Fieldlab CAMINO

Positieve resultaten stapelen zich op in Fieldlab dat zich richt op infrasector

Veel van de bestaande infrastructuur in Nederland nadert het einde van de technische levensduur. Een van de vragen waarmee asset owners worstelen is of die technische levensduur wel klopt. Te vroeg vervangen betekent kapitaalvernietiging. Te laat vervangen vergroot het risico op storingen.

Veel infra is ook niet ontworpen en gebouwd voor de belastbaarheid die het tegenwoordig te verduren heeft. Tegelijkertijd beschikken veel asset owners over minder specifieke technische kennis dan voorheen en vertrekken er ook nog eens een hoop kennishouders vanwege de vergrijzing. Ondertussen verwacht de gebruiker dat alles het altijd doet.

Ruim vijftig deelnemende partijen De vraag ‘wat kan er beter, slimmer en effectiever in de infrasector?’ is dus valide en vormde in 2016 de aanleiding tot de oprichting van Fieldlab CAMINO. De gemeentes Enschede en Almelo, waterschap Vechtstromen, Rijkswaterstaat en technisch dienstverlener Sitech stonden samen met WCM aan de basis van het Fieldlab. Na een aanloopfase startte in 2018 de eerste proeftuin. In dat jaar sprak ook minister Cora van Nieuwenhuizen van Infrastructuur en Waterstaat haar steun uit aan CAMINO. Samen zorgde dat voor meer interesse vanuit de sector en het aantal deelnemers groeide naar ruim vijftig in 2021.

Experimenteren Honderd procent voorspelbaar onderhoud en het verbeteren van de innovatie-infrastructuur in de infrasector zijn de twee hoofddoelstellingen van de deelnemers aan het Fieldlab. Projectleider Ruben Ogink: “In de praktijk werkt het fieldlab zo dat een asset owner een vraag of ambitie op tafel legt en mogelijke samenwerkingspartners daarop kunnen aanschuiven.” Hierop worden dan mogelijke oplossingen ontwikkeld, waarbij de asset owner van een sturende rol naar een meer faciliterende rol verschuift. In de ‘veilige omgeving’ van het Fieldlab kunnen de diverse partijen op deze manier volop experimenteren en nieuwe kennis ontwikkelen. Wat we de laatste jaren steeds meer zien, is dat serviceproviders zélf met voorstellen voor proeftuinen komen. Met name op objecten waarvoor zij nog langere tijd verantwoordelijk zijn voor het beheer en onderhoud.”

Op dit moment lopen er negen verschillende proeftuinen en zijn er acht in voorbereiding.

Proeftuin Zeelandbrug Ruim tienduizend auto’s gaan er dagelijks over de Zeelandbrug. De brug gaat gemiddeld elf keer per dag open voor passerende schepen. De brug is dus ontzettend belangrijk voor de provincie: voor de mobiliteit van de bewoners en voor het toerisme. Een grote storing zou enorm veel schade opleveren. Reden voor de provincie en onderhoudspartner Istimewa om samen met HZ University te onderzoeken wat de meerwaarde van voorspelbaar onderhoud kan zijn.

Traditioneel gebeurt het onderhoud aan de brug namelijk preventief. Om de stap naar honderd procent voorspelbaar onderhoud te maken, zocht de provincie Zeeland aansluiting bij CAMINO. De aanwezige innovatiestructuur, de actuele kennis en samenwerken met andere partijen zijn belangrijke redenen om het partnerschap op te zoeken. In de tweede helft van 2021 begint de proeftuin Zeelandbrug met het verzamelen van conditiedata van het beweegbare deel van de brug.

Het doel is om te komen tot voorspelbaar en risicogestuurd onderhoud en dit te integreren in de beheersstrategie van de brug.

Proeftuin rioolstelsel gemeente Almelo De gemeente Almelo werkt in een CAMINO-proeftuin aan een zelflerend real time control system (RTC) voor zijn rioolstelsel. Doel is om de sturing van het rioolstelstel te verbeteren. Het real time control system stuurt de installaties in het rioolsysteem aan, bijvoorbeeld stuwputten (schuiven) en pompen. De stuwputten en pompen zijn hiervoor uitgerust met sensoren. Als het hard regent krijgt het systeem commando’s om het water een bepaalde kant, of kanten, op te sturen om wateroverlast en riooloverstorting te voorkomen.

Zelflerend Door het systeem met artificial intelligence zelflerend te maken, kunnen commando’s richting pompgemalen en/of ondergrondse schuiven er anders of sneller voor zorgen dat het water een bepaalde kant opgaat. Het algoritme moet zorgen voor het optimaliseren van waterstromen, onderhoud en energieverbruik. De partners in de proeftuin gebruiken hiervoor een simulatiemodel.

Simulatiemodel ontwikkelen Er zijn veel databronnen nodig voor het simulatiemodel. Data die consequent en continu moeten worden verzameld, gecontroleerd, gekalibreerd en gevalideerd. Het ontwikkelen van het simulatiemodel gebeurde in eerste instantie samen met ontwikkelbedrijf Benchmark Electronics, waarbij later met name onderzoeksinstituut Deltares, wateradvies- en IT-bureau Nelen en Schuurmans en telemetrieleverancier Inter Act een steeds dominantere rol speelden. Naast de gemeente Almelo haakte ook Waterschap Vechtstromen als asset owner aan.

Eenduidig beschrijven De partijen gebruiken het Gegevenswoordenboek Stedelijk Water (GWSW). Dit is een open standaard voor het eenduidig uitwisselen en ontsluiten van gegevens in het stedelijk waterbeheer. Het maakt het mogelijk om alle onderdelen en processen goed en eenduidig te beschrijven. Ook zorgt het ervoor dat wat Almelo ontwikkelt, straks beschikbaar komt voor andere riool- en waterbeheerders. De volgende stap was om het beheerpakket dat Almelo gebruikt hierop in te richten. Een voordeel was dat de ontwikkelaar van dat pakket, Antea, al samen met RIONED in gesprek was met WCM over het inbouwen van de GWSW-standaard in hun pakket.

Kalibreren en valideren Op dit moment zijn de deelnemers bezig met het kalibreren en valideren van het simulatiemodel. Dit gebeurt door een ‘mooie hoosbui’ na te bootsen in het model en de uitkomsten te vergelijken met de werkelijkheid. Het SOBEK-systeem van Deltares werd hiervoor gekoppeld aan het besturingssysteem van Almelo. SOBEK is een modelling suite voor het voorspellen van onder meer overstromingen. De koppeling zorgt ervoor dat de besturingsregels voor werkelijkheid en theorie hetzelfde zijn. Het is voor het eerst dat een dergelijke koppeling is gemaakt en de Almelo-case is als voorbeeld opgenomen in de SOBEK-handleiding.

De proeftuin in Almelo loopt al enkele jaren. Stap voor stap werd het RTC-systeem verder verbeterd. De belangrijkste learnings: kijk goed waar en hoe je bepaalde data gaat beheren. Dat geldt voor de buizen, putten en beheersystemen én voor de data en modellen. Een andere wijze les is om het aan bestaande werkprocessen te koppelen. Daarnaast is het belangrijk om alles vast te leggen in een handboek: wat is waaraan gekoppeld, welke databronnen gebruik je, et cetera.

Proeftuin Sluis Eefde In dit project werken diverse partijen sinds 2017 samen om nieuwe manieren van smart maintenance en conditiemonitoring te ontwikkelen. De proeftuin is onderdeel van het Vitale Assets-programma van RWS rondom slim en voorspelbaar onderhoud. In 2016 is de aanbesteding voor de bouw van een nieuwe sluiskolk gegund aan Mobilis/TBI op basis van een DBFM-contract (Design, Build, Finance & Maintain). “Mobilis is de komende 27 jaar verantwoordelijk voor het onderhoud aan de nieuwe kolk en daarom is het niet alleen voor RWS, maar ook voor Mobilis interessant om te experimenteren met smart maintenance”, zegt Ogink.

Monitoren op drie manieren Er werd in de proeftuin op drie manieren gemonitord. EnerGQ monitorde het energieverbruik op componentniveau, ifm electronics mat onder meer trillingen, geluid en vocht en C-Cube en KE-works monitorden de corrosie. Daar kwamen de SCADA-data van de sluismachinerie nog bij. Ook de data van de naastgelegen gerenoveerde sluiskolk werden toegevoegd. Dat is bijzonder, want die data komen van BAM en van SPIE. In een andere setting zijn dat concurrenten van elkaar, maar binnen CAMINO werkten de partijen samen door informatie met elkaar te delen. Inmiddels is de proeftuin afgerond en zijn alle lessons learned vastgelegd in een speciaal rondom deze proeftuin uitgebracht magazine.

Boost Ogink: “De resultaten uit deze proeftuin zorgden voor een boost van het Rijkswaterstaat-programma Vitale Assets dat inzet op het voorspelbaar maken van het beheer en onderhoud van infrawerken. Om naar een volgende fase te komen zijn de learnings uit Eefde doorgetrokken naar de Oranjesluizen en het gemaal in IJmuiden. De hele uitrolstrategie die hieruit moet voortkomen richting andere kunstwerken, zoals tunnels en beweegbare bruggen, is gelinkt met CAMINO.”

Een vervolgproject dat al concreet is, is het project Salland-Twentekanaal. “Dit is de eerste tunnel in Nederland die is ingericht volgens de nieuwe Landelijke Tunnelstandaard. De deelnemers aan dit project willen in kaart brengen welke kansen en mogelijkheden voorspellend onderhoud biedt en welke impact dat heeft op het beheer en de beschikbaarheid van de tunnel.”

Onderwerp van studie Het sluiscomplex Eefde was ook ‘onderwerp van studie’ tijdens de WCM Summerschool in 2019. De vraag van Rijkswaterstaat (RWS) waarop de deelnemende studententeams een antwoord moesten formuleren, luidde: ‘hoe kan RWS smart maintenance-innovaties toepassen in de onderhoudsprocessen van sluiscomplex Eefde met als doel de maintenanceperformance te verbeteren?’ Het leverde RWS een flink aantal originele invalshoeken en ideeën op om het beheer en de betrouwbaarheid van het sluiscomplex te verbeteren.

Smart SCIT-project SCIT staat voor Smart Sewer Condition Inspection Tool. De wens van de projectdeelnemers was om de huidige conditie van rioolbuizen beter en slimmer te monitoren. De huidige inspectiemethoden blijken namelijk ontoereikend. Inmiddels vond er een haalbaarheidsonderzoek plaats naar een inspectietool die buizen van binnenuit kan inspecteren. Ogink: “De conclusie is dat het in ieder geval technisch haalbaar is. De businesscase om de tool daadwerkelijk te ontwikkelen is onder leiding van WCM-lid Sitech Services verder uitgewerkt.” Dit project wordt buiten CAMINO verder ontwikkeld richting industriële toepassing.

Proeftuin stuw De Haandrik De stuw is niet ontworpen om te voldoen aan de huidige eisen. De bedoeling van de proeftuin is om de objectspecifieke kenmerken vast te stellen met behulp van sensoren om de implementatie van smart maintenance mogelijk te maken. Daarmee wordt de betrouwbaarheid en beschikbaarheid van de stuw vergroot. Ogink: “Een paar dagen na het aanbrengen van de sensoren vond een incident plaats. Dankzij de sensoren kregen we direct inzicht in de oorzaak en konden meteen aanvullende maatregelen plaatsvinden om de stabiliteit te vergroten. Dit heeft het geloof in smart maintenance vrijwel vanaf de start al een boost gegeven.” Inmiddels is ook deze proeftuin afgerond. De inzichten vanuit deze proeftuin leidden tot een directe besparing doordat in de plaats van grootschalige renovatie gerichte aanpassingen mogelijk werden, vertelt Ogink. “Daarnaast heeft de proeftuin eraan bijgedragen dat binnen Waterschap Vechtstromen veel breder geloof is ontstaan in de toepassingen van nieuwe technologieën. Dit geloof heeft ook mede weer geleid tot een nieuwe CAMINO-proeftuin: ‘De Slimme Vecht’, waarin vergelijkbare technologieën worden ingezet ter ondersteuning van de handhaving op het water.”

Spin-off: proeftuin De Slimme Vecht Te hard varen, aanleggen waar het niet mag, illegale lozingen en andere overtredingen zijn het gevolg van het toenemend aantal gebruikers van de rivier de Vecht. Dat vraagt om meer handhaving, maar de personele middelen daarvoor zijn beperkt. “Vanuit Handhaving kwam het verzoek of het mogelijk was om met digitale middelen de handhaving op het water ‘slimmer, handiger en efficiënter’ te maken. Ze waren geïnspireerd geraakt door de ervaringen in de proeftuin rondom de stuw De Haandrik. Deze proeftuin heeft niets met voorspellend onderhoud te maken, dat klopt. Maar het is wel een mooi voorbeeld van hoe ons gedachtengoed - hoe je slimme technologie kunt gebruiken om efficiënter te werken - zich langzaam maar zeker ook buiten de maintenance-sector verspreidt. De rol van CAMINO in dit project is vooral begeleidend: een plan van aanpak mee helpen opstellen, het proces beschrijven, valkuilen vermijden; dat soort dingen.”

Proeftuin CAMINO Rail In deze proeftuin werken NS en ProRail sinds 2018 samen aan (het doorontwikkelen van bestaande) oplossingen en toepassingen op het gebied van slim onderhoud. Het eerste concrete resultaat is dat twee passagierstreinen zijn uitgerust met onder andere versnellingssensoren die de status van het spoornet monitoren. Traditioneel gebeurt dit met een (kostbare) speciale meettrein. Ogink: “Sensoren op een passagierstrein zijn minder nauwkeuring, maar het is veel kostenefficiënter en je meet veel meer en vaker. Het vergroot de kans om afwijkingen sneller te ontdekken en levert al direct concrete en nieuwe inzichten op.”

Met de sensoren monitoren NS en ProRail op dit moment bovenleidingen en het spoor zelf om te zien of die nog voldoen aan de gestelde kwaliteitsnormen. Voldoet een onderdeel niet meer, dan wordt het preventief vervangen. De volgende stap is om vast te stellen hoe ver van tevoren je moet vervangen: een week, een maand, een jaar misschien? “Je wilt niet te vroeg vervangen, maar zeker niet te laat.”

Deelproject 1: Wiel- en railmonitoring Doel: het spoor monitoren via passagierstreinen. Zo werkt het: met sensoren aan de onderkant van de trein meet je of er afwijkingen in het spoor te vinden zijn. Zo ja, dan gaat de monteur op pad om die te repareren. Status: experiment geslaagd, aanbesteding loopt. Eind 2022 of begin 2023 rijden de eerste treinen met sensoren. Deelproject 2: Beeldherkenning van de bovenleiding Doel: bovenleidingen monitoren om falen – en daarmee vertraging – te voorkomen. Zo werkt het: met camera’s op de trein ‘bekijk’ je de bovenleiding. Via automatische beeldherkenning detecteert het systeem afwijkingen. Status: experiment loopt. Automatische herkenning van bovenleidingonderdelen lukt goed; aan het herkennen van de bovenleidingconditie wordt nog gewerkt. Deelproject 3: Beeldherkenning van de stroomafnemers Doel: controleren of de stroomafnemers op het dak van de trein nog goed functioneren. Zo werkt het: camera’s langs het spoor filmen langsrijdende treinen. Via automatische beeldherkenning detecteren ze of de stroomafnemers afwijkingen vertonen. Status: experiment loopt, dataverzameling is bezig. Deelproject 4: Monitoren omgeving van het spoor Doel: ontdekken welke nieuwe toepassingen mogelijk zijn door combineren van NS- en ProRail-data. Zo werkt het: zowel op het spoor als op de treinen bevin¬den zich al veel sensoren en worden veel data verzameld. Hierin ligt veel informatie verscholen, zolang je weet waar je moet zoeken. Status: afgerond. Diverse nieuwe toepassingen zijn aan¬getoond en de hele samenwerking tussen NS en ProRail kreeg als gevolg hiervan een meer permanent karakter. De interactie tussen trein en spoor is namelijk zo waardevol gebleken dat deze proeftuin is doorgegroeid naar een veel intensievere en gezamenlijke monitoring van het spoor. Meer en meer worden hierbij ook andere partners uit de spoorsector betrokken.

Alle CAMINO-initiatieven in één overzicht