. Het project ontvangt subsidie van
‘risk assessment’ kan een beter begrip en
omgevingsbewustzijn kan verbeteren op
de Stichting Kennisontwikkeling HBO onder registratienummer RAAK PRO-2-013.
draagvlak gecreëerd worden voor veilig-
alle niveaus. Ambient Intelligence ver-
heid op de werkvloer. Dit is vooral het ter-
hoogt de perceptie, verbetert het inzicht
rein van de Arbowetgeving.
en stelt in staat om de gevolgen van han-
Omgevingsbewustzijn is echter ook be-
delingen beter te kunnen inschatten.
langrijk voor veiligheid op de werkvloer.
Omdat veiligheid op de werkvloer een uit-
Een adequaat inzicht in de huidige situatie
gebreid gebied is en omdat ongelukken
is belangrijk om de gevolgen van bepaal-
zeer divers van aard zijn, van incidenteel
de handelingen te kunnen beoordelen en
tot structureel, is de aanbeveling om aan
om nadelige en schadelijke gevolgen en
de hand van een aantal geselecteerde
daarmee ongelukken te voorkomen.
‘use-cases’ in de volgende fase meer fo-
De menselijke vaardigheden schieten ech-
cus en verdieping aan te brengen.
ter vaak te kort in complexe situaties en onder tijdsdruk en werkdruk. Doel van dit onderzoek is om na te gaan hoe technologie – en vooral Ambient Intelligence – kan bijdragen aan het verbeteren van de menselijke vaardigheden als het gaat om het beoordelen van een situatie en de gevolgen van handelingen. In dit onderzoek is gekeken hoe omgevingsbewustzijn tot stand komt, welke factoren daarbij een rol spelen en hoe dit proces in positieve en negatieve zin kan worden beïnvloed. Verder is gekeken naar de stand van zaken en de (technologische) ontwikkelingen op andere terrei-
3
Inhoud
Lijst van figuren Figuur 1 Niveaus in Ambient Inteligence 7 Figuur 2 Omgevingsbewustzijn en Ambient Intelligence 10 Figuur 3 Omgevingsbewustzijn en ‘decision-making’ als continue processen 11 Figuur 4 Het SHEL-model 15 Figuur 5 Endsley-model met semantiek 19 Figuur 6 IEEE 1452.1 Smart Sensor Model (schematisch) 20 Figuur 7 Algemene sensorparameters 22 Figuur 8 Sensor-on-Chip (Bron: http://gajitz.com/whats-that-smell-iphone-chemical-sniffing-app-and-device/?ref=search) 23 Figuur 9 Energieverbruik sensornode [mW] 24 Figuur 10 Mobiele sensoren 24 Figuur 11 Aspecten van informatieprocessing en -analyse 26 Figuur 12 Gedistribueerd sensornetwerk (Bron: http://oregonstate.edu/feel/about). 27 Figuur 13 Gemeenschappelijk informatiemodel als bindmiddel 27 Figuur 14 Semantisch Web 29 Figuur 15 Core Ontologie voor Situation Awareness (Matheus et. al., 2003) 29 Figuur 16 Anomaliedetectie in het scheepvaartverkeer (Bron: Thales) 31 Figuur 17 ‘Augmented reality’ bij onderhoud (Bron: http://graphics.cs.columbia.edu/projects/armar/) 32
Summary 3 Samenvatting 4 Inhoudsopgave 5 Lijst van figuren
6
1. Inleiding
7
Aanleiding
7
Inleiding
7
Probleemstelling
8
Doelstelling 8 2. Onderzoeksopzet: methodiek en aanpak
9
3. Omgevingsbewustzijn
9
Niveau 1: Perceptie
10
Niveau 2: Inzicht
11
Niveau 3: Projectie
11
Omgevingsbewustzijn en ‘decision-making’
11
Gezamenlijk bewustzijn
12
4. Ambient Intelligence en veiligheid op werk
13
5. Invloed van omgevingsfactoren
15
6. Het ontstaan van risico’s
17
Niveau 1-fouten: perceptie
17
Niveau 2-fouten: inzicht
17
Niveau 3-fouten: projectie
18
7. Het verbeteren van omgevingsbewustzijn
19
7.1 Sensoren
20
Type sensoren
21
Algemene kenmerken
22
Trends in sensoren
25
Informatieprocessing en semantische analyse
26
Algemene kenmerken
26
Trends in informatieprocessing en semantische analyse
30
Informatieprocessing en analysetechnieken
30
8. Conclusies en aanbevelingen
33
Conclusies
33
Aanbevelingen
33
Bronnenlijst 34
4
5
1. Inleiding
Aanleiding
aanwezigheid van schadelijke stoffen. Onveilige situaties kunnen echter ook
Dit rapport is een tussentijdse rapportage
ontstaan door psychische en lichamelijke
van de werkzaamheden die uitgevoerd
factoren zoals werkdruk, tijdsdruk, ver-
zijn in het kader van het RAAK Pro-
moeidheid en een gebrek aan motivatie.
project ’Veiligheid op de werkvloer’.
Het is dus belangrijk om te weten wat er
Centraal in deze rapportage staan de
in de omgeving gebeurt, wie er aanwezig
veilige werkomgeving, het bewust zijn
zijn en wat zij doen, maar ook wat hun
van onveilige situaties en het anticiperen
psychische en lichamelijke gesteldheid is.
op veranderingen in de werkomgeving.
Dit wordt aangeduid met het begrip
Figuur 1: Niveaus in Ambient Inteligence
Figuur 1 Niveaus in Ambient Inteligence
omgevingsbewustzijn
Inleiding
6
(Eng.
situational
awareness) of kortweg bewustzijn.
Veiligheid op de werkvloer begint bij het
Ambient Intelligence is letterlijk vertaald
zich bewust zijn van mogelijk onveilige
‘omringende intelligentie’: de mens die
situaties.
wordt omgeven door intelligente appara-
Onveilige situaties kunnen ontstaan door
tuur. De mens staat daarbij dus centraal.
de aanwezigheid van anderen, door de
Algemeen worden vijf niveaus van Ambient
aanwezigheid van voertuigen of door de
Intelligence onderscheiden (Aarts, 2003):
7
2. Onderzoeksopzet: methodiek en aanpak Probleemstelling • Het eerste niveau is inbedding, waarbij
Omgevingsbewustzijn is belangrijk voor
Uitgaande van een formele definitie van
bewustzijn. Daartoe wordt ook gekeken
micro-elektronica, sensoren en actua-
veiligheid op de werkvloer. Omgevingsbe-
omgevingsbewustzijn
naar andere toepassingsgebieden waar
toren (onzichtbaar) worden ingebouwd
wustzijn is ook een belangrijk onderdeel
welke factoren daarbij een rol spelen.
omgevingsbewustzijn
in de omgeving, zoals in kleding,
van Ambient Intelligence. Dit leidt tot de
Eerst in algemene zin maar daarna toe-
rol speelt, zoals hulpverlening, defensie
ramen en stoelen.
vraag of Ambient Intelligence kan bijdra-
gespitst op veiligheid op de werkvloer.
en luchtverkeersleiding. De resultaten
• Het tweede niveau is omgevingsbe-
gen aan meer veiligheid op de werkvloer,
Vervolgens wordt gekeken naar trends
daarvan worden vervolgens weer gepro-
wustzijn, waarbij gegevens worden
opdat het aantal ongevallen op het werk
en technologische ontwikkelingen in het
jecteerd in de context van veiligheid op
gecombineerd en verwerkt met als doel
kan worden verminderd.
verkrijgen en verschaffen van omgevings-
de werkvloer.
wordt
bekeken
een
belangrijke
een beeld te krijgen van de situatie. • Het derde niveau is personalisatie, waarbij rekening wordt gehouden met
3. Omgevingsbewustzijn
Doelstelling
de persoonlijke voorkeuren en gezondheid van een persoon.
Doel van deze eerste fase is om te ana-
• Het vierde niveau is adaptatie, waarbij
lyseren hoe Ambient Intelligence een
Omgevingsbewustzijn 1) (‘situational awa-
Onderstaand definitie bevat drie wezenlij-
de omgeving zich aanpast aan de be-
bijdrage kan leveren aan veiligheid op
reness’) is een begrip dat op veel terrei-
ke elementen, namelijk perceptie (‘percep-
hoeftes en gesteldheid van een persoon.
de werkvloer. Het accent ligt daarbij in
nen van toepassing is. Het is ook een al
tion’), inzicht (‘comprehension’) en projec-
• Het laatste niveau is anticipatie, waarbij
eerste instantie op omgevingsbewustzijn.
lang bestaand begrip dat zijn oorsprong
tie (‘projection’). Er is in de literatuur ook
de omgeving al vooruit loopt op de
Onderzocht wordt hoe omgevingsbe-
vindt bij piloten tijdens de eerste Wereld-
wel kritiek op bovenstaande definitie (zie
dingen die kunnen gebeuren.
wustzijn tot stand komt, welke processen
oorlog. In het kader van dit onderzoek
bijvoorbeeld Hone, 2006). Volgens deze
Ambient
en factoren daarbij een rol spelen en
beperken we ons tot situaties waarin om-
critici is perceptie (het waarnemen) zowel
Intelligence zijn onder meer de woon-
hoe omgevingsbewustzijn kan worden
gevingsbewustzijn van belang is voor het
sequentieel als parallel en ontstaat inzicht
omgeving, de gezondheidszorg en de
verbeterd.
uitoefenen van werkzaamheden. Daarbij
al direct met de eerste waarneming. Per-
gaat het om het realiseren van doelstel-
ceptie en inzicht zijn daarom niet duide-
lingen en het nemen van beslissingen om
lijk te scheiden. Bovendien vinden zij dat
die doelstellingen te bereiken.
projectie al plaatsvindt voordat een com-
Toepassingsgebieden
van
werkomgeving.
pleet inzicht is verkregen. Simpel gezegd betekent omgevingsbe-
Toch hanteren wij hier de Endsley-defi-
wustzijn ‘weten wat er gebeurt’ Een meer
nitie. De definitie maakt onderscheid in
formele definitie is die van (Endsley, 2000):
een drietal niveaus waarin verschillende
“The perception of the elements in the
processen en factoren een rol spelen.
environment within a volume of space
Dat maakt de definitie geschikt als kap-
and time, the comprehension of their
stok voor de discussie over de vraag hoe
meaning and the projection of their sta-
omgevingsbewustzijn tot stand komt en
tus in the near future”.
waardoor dat wordt beïnvloed.
)
1
8
Omgevingsbewustzijn duidt zowel op context awareness, als op situation awareness. Uit de omringende tekst is het onderscheid af te leiden. Er is ook samenhang: AALIANCE definieert context als iedere informatie die de situatie beschrijft.
9
Niveau 2: Inzicht
Omgevingsbewustzijn en ‘decision making’
Vanuit een Ambient Intelligence oogpunt
in de klassieke zin. Ambient Intelligence
Omgevingsbewustzijn gaat verder dan al-
ontbreekt in de definitie van Endsley de
refereert aan omgevingen die in hoge
leen perceptie. Perceptie levert een conti-
Omgevingsbewustzijn is geen doel op
nadruk op een veranderende omgeving
mate autonoom en zelf lerend zijn. De in-
nue stroom op aan gegevens uit verschil-
zich, maar een belangrijk middel om
die zich aanpast aan de behoeftes en in-
teractie met de gebruiker gaat door mid-
lende bronnen. Inzicht ontstaat door deze
doelstellingen te realiseren. Een goed
tenties van de gebruiker. De Endsley de-
del van bewegingen, gebaren en emoties
gegevens te combineren en te interprete-
inzicht in de bestaande situatie stelt de
finitie is in feite van toepassing op ’com-
enerzijds en veranderende omgevings-
ren zodat ze een samenhangende beteke-
werknemer in staat om te beslissen welke
mand and control’-achtige applicaties,
factoren anderzijds. Desondanks is de
nis krijgen. Inzicht heeft een hogere se-
acties nodig zijn om de beoogde doelen
met de verkeersleider, piloot of proces-
Endsley-definitie zo algemeen dat deze
mantische betekenis als perceptie: het is
te bereiken. Omgevingsbewustzijn wordt
controller als gebruiker en als operator. In
ook toereikend is voor deze aspecten van
het verschil tussen een aantal losse woor-
veelal gezien als een separaat proces dat
Ambient Intelligence is er geen operator
Ambient Intelligence.
den en een zin. Het niveau van inzicht dat
belangrijke informatie aanlevert voor het
kan worden gerealiseerd is afhankelijk
nemen van de juiste beslissingen (‘deci-
van de bekwaamheid van de werknemer
sion making’).
en kan verschillen van persoon tot per-
Omgevingsbewustzijn en ‘decision ma-
soon.
king’ zijn adaptieve en continue processen. Dit is geïllustreerd in onderstaande
Niveau 3: Projectie
figuur.
Inzicht en begrip leiden tot het laatste niveau van omgevingsbewustzijn, namelijk het kunnen doen van voorspellingen over de toekomstige situatie afhankelijk van bepaalde handelingen en gebeurtenissen. Het is de ‘what-if’-fase van omgevingsbewustzijn. Dat is uitermate belangrijk voor het nemen van beslissingen om bepaalde doelstellingen te bereiken en om onge-
Figuur 2: Omgevingsbewustzijn en Ambient Intelligence
wenste (neven-)effecten te voorkomen.
Niveau 1: Perceptie
Vooral ervaren werknemers vertrouwen in hoge mate op projectie omdat hen dat
Perceptie is het continu waarnemen van
slimme sensoren. Perceptie is cruciaal
in staat stelt tijdig de juiste beslissingen
de situatie, gebeurtenissen en objecten.
voor omgevingsbewustzijn. Het gevaar
te nemen.
Perceptie wordt gerealiseerd met de men-
bestaat dat een werknemer niet in staat is
selijke zintuigen (zien, horen, ruiken,
alle relevante details op te nemen of dat
voelen) en/of met behulp van speciale,
niet alle relevante details worden gezien.
10
Figuur 3: Omgevingsbewustzijn en ‘decision making’ als continue processen
11
4. Ambient Intelligence en veiligheid op werk Gezamenlijk bewustzijn Het hierboven beschreven proces van
Ongevallen zijn vaak te wijten aan men-
derhoudstaak of een constructietaak. Het
omgevingsbewustzijn is in veel gevallen
selijk gedrag, hoe mensen met elkaar
is aannemelijk dat het primaire doel de
niet een individueel proces van een en-
omgaan en hoe ze met risico’s en richtlij-
aandacht en het cognitieve vermogen vol-
kele persoon, maar in veel gevallen ook
nen omgaan. Bewust bezig zijn met vei-
ledig in beslag nemen, zodat de aandacht
een groepsproces. Denk bijvoorbeeld aan
ligheid, ‘safety awareness’, is een nood-
voor veiligheid vermindert. Dit is waar
brandweerlieden die van elkaar willen en
zakelijke voorwaarde voor veiligheid op
Ambient Intelligence een rol kan spelen
moeten weten wat ze doen en waar ze
de werkvloer. Door middel van cursus-
en kan bijdragen aan een intelligente om-
zich bevinden. Dit geldt ook voor de in-
sen, trainingen en ‘risk assessment ‘kan
geving die veiligheid op de werkvloer als
zet van hulpverleners (politie, brandweer
een beter begrip en draagvlak gecreëerd
primair doel heeft en die is geïntegreerd
en ambulance) bij meer omvangrijke inci-
worden voor veiligheid op de werkvloer.
in de werkomgeving, kleding, gereed-
denten. Een ander voorbeeld is de cock-
Dit is vooral het terrein van de Arbowet-
schap en machines, waarbij de werkne-
pitbemanning. Vaak is het onmogelijk
geving.
mer centraal staat.
voor één persoon om een situatie com-
Omgevingsbewustzijn is echter ook be-
pleet te overzien en te begrijpen. Elkaar
langrijk voor veiligheid op de werkvloer.
aanvullen is een noodzaak en een kracht.
Een adequaat inzicht in de huidige situatie
Een consistent en gezamenlijk bewustzijn
is belangrijk om de gevolgen van bepaal-
is in dit soort gevallen zeer belangrijk om
de handelingen te kunnen beoordelen in
de juiste beslissingen te kunnen nemen.
relatie tot veiligheid op de werkvloer en
Bovendien geldt ook hier de stelregel:
om nadelige gevolgen te kunnen vermij-
twee weten meer dan één.
den. Een volledig en correct inzicht in de
Communicatie, het uitwisselen van ken-
situatie stelt je in staat om de mogelijke
nis en informatie, is een belangrijke pijler
risico’s van een actie beter in te schatten
voor het verkrijgen van gezamenlijk be-
en te minimaliseren, zodat het risico op
wustzijn. Veel ongelukken ontstaan door
ongelukken wordt gereduceerd.
miscommunicatie en de daaraan gerela-
Als echter het inzicht in de situatie ver-
teerde incorrecte besluitvorming.
slechterd of als de situatie te complex wordt, dan is de bekwaamheid om de gevolgen van acties te voorspellen ook minder. Daardoor neemt het risico op ongelukken toe. Dit risico is zeker aanwezig bij veiligheid op het werk, omdat veiligheid over het algemeen niet het primaire doel is van de uit te voeren taak. Het primaire doel van een activiteit is een on-
12
13
5. Invloed van omgevingsfactoren
In dit hoofdstuk wordt ingegaan op om-
Het SHEL-model bestaat uit:
gevingsfactoren die de veiligheid op de
• Software (S), bestaande uit procedures,
werkvloer beïnvloeden. Dit kunnen directe factoren zijn, zoals schadelijke stoffen, maar ook indirecte factoren zoals klimaat
symboliek en regelgeving. • Hardware (H), bestaande uit gereedschap, machines en instrumenten.
die bepalen of een werknemer de werk-
• Liveware (L), de mens in het systeem.
omgeving al dan niet als aangenaam er-
• Environment (E), de omgeving waarin
vaart. Dit kan indirect weer van invloed
het L-H-S systeem moet functioneren
zijn op de veiligheid.
bestaande uit de natuurlijke omgeving, maar ook het sociale en economische
Het zogenaamde SHEL-model (Hawkins,
klimaat.
1975) is een veel toegepast model om de rol van menselijke factoren in zijn omge-
Liveware, de mens, is de centrale compo-
ving te bestuderen.
nent van het SHEL-model. Maar dat is tegelijk ook de component die het minst voorspelbaar is en het meest ontvankelijk voor
H
individuele verschillen zoals ervaring, opleiding, etnische verschillen en leeftijd, zoals blijkt uit onderzoek van TNO,
S
L
E
2010 en Van Houten en Teeuw, 2011. De invloed van leeftijd komt bijvoorbeeld tot uiting in oplopende reactietijden, verslechtering van het perceptievermogen
L
(zien en horen), aandachtverlies en een verminderd geheugen. Daarnaast spelen interne factoren een rol die de kwaliteit van het functioneren be-
Figuur 4: Het SHEL-model
14
ïnvloeden zoals honger, vermoeidheid en motivatie.
15
6. Het ontstaan van risico’s Het SHEL-model stelt ons in staat om de vier interfaces van de Liveware-component te analyseren die het menselijk functioneren beïnvloeden. Dit is samengevat in onderstaande tabel.
Omgevingsfactoren, werkdruk en sociaal-
Niveau 2-fouten: inzicht
psychische factoren kunnen het proces Liveware - Hardware
van omgevingsbewustzijn negatief beïn-
Niveau 2-fouten hebben betrekking op
Onjuist gebruik van machines en instrumenten Verwondingen
vloeden. Dit kan op alle drie niveaus: per-
het onjuist interpreteren en combineren
ceptie, inzicht en projectie. Omdat omge-
van informatie. Een beperkt of onjuist in-
vingsbewustzijn een cognitief en causaal
zicht in de situatie werkt door in de pro-
Checklijsten, handboeken, regels
Onjuiste handelingen en
proces is, werken fouten op het ene ni-
jectie en kan aanleiding zijn tot het ne-
en afspraken
afwijkende procedures
veau door in het daarop volgende niveau.
men van verkeerde beslissingen.
Schadelijke stoffen
Misselijkheid en flauwte
Mens- Machine- Interface, productontwerp, fysieke eigenschappen, ergonomie
Liveware - Software
Liveware -
Niveau 1-fouten: perceptie
Allergie en vergiftiging Brand en explosiegevaar
Environment
atie ontstaat door:
Straling (UV, IR, EM)
Huid- en oogaandoeningen Kanker
Veel problemen met omgevingsbewust-
• Het ontbreken van een correct (mentaal)
zijn ontstaan in de perceptiefase, waarin
model, bijvoorbeeld hoe een bepaalde
Klimaat (temperatuur, licht,
Minder weerstand en minder waakzaam
een beeld wordt opgebouwd van de situ-
machine precies werkt.
vochtigheid)
Irritatie en hoofdpijn Schokken en trillen
Rug- en armklachten
Psychologische factoren zoals werkdruk, tijdsdruk, stress en privéomstandigheden Samenwerking, leiderschap,
lingen worden verricht met alle mogelijke gevolgen van dien.
• Niet in staat zijn om de juiste informatie te combineren. • Het gebruik van een onjuist (mentaal) model, dat er bijvoorbeeld vanuit gaat dat een hijswerktuig of heftruck een
Concentratie- en motivatieverlies Geïrriteerd en overspannen Miscommunicatie, onbegrip,
Een beperkte of verkeerde perceptie kan
zwaar gewicht kan tillen, terwijl dat niet
ontstaan door:
zo is.
• Informatie wordt niet (kan niet worden) gezien, gehoord of gemeten.
onwil
communicatie
atie. Het kan leiden tot een verkeerd inzicht op grond waarvan verkeerde hande-
Los raken van (machine)onderdelen
Liveware - Liveware
Een beperkt of onjuist inzicht in de situ-
Tabel 1: Beïnvloedingsfactoren
• Te veel vertrouwen in standaardsituaties. Dit doet zich voor als iemand iets
• Informatie wordt genegeerd bijvoor-
vergeet en besluit om dan maar de ge-
beeld vanwege werkdruk of tijdsdruk.
bruikelijke, routinematige procedures
Bovenstaande tabel geeft een opsom-
deringen vormen een potentieel risico,
• Informatie wordt vergeten.
en handelingen te volgen. Routinematig
ming van meer statische omgevingsfac-
omdat ze de dagelijkse routine verstoren.
• Geen of onvoldoende communicatie.
handelen wordt veelal onbedachtzaam
toren in de zin dat ze de uitvoering van
Voorbeelden daarvan zijn de introductie
de werkzaamheden beïnvloeden maar
van ander gereedschap, andere collega’s
Het risico van perceptie is dat het onvol-
tine matig handelen gaat ook uit van
de werkzaamheden zelf niet veranderen.
en andere procedures als gevolg van au-
ledig is, in de zin dat niet alle relevante
een bestaand verwachtingspatroon, bij-
Speciale aandacht moet worden gegeven
tomatisering. Maar ook het uitvallen van
informatie is waargenomen en bewaard.
voorbeeld de werking van een machine,
aan dynamische factoren. Dit zijn facto-
de stroom en storing aan machines vallen
Het menselijk perceptievermogen is be-
terwijl er juist een onderdeel kapot is.
ren die elk van de vier interfaces kunnen
hieronder.
perkt, soms vooringenomen en selectief
beïnvloeden en veranderen. Deze veran-
gedaan (verminderde alertheid). Rou-
en gevoelig voor vergeetachtigheid.
16
17
7. Het verbeteren van omgevingsbewustzijn Niveau 3-fouten: projectie Niveau 3-fouten ontstaan als het effect
In de twee vorige hoofdstukken zijn de
2. Processing om van ruwe data te komen
van bepaalde handelingen op de situatie
oorzaken en mogelijke gevolgen van een
tot informatie over de situatie onder
verkeerd wordt ingeschat. Een onjuiste
gebrek aan omgevingsbewustzijn bespro-
meer door het combineren en interpre-
projectie kan leiden tot het verkeerd in-
ken. In dit hoofdstuk wordt ingegaan op
schatten van een gevaarlijke situatie.
mogelijkheden om omgevingsbewustzijn
3. Semantische analyse om tot inzicht
teren van waarnemingen.
te verbeteren en daarmee de veiligheid op
te komen over de gegeven situatie en
Een onjuiste projectie ontstaat door:
de werkvloer. Tot nu toe is in algemene
hoe deze zich gaat ontwikkelen, onder
• Het ontbreken van een correct (men-
zin naar dit proces gekeken, hoe het tot
meer door redenering aan de hand
taal) model, bijvoorbeeld een heftruck-
stand komt en welke factoren daarbij
van beschikbare informatie en gebruik
bestuurder die niet anticipeert op het
een positieve dan wel negatieve invloed
makend van modellen.
feit dat door de lading de stabiliteit van
hebben. In dit hoofdstuk wordt vooral
de truck anders is geworden.
langs de technologische as gekeken hoe
Data processing en semantische analyse
• Overprojectie van ontwikkelingen, bij-
omgevingsbewustzijn te verbeteren is.
worden hier samengenomen. In de litera-
voorbeeld het te veel compenseren bij
Dit wordt weer gedaan aan de hand van
tuur (zie bijvoorbeeld Cook et al, 2009)
het in onbalans raken van een stellage,
het Endsley-model voor omgevingsbe-
wordt daar ook niet echt onderscheid in
waardoor een tegenovergesteld resul-
wustzijn dat het proces beschrijft om van
gemaakt. Het verschil tussen beide zit
taat wordt bereikt.
ruwe data te komen tot kennis en inzicht.
vooral in de mate van domeinkennis dat in de analyse wordt meegenomen, in de vorm van modellen, regels en patronen.
Projection (Semantics)
Knowledge
Comprehension
Maar dat onderscheid is soms vaag en wordt hier daarom niet gemaakt.
Information
(Interpretation) Perception (Sensors)
Data
In de volgende paragrafen wordt verder ingegaan op de twee onderdelen sensoren en op sensordataprocessing en semantische analyse. Daarbij wordt een stand van
Figuur 5: Endsley-model met semantiek
zaken (‘state of the art’) en een vooruitblik gegeven naar verwachte ontwikkelingen
De belangrijkste onderdelen van het
(‘trend en roadmap)’.
semantische model zijn: 1. Sensoren voor het meten van de componenten van het SHEL-model: software, hardware, omgeving en de mens.
18
19
Sensoren Terminologie
doen aangaan. Het begrip ‘sensor node’
vormt de basis van het Endsley-model en
In de literatuur komt men verschillende
De IEEE 1451.2-standaard definieert een
is een alternatief voor het begrip smart
wordt gerealiseerd door gebruik te maken
begrippen tegen, zoals sensorelement,
smart sensormodel dat is weergegeven
sensor, waarbij node duidt op een node
van een verscheidenheid aan sensoren.
sensor en smart sensor.
in de onderstaande figuur.
in een netwerk van sensoren.
Sensoren kunnen worden ingedeeld afhankelijk van de parameter die wordt be-
Smart Transducer Interface Module (Sensor)
Type sensoren
Network Capable Application Processor
in de volgende categorieën die relevant
Radio
Sensor element
Signal conditioning
1451.2 interface
Sensortechnologie speelt een belangrijke
Local user interface
Analog - digital conversion Sensor element
1451.2 interface
Application Algorithms
zijn voor veiligheid op de werkvloer:
rol bij omgevingsbewustzijn. Perceptie Wired
Communication
Omgevingssensoren Omgevingssensoren meten onder andere licht, lucht (bijv. O2, CO2, verontreinigingen),
Data storage
STIM
meten. Hier wordt onderscheid gemaakt
straling, temperatuur, vochtigheid en geluid. Het detecteren van schadelijke gassen en
Bluetooth
branddetectie zijn typische toepassingen van omgevingssensoren. AALIANCE bevat
NCAP
uitgebreide ‘roadmaps’ van een aantal gassensoren, inclusief sensoren voor branddetectie.
Power supply
Bewegingssensoren Bewegingssensoren meten de aanwezigheid van bewegende voertuigen, personen en andere
Figuur 6: IEEE 1452.1 Smart Sensormodel (schematisch)
bewegende objecten in de omgeving. Bewegingssensoren worden ook gebruikt voor het volgen (‘tracking‘ van objecten en voor het identificeren van personen met behulp van tags.
Sensorelement
Bewegingssensoren worden vooral toegepast bij de bewaking en beveiliging van objecten.
Een sensorelement is een fundamenteel omzettingsmechanisme dat één vorm van energie
Bewegingssensoren kunnen passief of actief zijn. Een passieve sensor, zoals een camera,
omzet in een andere vorm. Sommige sensoren bevatten meer dan één sensorelement.
reageert op optische veranderingen in de omgeving. Actieve sensoren zenden pulsen uit en
Sensor
meten de reflectie van bewegende objecten, zoals een radar (microgolven) en een
Een sensor is één of meer sensorelementen inclusief verpakking, elektronica en externe
parkeersensor (ultrasone golven).
verbindingen (het STIM module in figuur 6).
Lichaamssensoren
Smart sensor
Lichaamssensoren meten functies van het menselijk lichaam zoals temperatuur, hartslag,
Een smart sensor is een sensor met de daarbij behorende (applicatie) processing,
bloeddruk, ademhaling en in meer algemene zin de menselijke vitaliteit. Lichaamssensoren
dataopslagfaciliteiten en communicatiefaciliteiten (het NCAP module in figuur).
worden toegepast in de sport en medische wetenschap.
Tabel 2: Definities
Fysiologische sensoren
Een sensorelement kan een eenvoudige
elektromagnetische golf) omzet in een
transducer zijn of een complete MEMS
analoog of digitaal videosignaal. Een be-
(Micro Elektro Mechanisch Systeem). Een
wegingssensor zet optische of akoesti-
camera met een video-uitgang is een
sche veranderingen om in een elektrisch
voorbeeld van een sensor die licht (een
signaal dat een buitenverlichting kan
Fysiologische sensoren zijn in feite ‘smart’ lichaamssensoren die de emotionele toestand van een persoon bepalen door het processen en analyseren van fysieke parameters. Kenmerkende parameters voor de emotionele toestand zijn onder andere hartslag en ademhaling, maar ook gezichtsuitdrukking, lichaamshouding en ‘gebarentaal’ (gestes). Fysiologische sensoren worden toegepast in slimme omgevingen (smart environments) zoals de woon- en werkomgeving. Diagnostische sensoren
20
Diagnostische sensoren zijn sensoren die de werking en het gebruik van machines monitoren. Diagnostische sensoren worden vooral gebruikt voor het vaststellen van
21
Fysiologische sensoren worden toegepast in slimme omgevingen (smart environments) zoals de woon- en werkomgeving. Diagnostische sensoren Diagnostische sensoren zijn sensoren die de werking en het gebruik van machines
Technologie
monitoren. Diagnostische sensoren worden vooral gebruikt voor het vaststellen van (preventief) onderhoud. Tabel 3: Type Sensoren
Algemene kenmerken
Kosten
In de vorige paragraaf is een indeling
Communicatie
Energie
gemaakt van sensoren gebaseerd op gebruik en toepassingsgebied. De onderliggende technologie (sensor en sensorele-
Sensors
Grootte & gewicht
Beweegbaarheid
Sensortechnologie ontwikkelt zich snel
on-Chip met een grootte van enkele mm2.
in positieve zin als het gaat om grootte,
De verwachting is dat daardoor de sen-
kosten,
nauwkeurig-
sormarkt de komende jaren sterk groeit
heid, integratie en functionaliteit (intel-
en vooral die van sensoren gebaseerd op
ligentie). Dit is vooral te danken aan de
MEMS-technologie. MEMS-technologie is
ontwikkelingen op het gebied van semi-
zeer geschikt voor embedded toepassin-
conducteur technologie, nanotechnologie
gen. Sensortoepassingen van MEMS zijn
en MEMS-technologie (Yurish. 2011) en
ondermeer druksensoren, versnellings-
AALIANCE. Dit heeft inmiddels geleid tot
sensoren, licht- en geluidssensoren.
energieverbruik,
uitdrukkingen als Lab-on-Chip en Sensor-
ment) kan in gevallen dezelfde zijn. Ongeacht het toepassingsgebied worden
Functionaliteit
Technologie
sensoren ook gekenmerkt door een aantal algemene parameters. Het belang van
Nauwkeurigheid
die parameters is sterk afhankelijk van de specifieke toepassing. Maar het zijn wel
Figuur 7: Algemene sensorparameters
deze parameters die maatgevend zijn voor ontwikkelingen op het gebied van
Het gaat te ver om hier uitgebreid in te
sensoren. Algemene sensorparameters
gaan op al deze parameters. De para-
die hier worden beschreven zijn onder-
meters zijn bovendien niet allemaal on-
meer (zie ook Figuur 7)
afhankelijk van elkaar, dat wil zeggen
• Kosten.
orthogonaal ten opzichte van elkaar. De
• Grootte en gewicht.
ene parameter beïnvloedt andere parame-
• Energieverbruik.
ters. Daarom wordt hier ingegaan op een
• Nauwkeurigheid en gevoeligheid.
select aantal sensorparameters, die maat-
• Communicatie mogelijkheden.
gevend worden geacht voor toekomstige
Energieverbruik
• Functionaliteit.
ontwikkelingen.
Voeding en energieverbruik zijn kritische
sornetwerken is dit geen optie. Het credo
en vaak beperkende factoren bij het ge-
is dan energiezuinigheid. Omdat commu-
bruik van sensoren en sensornodes. Als
nicatie qua energieverbruik de duurste
een vaste (‘wired’) voeding een optie is,
component is, is het van belang commu-
of als dagelijks herladen van de batterij
nicatie tot het echt noodzakelijke te be-
een optie is, dan is het probleem beperkt.
perken. Het protocol stack speelt hier ook
Maar in sommige gevallen zoals bij em-
een rol: is deze geoptimaliseerd voor lage
bedded toepassingen en draadloze sen-
snelheden of juist voor hoge snelheden.
• Beweegbaarheid.
22
Figuur 8: Sensor-on-Chip
23
MEMS-technologie is ook hier van belang
Communicatie
dat niet alle beschikbare sensoren ook
in de vorm van miniaturisatie van ener-
Communicatie is een belangrijke parame-
goedkoper en nauwkeuriger worden. Er
giebronnen (AALIANCE).
ter van sensoren. Communicatie vormt
is onderscheid tussen goedkoop gepro-
Een andere belangrijke ontwikkeling is
de basis van draadloze sensornetwerken.
duceerde sensoren op basis van bekend
die van
‘energy harvesting’ en ‘energy
Communicatie geeft aan dat meetgege-
concepten en gespecialiseerde nieuwe
scavengers’ (Kansal et. al., 2006). ‘Har-
vens verdeeld kunnen worden, zodat
sensoren op basis van schaarse materi-
vesting’ is het onttrekken en opslaan van
informatie van gedistribueerde senso-
alen en nieuwe concepten die nog niet
energie uit de omgeving, zoals wind en
ren gezamenlijk kan worden verwerkt.
in massaproductie worden toegepast.
zonlicht, of uit beweging en aanwezige
Communicatie kan draadloos zijn of vast
• Sensoren worden energiezuiniger.
(‘wired’). Smart sensors, zoals bewakings-
• Sensoren worden goedkoper en komen
camera’s, zijn tegenwoordig standaard
steeds meer als off-the-shelf compo-
elektromagnetische signalen. Het uitein-
delijk doel van ‘harvesting‘ is te komen tot de energieneutrale werking van sen-
Figuur 9: Energieverbruik sensornode [mW]
sornodes.
voorzien van GSM of WiFi faciliteiten (het ‘sensorweb’). Kleinschaligere netwerken,
nenten beschikbaar. • Sensoren
worden
slimmer,
omdat
zoals een Body-Area-Network, maken ge-
steeds meer embedded processing zal
Beweegbaarheid
bruik van Bluetooth, Infrarood (IrDA) of
plaatsvinden
De beweegbaarheid van een sensor geeft
Ultra Wide Band (UWB).
aan of de sensor ‘fixed’, draagbaar of mo-
De trend is dat sensorcommunicatie
greerd kunnen worden, omdat ze stan-
biel is. Een vaste sensor is onderdeel van
steeds meer gebaseerd zal zijn op stan-
daard voorzien worden met communi-
de omgeving. Draagbare sensoren zijn
daard mobiele communicatieprotocollen
catiefaciliteiten. De verwachting is dan
verwerkt in kleding of anderszins. Draag-
(AALIANCE).
ook dat sensoren op grote schaal toe-
• Sensoren zullen makkelijker geïnte-
bare sensoren fungeren als een persoon-
gepast gaan worden in consumenten-
lijk schild. Mobiel betekent dat de sensor
producten en op ad-hoc basis een gro-
Trends in sensoren
zich al dan niet autonoom kan voortbewegen. Mobiele sensoren zijn het terrein
Nabaztaq
ter sensornetwerk zullen vormen (PAN, BAN, WLAN).
dere) multimodale mobiele sensoren is
Uit extrapolatie van de ontwikkelingen in
de afgelopen decennia en uitgesproken
Om het bovenstaande te realiseren moe-
nog in onderzoek (zie bijvoorbeeld Hew,
verwachtingen zoals hiervoor beschre-
ten in de komende jaren enkele hinder-
2006).
ven, komen een aantal vooruitzichten
nissen worden genomen. Die hebben te
Mobiele sensoren zijn zeer geschikt voor
naar voren:
maken met:
het onderzoeken van voor de mens vijan-
•D e miniaturisatie van sensoren zet door.
• De beschikbaarheid van energie en het
dige omgevingen en voor het verschaffen
Dat heeft te maken met de ontwikkelin-
onttrekken van energie op de plek waar
gen in de semi-conductorindustrie en
de sensoren zich bevinden. Bijvoor-
met de voortgang in de nanotechnologie.
beeld op het lichaam, verweven in kle-
van de robotica. De autonomie van (meer-
van een helikopterview bij calamiteiten. Mobiele sensoren zijn nog volop in ont-
E-puck
wikkeling.
Figuur 10: Mobiele sensoren
24
•S ensoren worden gevoeliger en nauw-
ding of in de vrije natuur.
keuriger. Hierbij moeten we opmerken
25
• De schaarste en prijs van bepaalde
(Khan, 2004). Methoden en technieken
grondstoffen en materialen.
voor het centraal dan wel gedistribueerd
Architectuur
• De autonomie van mobiele sensoren.
combineren van gelijksoortige informatie worden al veel toegepast, vaak gebaseerd Imperfecte informatie
Infrastructuur
Informatieprocessing en semantische analyse
op Kalman-Filter technieken (Abdelgawad en Bayoumi, 2011). Het combineren en
Processing en Analyse
correleren van heterogene, multimodale sensorinformatie is nog in ontwikkeling.
Sensoren zijn een noodzakelijke voorwaarde voor het verkrijgen van omge-
Situatie
Figuur 12: Gedistribueerd sensornetwerk (http://oregonstate.edu/feel/about)
Domeinkennis
vingsbewustzijn. Maar de ruwe data als zodanig zijn vaak niet voldoende om inzicht in de situatie te verkrijgen. Daarvoor moet de ruwe data geanalyseerd,
Figuur 11: Aspecten van informatie- processing en -analyse
Infrastructuur De infrastructuur (ook wel ‘middleware’)
architecturen en standaardisatie zijn be-
geïnterpreteerd en geëvalueerd worden
Architectuur
zorgt ervoor dat de verschillende gedis-
langrijke pijlers van geïntegreerde sen-
en vergeleken worden met data uit an-
Architectuur geeft aan of gegevens lokaal
tribueerde componenten (sensoren en
sornetwerken.
dere bronnen. Automatische verwerking
verwerkt worden, dan wel centraal op een
apparaten) met elkaar geïntegreerd zijn
Een belangrijk ander kenmerk van een ge-
is noodzakelijk vanwege de soms grote
server of gedistribueerd in het netwerk.
op een zodanig niveau dat informatie kan
ïntegreerd sensornetwerk is de mogelijk-
gegevensstromen, de complexe situaties
Als er geen communicatie faciliteiten zijn,
worden uitgewisseld en dat die informa-
heid om met dynamische veranderingen
en de tijdsdruk waaronder één en ander
dan is lokale verwerking de enige optie.
tie ook begrepen wordt. Men spreekt van
om te kunnen gaan zoals nieuwe sensor
plaatsvindt. De menselijke vermogens
Maar ook met communicatiefaciliteiten
een geïntegreerd sensornetwerk (sen-
nodes: het ‘plug-and-play’-model (Cook
schieten in dat soort situaties te kort.
is lokale verwerking zinvol, opdat alleen
sor web) dat verschillende services kan
et. al. 2009).
werkelijk interessante informatie gecom-
bieden in de woon – en werkomgeving.
municeerd wordt. Zowel in het centrale
Informatiemodellering, meta-data (zelfbe-
als in het gedistribueerde model worden
schrijvende data), service georiënteerde
Algemene kenmerken
Information model
sensorgegevens verzameld van mogelijk Algemene kenmerken die bij informatie-
ongelijksoortige bronnen om vervolgens
processing en analyse een rol spelen zijn
meer nauwkeurige en meer complete in-
ondermeer (zie ook figuur 11):
formatie te genereren.
• Architectuur.
Gedistribueerde verwerking heeft ten op-
• Imperfecte informatie.
zichte van centrale verwerking de voor-
• Infrastructuur.
delen van schaalbaarheid, fouttolerantie,
• Het type situatie.
efficiënt gebruik van communicatie faci-
• De inbreng van domeinkennis.
liteiten en het kunnen omgaan met dynamische veranderingen in het netwerk
26
A
B
C
D
E
F
G
G’
H
I
J
K
L
Information Backbone
M
N
O
P
P’
Q
R
S
T
Y
Figuur 13: Gemeenschappelijk informatiemodel als bindmiddel
27
Situatie dezelfde respons. Onderscheid kan wor-
den in statistische modellen (Bayesian,
den gemaakt in:
Markov), in modellen gebaseerd op a
• Kritieke situaties die acuut gedetecteerd
priori kennis en in zelflerende modellen
moeten worden door online en real-
(neurale netwerken). AALIANCE geeft een
time analyse van de gegevensstroom.
uitgebreid overzicht van modellen en re-
• Het monitoren van (de werking van)
Trust/Security Bewijs Logica Regels en query
deneermethoden.
machines voor preventief onderhoud.
Domeinkennis in de vorm van objecten,
Real-time analyse is in dit geval niet
relaties en patronen wordt vaak vastge-
noodzakelijk.
legd door middel van een ontologie. Een
Tussen deze twee uiterste situaties komt
ontologie is een gestructureerd datamo-
een geleidend verloop voor van situaties
del, inclusief metadata, met objecten en
die meer dan wel minder real-time ana-
relaties tussen objecten. Aan een ontolo-
lyse vereisen. Denk bijvoorbeeld aan de
gie kunnen (domein) regels worden toe-
aanwezigheid van personen of voertuigen
gevoegd waardoor een semantisch rijker
die niet een direct gevaar vormen, maar
model ontstaat (vergelijk het semantisch
wel de continue aandacht vereisen.
web, figuur 14). Een semantisch model
Encryptie
Modellen kunnen onderverdeeld wor-
Signature
Niet iedere situatie is dezelfde en vereist
Ontologie RFD Model en Syntax XML Query en schema XML
Name spaces
URL of URI
Unicode
Figuur 14: Semantisch Web
(de ontologie) moet met de ruimtelijke en Domeinkennis
tijdelijke kenmerken van objecten en re-
Methoden en technieken voor het verkrij-
laties kunnen omgaan (Sketh et. al., 2008
1..* PhysicalObject
gen van kennis en inzicht onderscheiden
en Cook et. al., 2009).
zich in de mate waarin en de manier waar-
Er bestaat een core ontologie voor ‘situ-
1
op domeinkennis wordt meegenomen in
ation awareness’ (Matheus et. al, 2003).
Volume
de analyse.
Domeinkennis kan bestaan
De belangrijkste elementen van die core
uit modellen, historische gegevens, pa-
ontologie zijn objecten, relaties, doelen
tronen en uit relaties tussen objecten.
en events (zie figuur 15). De core onto-
Een voorwaarde is dat modellen met im-
logie is toegepast in een militaire context
perfecte gegevens moeten kunnen om-
met domeinspecifieke extensies. Een toe-
gaan. Sensoren kunnen onnauwkeurig
passing in het kader van veiligheid op de
zijn, waardoor de data ruis bevatten of
werkvloer is er nog niet.
PhysicalObject
1
1
Position
* +affects
Velocity
1..* {ordered}
Rule
* AttributeSymbol
EventNotice
Attribute +affects 1
*
source : String time : Time * * id : String
* +affects Relation *
* +definedBy
1 +startEvent 1 0..1 +endEvent +affects * * DynamicSystem
kende waarden.
(from Rule)
1..*
(from Rule)
zelfs uitschieters. Ook kan een sensor (tijdelijk) uitvallen met als gevolg ontbre-
Goal
Situation
id : String
RelationSymbol
* +affects
PropertyValue
*
value(t : Time) certainty(t : Time)
Figuur 15: Core Ontologie voor Situation Awareness (Matheus et. al., 2003)
28
29
Trends in informatieprocessing en semantische analyse
• Het volwassen worden van domeinmo-
De basistechniek van detectie is het ver-
ook nog redelijk real-time gebeuren. De
dellen en ontologie en dan vooral in de
gelijken van gemeten waarden met voor-
inbreng van domein kennis in de vorm
context van situation awareness en vei-
af ingestelde referentiewaarden. Hierbij
van patronen en regels is daarom es-
Uit de voorgaande analyse van de ken-
ligheid op de werkvloer. Bedenk daar-
wordt gebruik gemaakt van omgevings-
sentieel. Afhankelijk van de toepassing
merken
en
bij dat er niet zoiets is als dè ontologie
en
kan
kan anomaliedetectie gebaseerd zijn op
-analyse komen een aantal vooruitzichten
van
informatieprocessing
voor een bepaald domein. Dat hangt af
plaatsvinden met een enkele, draagbare
camera’s en bewegingssensoren, of met
naar voren:
van de beoogde toepassing.
sensor of door een netwerk van senso-
speciale sensoren voor het monitoren van
ren in een bepaalde ruimte. Een enkele
de werking van machineonderdelen (diag-
sensor kan valse alarmeringen als nadeel
nostiek).
• Verdergaande standaardisatie op het gebied spontaan
van
middleware,
geïntegreerde,
waardoor intelligente
sensornetwerken kunnen worden ge-
Informatie processing & analyse technieken
bewegingssensoren.
Detectie
hebben. Modaliteit kan dit verbeteren, bijvoorbeeld door bij branddetectie tempe-
vormd (het sensor web).
ratuurmetingen te combineren met CO2-
• Tendens naar gedistribueerde proces-
In de vorige paragraaf zijn de algemene
sing in sensornetwerken, mede moge-
kenmerken van informatieprocessing en
lijk gemaakt door steeds slimmer wor-
-analyse van sensordata beschreven. In
Anomaliedetectie
dende sensornodes.
metingen.
deze paragraaf wordt ingegaan op een
Anomaliedetectie is een vorm van detec-
• Verdergaande toepassing van domein-
aantal specifieke methoden en technieken
tie waarbij het gaat om het detecteren
kennis in de vorm van modellen, onto-
die van belang zijn voor veiligheid op de
van afwijkend gedrag, dat aanleiding kan
logie en redeneermethodieken om ken-
werkvloer.
zijn tot mogelijk gevaarlijke situaties.
nis en inzicht in de situatie te vergroten. • Real-time analyse van gegevensstromen om kritieke situaties bijtijds te onderkennen.
Afwijkend gedrag heeft betrekking op
Figuur 16: Anomalie detectie in het scheepvaartverkeer
Detectie
mensen en machines. Hierbij kan gedacht
Detectie is een relatief “simpele” techniek
worden aan:
Identificatie
maar die wel van groot belang is voor vei-
• Verkeerd gebruik van apparatuur.
Identificatie is het vaststellen van de
Om bovenstaande te realiseren moeten
ligheid op de werkvloer. Het is het detec-
• Het niet volgen van veiligheids-
identiteit van personen. In het kader van
de komende jaren nog enkele hindernis-
teren van potentieel gevaarlijke situaties
sen genomen worden. Die hebben te ma-
waarbij gedacht kan worden aan:
ken met onder andere:
• Gevaarlijke concentraties
veiligheid op de werkvloer is identificatie belangrijk vanwege: • Autorisatie: is de betreffende persoon
chemische stoffen. • Integratie van multimodale sensorinfor-
procedures. •D efecte werking van apparatuur. Anomaliedetectie is gebaseerd op do-
wel bevoegd om bepaalde handelingen
• Branddetectie.
meinkennis in de vorm van procedures
matie - zoals beeld en geluid – en het
• Gevaarlijke stralingsniveaus.
en patronen. Dat kan a priori informatie
formuleren van de bijbehorende seman-
• De aanwezigheid van personen en ob-
zijn maar ook zelflerend door patroon-
lijke
jecten in een afgeschermde omgeving.
herkenning en ‘history learning’. Anoma-
zodanig beïnvloeden dat hij of zij zich
liedetectie is niet triviaal want anomalieën
prettiger voelt en alerter blijft.
tische regels. • Robuuste verwerkingsmethoden (ruis en ontbrekende waarden, tijdgeldig-
• Kwetsbare plekken in beschermende kleding.
te verrichten? • Personalisatie: op basis van persoonvoorkeuren
omgevingsfactoren
zijn juist de uitzonderingen op de regel
heid van informatie).
en de ‘naald in de hooiberg’. En het moet
30
31
8. Conclusies en aanbevelingen Identificatie is van oorsprong gebaseerd
plexe machines is nodig, juist vanwege
op spraakherkenning en gezichtsherken-
de veiligheid. Maar onderhoud is ook een
ning, gebruikmakend van camera’s (dag-
risicovolle taak omdat het niet routineus
licht en infrarood) en microfoons. Deze
is, de nodige kennis vereist en vaak onder
Het project Veiligheid op de werkvloer
De uitdaging van Ambient Intelligence en
vorm van identificatie vereist de nodige
tijdsdruk wordt uitgevoerd (down-time
combineert een aantal disciplines waar-
veiligheid op de werkvloer is de dimen-
processing. Ook andere biometrische
van het productieproces). ‘Augmented re-
onder Ambient Intelligence. In dit rap-
sie van het probleemgebied; het feit dat
kenmerken worden gebruikt voor identi-
ality’ vereist lokalisatie en oriëntatie.
Conclusies
Aanbevelingen
port is een eerste verkenning gedaan hoe
een ongeluk in een klein hoekje zit en hoe
ficatie zoals vingerafdrukken, irisscan en
Ambient Intelligence kan bijdragen aan
de meerwaarde van Ambient Intelligence
DNA.
veiligheid op het werk. Daarbij is vooral
kan worden aangetoond. Vandaar dat in
Het gebruik van RFID-tags is in opkomst
gekeken naar omgevingsbewustzijn, dat
samenwerking met betrokken industrieën
(Pauwels et. al., 2007). RFID-tags zijn
een belangrijk onderdeel is van Ambient
een aantal relevante scenario’s zullen wor-
klein en hebben geen eigen energiebron
Intelligence en ook cruciaal is voor het
den gedefinieerd (use-cases). De scena-
nodig. RFID-tags kunnen worden onder-
onderkennen van mogelijk gevaarlijke
rio’s geven focus en bieden de mogelijk-
gebracht in alledaagse objecten en in kle-
werksituaties. De menselijke vaardighe-
heid om uitgangspunten vast te leggen.
ding. Als zodanig worden RFID-tags veel
den schieten vaak te kort in complexe si-
gebruikt in slimme woonomgevingen.
tuaties. Door de grotere beschikbaarheid
Tegenwoordig wordt voor identificatie
in de komende jaren van smart sensors
ook gebruik gemaakt van Bluetooth (Hermersdorf et. al., 2006). Veel persoonlijke
Figuur 17: Augmented reality bij onderhoud (http://graphics.cs.columbia.edu/projects/armar/)
kan bij mensen op de werkvloer real-time het bewustzijn van gevaar in hun situatie
apparaten zoals smart phones, PDA’s en
bevorderd worden.
laptops beschikken over een Bluetooth-
Ambient Intelligence kan, effectiever dan
interface.
nu het geval is, de mens ondersteunen door het verbeteren van zijn perceptie-,
Augmented reality
inzicht- en projectievaardigheden door
‘Augmented reality’ is het toevoegen van
middel van intelligentie en door interac-
synthetische informatie aan de werkelijke
tie met de gebruiker. Domeinkennis in de
situatie waarin men zich bevindt. Daar-
vorm van modellen en regels verhoogt
door verkrijgt men een beter, semantisch
het inzicht in een situatie.
rijker beeld van de situatie. ‘Augmented reality’ wordt al langere tijd toegepast in de militaire luchtvaart (‘head-up-display’), maar wordt meer recent ook toegepast bij assemblage– en onderhoudswerkzaamheden. Vooral bij onderhoud is ‘augmented reality’ zeer nuttig. Onderhoud van com-
32
33
Bronnenlijst
• AALIANCE; Ambient Assisted Living Roadmap; http://www.aaliance.eu/public/documents/aaliance-roadmap/aaliance-aal-roadmap.pdf
•H one, Martin, and Ayres, 2006, Awareness – Does the acronym SA still have any value?; paper I-071, communication to the 11th ICCRTS conference, (Cambridge, UK).
• Aarts, Emile and Marzano, Stefano (2003); The new everyday, Views on Ambient Intelligence; Rotterdam, 2003.
•H outen, Y. van en Teeuw, W.B. (2011) Risicoanalyse en pakket van eisen, D1.1.1 RAAKPRO Veiligheid op de Werkvloer, Saxion.
• Abdelgawad and Bayoumi; Low-Power Distributed Kalman Filter for Wireless Sensor Networks; EURASIP Journal on Embedded Systems, Volume 2011 (2011).
•M atheus, Kokar, Baclawski (2003); A Core Ontology for Situation Awareness; Proceedings of the Sixth International Conference on Information Fusion; pp 545-552; Cairns, Australia, July 2003.
• Aman Kansal, Jason Hsu, Sadaf Zahedi, Mani B Srivastava (2006); Power Management in Energy Harvesting Sensor Networks; ACM Transactions on Embedded Computing Systems, 2006.
•N OISH (2007), A Technology Review of Smart Sensors With Wireless Networks for Applications in Hazardous Work Environments; NOISH (National Institute for Occupational Safety and Health).
• Amit Sheth, Cory Henson, and Satya S. Sahoo (2008); Semantic Sensor Web; IEEE Internet Computing, pp 78-83, July/August 2008.
•N RC (1995). NRC (National Research Council), Expanding the vision of sensor materials, Washington, D.C.: National Academy Press. (beschikbaar op www.nap.edu)
• Asheq Khan (2004); Data Fusion in Sensor Networks; The State University of New York, Oct 28, 2004.
•P auwels, Salah, Tavenard (2007); Sensor Networks for Ambient Intelligence; IEEE 9th Workshop on Multimedia Signal Processing (2007).
• Cook, Augusto, Jakkula (2009); Ambient intelligence: Technologies, applications, and opportunities; Pervasive and Mobile Computing 5 (2009) 277 – 298.
• TNO (2010), Monitor Arbeidsongevallen in Nederland 2008.
• Endsley, Mica R. and Daniel J Garland, eds (2000); Situation awareness analysis and measurement; London, Erlbaum associates.
•Y urish (2011); Smart Sensor Systems Integration: New Challenges; The 6th International Conference on Systems (ICONS 2011), St. Maarten, The Netherlands Antilles, 24 January 2011.
• Hawkins, H.F., 1987, Human Factors in Flight, Gower Technical Press Ltd. • Hermersdorf, M, Perkiö, J, Nyholm, H, Tuulos, V, Salminen, J, and Tirri, H; Sensing in Rich Bluetooth Environments; In Proceedings of WSW’06 at SenSys’06, 2006. • Hew, Patrick Chisan (2006); The Generation of Situational Awareness within Autonomous Systems – A Near to Mid Term Study – Issues; DSTO Information Sciences Laboratory, July 2006.
34
35
