DEFINITIEF PLAN VAN AANPAK
LiveDijk Eemshaven Aanbieding ingediend door het consortium:
LIVE INSIDE
Consortiumpartners
Alert Solutions BV GTC Kappelmeyer GmbH Delft, 03 augustus 2009
1
Inhoudsopgave 1. Organisatie .......................................................................................................................................... 4 1.1 Consortium en trekkracht ............................................................................................................. 4 1.2 Track record................................................................................................................................... 5 1.3 Projectleiders................................................................................................................................. 6 1.4 Afhankelijkheid derden ................................................................................................................. 6 2. Impact .................................................................................................................................................. 7 2.1 Innovativiteit ................................................................................................................................. 7 2.2 Bijdrage aan ‘proof of concept’ ..................................................................................................... 7 2.3 Relevantie elders ........................................................................................................................... 8 2.4 Schaalbaarheid, onderhoud en verwijdering ................................................................................ 9 3. Kwaliteit............................................................................................................................................. 10 3.1 Algemeen (meettechnieken consortium) ................................................................................... 10 3.1.1 Werkwijze consortium.......................................................................................................... 11 3.1.2 Continuïteit en duurzaamheid ............................................................................................. 11 3.1.3 Communicatie, service en garantie ...................................................................................... 12 3.1.4 Ease of installation ............................................................................................................... 13 3.1.5 Esthetische kenmerken ........................................................................................................ 14 3.2 Meetplan ..................................................................................................................................... 15 3.2.1 Uitvraag opdrachtgever........................................................................................................ 15 3.2.2 Voorstel Consortium LIVE INSIDE ......................................................................................... 16 3.2.3 LIVE INSIDE en de faalmechanismen .................................................................................... 19 3.2.4 LIVE INSIDE en de parameters .............................................................................................. 20 3.2.5 Grondonderzoek en sensor positionering ............................................................................ 21 3.2.6 Graaf- en installatiewerkzaamheden ................................................................................... 23 3.2.7 Continuïteit en betrouwbaarheid metingen ........................................................................ 25 3.2.8 Gevoeligheid en nauwkeurigheid metingen ........................................................................ 26 3.2.9 Fijnmazigheid metingen & meettechniek ............................................................................ 26 3.2.10 Meetfrequentie .................................................................................................................. 28 3.2.11 Aanvullende metingen ....................................................................................................... 28 3.2.12 Externe database gegevens................................................................................................ 28 3.2.13 Ontheffingen en andere bepalingen .................................................................................. 29 3.3 Data analyse & interpretatie ....................................................................................................... 30
2
3.3.1 Live dashboard ..................................................................................................................... 30 3.3.2 Koppeling aan rekentechnieken ........................................................................................... 33 3.4 Projectplanning ........................................................................................................................... 34
3
1. Organisatie
1.1 Consortium en trekkracht Het Consortium LIVE INSIDE bestaat uit de partijen Alert Solutions en GTC Kappelmeyer. Gezamenlijk bieden deze twee ondernemingen het project LiveDijk een krachtige combinatie van verschillende in-situ sensing technieken. Alert Solutions
GTC Kappelmeyer
Alert Solutions ontwikkelt innovatieve meetsystemen voor real time monitoring van infrastructurele werken. GeoBeads is het eerste sensornetwerk waarmee gelijktijdig waterspanning, waterstroming en beweging op een groot aantal meetlocaties kan worden waargenomen.
GTC is een ingenieursbureau met klanten over de hele wereld. GTC is gespecialiseerd in meettechnische bewaking van dijken. In de afgelopen 20 jaar zijn al meer dan 500 km dijken – waaronder het Julianakanaal – door GTC geïnspecteerd.
Uitzonderlijke hoeveelheid informatie Het Consortium biedt opdrachtgever een grote hoeveelheid gedetailleerde informatie. Variërend van real time informatie over de invloeden vanuit zee (zoals golfoploop), vervormingen van de dijk / (asfalt)bekleding, waterinfiltratie, waterspanningen op verschillende diepten in de dijk tot relatieve en absolute deformaties aan binnen- en buitenzijde van de dijk. Voor alle faalmechanismen wordt relevante informatie aangeboden. Het Consortium biedt deze data in direct interpreteerbare fysieke eenheden aan. Tevens wordt door Alert Solutions een data panel aangeboden waarop de data in visuele vorm real time ter beschikking wordt gesteld. Dit Data Panel is in een beveiligde omgeving opgenomen en direct via internet toegankelijk. Krachtige combinatie Consortiumpartners zijn reeds langer bekend met elkaars producten en werkwijze. Voor hen biedt de LiveDijk een uitstekende gelegenheid om de meerwaarde van integratie van de verschillende systemen aan te tonen. Beiden hebben gerichte ervaring met de ontwikkeling en toepassing van innovatieve meettechnieken in het veld. De consortiumpartners houden gedurende de looptijd van het project capaciteit ter beschikking voor service en onderhoud aan de systemen. Het Consortium heeft voor de opdrachtgever één aanspreekpunt.
4
1.2 Track record Alert Solutions past in de LiveDijk het in-situ meetsysteem GeoBeads toe. GeoBeads bestaat uit een netwerk vam sensormodules die real time en gelijktijdig zowel waterspanning, detectie van waterstroming (via temperatuurmetingen) en beweging (via inclinatie metingen) waarnemen. GeoBeads is in Nederland ondermeer succesvol toegepast in het IJkdijk macrostabiliteitsexperiment en in een regionale kering van het Hoogheemraadschap van Delfland. • In beide dijken is de data real time en continu ontsloten tot op het bureau. Via een live dashboard en data panel is de data snel en eenvoudig beschikbaar voor nadere interpretatie. • In beide dijken is met GeoBeads een waardevolle set met meetgegevens opgebouwd. Bij de IJkdijk kon vroegtijdig instabiliteit in met name diepere lagen onder het dijklichaam worden aangetoond. In de regionale kering hebben de meetgegevens een instabieler deel van de dijk gelokaliseerd en wordt GeoBeads tot op heden gebruikt om de ontwikkeling van de kering nauwlettend te blijven volgen. • In beide dijken is aangetoond dat GeoBeads zich uitstekend leent voor vertikale installatie met kleine boordiameter zodat het roeren van de grond tot een minimum beperkt blijft. Voor de installatie in de regionale kering is bij het Hoogheemraadschap een keurvergunning aangevraagd en door keurbeheer van het Hoogheemraadschap ook afgegeven. Project Vlaardingsekade Hoogheemraadschap van Delfland Real time monitoring met GeoBeads voor, tijdens en na een geplande kadeophoging (nov 2008 – heden). Pore pressure relative to air [mbar] deep in levee in different compartments 300 10/12/08 - 20/12/08: strengthening the regional levee
275 250 225
compartment 1 compartment 2
200
compartment 3 compartment 4
175 150 125 100 06-112008
14-112008
22-112008
28-112008
06-122008
11-122008
17-122008
22-122008
27-122008
03-012009
09-012009
30-012009
11-022009
16-022009
21-022009
04-032009
17-032009
GeoBeads wordt in vier meetraaien tot circa 4,50 m onder NAP geïnstalleerd. De lokale verschillen in porie waterdruk metingen en de ontwikkelingen door de tijd heen, wijzen op kritieke delen binnen de dijk.
Source: GeoBeads data panel.
Temperature [degrees C] deep in different levee compartments 15
14
13 Compartment 1
12
Compartment 2 Compartment 3
11
Compartment 4
Verschillen in temperatuurmetingen zijn een sterke indicatie voor waterstroming in bepaalde delen van de dijk.
10
9
8 06-11-2008
25-11-2008
10-12-2008
23-12-2008
07-01-2009
19-01-2009
31-01-2009
19-02-2009
17-03-2009
13-04-2009
03-05-2009
19-05-2009
Source: GeoBeads data panel.
GTC Kappelmeyer past een in-situ meettechniek voor temperatuurmeting toe in de LiveDijk. Met deze jarenlang beproefde actieve (Heat Pulse methode) en passieve (absolute temperatuur) vezeloptische temperatuurmeettechniek zijn reeds meer dan 40 dijken wereldwijd door GTC uitgerust. Deze technieken van GTC zijn ook met succes op de IJkdijk toegepast. • In diverse veldprojecten heeft de vezeloptische temperatuurmeettechniek bewezen zeer nauwkeurig de stroming van water te kunnen lokaliseren en het watervolume / stroomsnelheid vast te stellen. • De techniek wordt ondermeer actief toegepast bij dijkdetectie en lokatie van geïnfiltreerd water in dijken en andere waterkeringen.
5
Project Macrostabiliteitsexperiment IJkdijk Inzet GTC glasvezelkabel bij monitoren van gecontroleerde doorbraak 24
Layer 1
Layer 2
Layer 3
Layer 4
23
22
temperature [°C]
21
20
19
18
17
16
15
Met de glasvezelkabel werden bij de IJkdijk de bodemtemperatuur en de demping langs het kabel gemeten. De dempingsmetingen gaven voor het bezwijken van de dijk significante, door bewegingen in de dijk veroorzaakte, meetbare veranderingen aan. Deze versterkten zich tot het bezwijken van de dijk.
25.09.2008 08:00 27.09.2008 16:00 25.09.2008 14:25 (after heating)
14 2400
2500
2600
2700
2800
cable length [m]
1.3 Projectleiders Het aanspreekpunt van het Consortium is Erik Peters (Alert Solutions). Hij is tevens projectleider voor de installatie en data ontsluiting van GeoBeads in de LiveDijk. Erik Peters is natuurkundige en jarenlang actief geweest voor Philips. In die laatste hoedanigheid heeft hij een brede achtergrond in sensortechnologie opgebouwd. Sinds 2006 heeft hij zich als zelfstandig consultant bezig gehouden met diverse projecten gericht op watertechnologie. In 2007 heeft Erik Peters Alert Solutions opgericht. Projectleider voor GTC Kappelmeyer is Jürgen Dornstädter. Jürgen Dornstädter is geofysicus (universiteit Karlsruhe – vandaag Karlsruhe Instite of Technology) en beschikt over meer dan 20 jaar ervaring als projectleider bij vergelijkbare projecten in de dijkbewaking. Jürgen is sinds 1989 werkzaam voor GTC Kappelmeyer. In de bijlage zijn de cv’s van de betrokken projectleiders opgenomen.
1.4 Afhankelijkheid derden Zowel Alert Solutions als GTC Kappelmeyer treden op als hoofdaannemer voor de inzet van hun eigen in-situ meettechnieken in de LiveDijk. Beide partijen zijn daarbij niet afhankelijk van derden. De installatie, werking van de systemen, de verwerking van de meetgegevens en aanbieding van deze gegevens aan de opdrachtgever worden voor het overgrote deel zelfstandig en deels middels onderaannemers (voor de grondwerkzaamheden) uitgevoerd. Beide beschikken over adequate personeelscapaciteiten om het LiveDijk project uit te voeren. Voor de grondwerkzaamheden van beide technieken zal een derde worden ingeschakeld. Deze zorgt voor het aanbrengen van de boorgaten waarin de apparatuur zelfstandig door Alert Solutions en GTC wordt geïnstalleerd. Daarbij zal voor een techniek worden gekozen die de dijk zo minimaal mogelijk belast. Mede gezien eerdere installatie ervaringen bij het Hoogheemraadschap van Delfland verwacht het Consortium dat van Noorderzijlvest een keurvergunning voor deze installatie techniek kan worden verkregen.
6
2. Impact 2.1 Innovativiteit Het Consortium biedt project Eemshaven de toegang tot een unieke set aan meetgegevens. De aangeboden combinatie van informatie werd nog niet eerder voor één stuk dijk vergaard en real time ter beschikking gesteld voor nadere analyse. De gegevens bieden de mogelijkheid om uitgebreid aan de verschillende mogelijk optredende faalmechanismen te rekenen. Groot aantal parameters Met de in-situ technieken worden de volgende meetwaarden vastgelegd. - waterspanningprofielen - temperatuurprofielen voor detectie van ondergrondse waterstroming - inclinatiemetingen voor detectie van grondverschuivingen - vervormingsmetingen voor detectie van absolute verplaatsingen - trillingsmetingen voor detectie van golfslag intensiteit - temperatuurprofielen voor het vaststellen van waterinflitratie - druk en weerstandsmetingen voor bepalen van golfoploop - buiten luchtdruk en buitentemperatuur - watertemperatuur en waterstand Grote spreiding in ruimte en tijd Door de gekozen in-situ meettechnieken is het mogelijk om in de LiveDijk op een groot aantal posities metingen te verrichten. Data wordt op veel meetlocaties in de dijk vergaard en bovendien met hoge meetfrequentie vastgelegd en doorgegeven. Dit biedt uitgebreide mogelijkheden om trends in tijd en ruimte voor het dijklichaam op te stellen en te analyseren. Zowel binnen als buiten de dijk Het Consortium biedt naast in-situ meetgegevens uitgebreide data die wordt vergaard buiten het dijklichaam. Waterstand, golf oploop, watertemperatuur en meteorologische gegevens kunnen worden gerelateerd aan de in-situ waarnemingen. Dit geeft goede mogelijkheden om de directe invloed van buitendijkse omstandigheden op het dijklichaam zelf nader te analyseren.
2.2 Bijdrage aan ‘proof of concept’ De twee systemen zijn reeds eerder toegepast in dijken. Het project LiveDijk biedt een aantal nieuwe aspecten die verdere beproeving van de systemen ondersteunt. - Langdurige beproeving. Project LiveDijk gaat minimaal 2 jaar en mogelijk 10 jaar lopen. Inzet van de verschillende meetsystemen kan in dit project dan ook tot een toets van langdurig functioneren van de sensortechnologie leiden. Het Consortium zal het langdurig doorzetten van de metingen in dit opzicht van harte ondersteunen en heeft alle vertrouwen in de levensduur van de eigen systemen. - Geïntegreerde infrastructuur. Dit is de eerste dijk waarin systemen van verschillende aanbieders in onderlinge samenhang zullen worden geïnstalleerd. Dit geeft de gelegenheid om tot praktische inrichting van een infrastructuur te komen die benodigd is om de data van het grote aantal in-situ meetinstrumenten efficiënt te ontsluiten en deze instrumenten van de juiste voeding te voorzien. - Optimale meetconfiguratie. Combinatie van de twee technieken in deze dijk geeft de mogelijkheid om de verschillende meetwaarden uitgebreid met elkaar in verband te brengen. Daaruit kan een optimale meetconfiguratie worden vastgesteld die nadere 7
-
-
-
uitwerking geeft welke instrumenten op welke meetlocaties te plaatsen, met welke frequentie te meten en hoe de meetwaarden aan te bieden aan beheerders om de oordeelsvorming direct te ondersteunen. Dit geeft het Consortium tevens de gelegenheid om een eerste verkenning uit te voeren naar de introductie van een gecombineerde propositie richting de markt. Koppeling aan meerdere faalmechanismen. Met het groot aantal meetpunten en verschillende te meten parameters ontstaat een brede basis voor nader onderzoek naar de verschillende gedefinieerde faalmechanismen. Wat laten de meetresultaten in relatie tot mogelijke faalmechanismen zien, welke fenomenen worden met welke techniek(en) het beste waargenomen en in welke mate ondersteunen cq versterken de meetresultaten elkaar. Gecombineerde data ontsluiting. Het Consortium stuurt de data direct door naar opdrachtgever. Tevens kan voor GeoBeads een data panel ter beschikking worden gesteld waarop real time de meetwaarden worden getoond. Dit panel zal tevens de gelegenheid geven om ontwikkelingen in de tijd (historie) en samenhang tussen verschillende waarnemingen (correlatie) te visualiseren. De grootschaligheid van project LiveDijk en combinatie van technieken geeft een nieuwe dimensie aan de data ontsluiting. Inzet voor reguliere toetsing. Het project LiveDijk biedt de mogelijkheid om de meetgegevens te gebruiken voor de reguliere verplichte toetsing van de kering. Hierdoor ontstaat directe koppeling met vaste onderdelen uit het inspectieproces. Op basis van de vergaarde data zou een relatief snelle en continue (vijfjaarlijkse) beoordeling van de kering mogelijk kunnen zijn.
2.3 Relevantie elders De dijk heeft een veel gebruikte opbouw. De meetgegevens en daarop te baseren bevindingen mogen dan ook relevant worden geacht voor een groot aantal vergelijkbare andere keringen. De resultaten van dit project kunnen worden gebruikt voor het verder optimaliseren van het inspectieproces met uitbreiding van in-situ technieken. Het Consortium verwacht met het aangeboden meetplan relevante input te leveren voor de beoordeling van de stabiliteit van de dijk, de ontwikkeling van de dijk door de tijd heen en de detectie van mogelijk optredende faalmechanismen. Enkele mogelijke uitkomsten van het project LiveDijk relevant voor andere dijken: - Vaststellen van de meerwaarde van de verschillende meettechnieken voor mogelijke detectie van individuele faalmechanismen - Vaststellen van optimale meetconfiguratie om de reguliere toetsing aan te vullen; - Vaststellen van de gewenste meetfrequentie voor optimaal inzicht - Inrichten van dashboard / data panel waarmee de status van de dijk op afstand kan worden gemonitord.
8
2.4 Schaalbaarheid, onderhoud en verwijdering Eenvoudig opschaalbaar De in-situ technieken lenen zich uitstekend voor opschaling van het aantal metingen. Allereerst is de frequentie van de metingen op afstand instelbaar. Dat betekent dat de frequentie kan worden opgehoogd wanneer de omstandigheden (bijvoorbeeld storm waarschuwing) daar aanleiding toe geven. Daarnaast is het mogelijk om het aantal meetinstrumenten uit te breiden wanneer daar behoefte aan is. Nieuwe instrumenten kunnen zonder problemen worden ingekoppeld op de aanwezige infrastructuur. Met de meetsystemen van Alert Solutions en GTC kunnen kilometers dijk worden bewaakt. Eén kabel van GTC kan tot 20 kilometer worden uitgerold. Het aantal ketens met sensormodules van Alert Solutions kan in principe tot in het oneindige worden uitgebreid. Nieuwe ketens kunnen direct worden aangesloten op de reeds aanwezige infrastructuur in het veld. Onderhoudsarm De in-situ technieken zijn ontwikkeld voor lange duur en onderhoudsvrij functioneren. Juist gericht op de inzet van de systemen in moeilijk / niet toegankelijke gebieden. Beide systemen werken volautomatisch. Eenmaal ingeschakeld is geen mensenhand meer benodigd om de data te vergaren. Onderhoud aan de software en meetprogramma’s – indien nodig – is voor een groot deel over het internet mogelijk. Een beperkt deel van de infrastructuur is bovengronds bevestigd in een veldkast. Daar vindt communicatie met de sensoren plaats en vanaf dit punt wordt de stroomvoorziening geregeld. Deze afgesloten kast is door consortiumpartners direct toegankelijk voor onderhoud. Verwijdering Het GTC systeem kan zonder problemen uit LiveDijk worden verwijderd en op een andere plaats in de dijk worden ingebouwd. GeoBeads aangebracht in de hellingmeetbuis kunnen zonder problemen worden verwijderd uit het dijklichaam. Voor de GeoBeads die direct in contact met de bodem staan en tot grotere diepten in het dijklichaam worden aangebracht, is verwijdering eveneens mogelijk. Dit brengt graafwerkzaamheden met zich mee. De inschatting is dat deze verwijdering grotere schade met zich meebrengt dan de beperkte effecten van het achterblijven van de sensoren. De sensoren zijn klein van omvang en bevatten geen schadelijke stoffen. In de keurvergunningaanvraag voor installatie zal dit onderwerp expliciet worden meegenomen. Eerste reacties van andere waterschappen indiceren dat het achterblijven van de sensoren de betere optie is.
9
3. Kwaliteit 3.1 Algemeen (meettechnieken consortium) GeoBeads (Alert Solutions) In de LiveDijk zullen op vele posities in het dijklichaam ‘strengen met sensormodules’ worden aangebracht. Eén streng bestaat uit een kabel waarin op vrij te kiezen afstand van elkaar de sensormodules zijn bevestigd. De kabel zorgt ondergronds voor zowel data transport als stroomvoorziening. De individuele sensormodules meten ieder gelijktijdig zowel waterspanning, aanwezigheid van waterdoorstroming (via temperatuur metingen) als beweging (door inclinatie metingen). Door meting van deze parameters kan in elke grondlaag gelijktijdig de waterhuishouding en eventuele grondverschuivingen worden gevolgd. Uitgaande van de verschillende faalmechanismen voor dijken bieden deze parameters relevante informatie om de oploop naar verschillende vormen van instabiliteit (bijvoorbeeld micro- en macro-instabiliteit) waar te nemen. De parameters worden gemeten door toepassing van ondermeer MEMS gebaseerde technologieën. Het bereik en de nauwkeurigheid van de metingen is groot. In onderstaande tabel is een overzicht opgenomen van de verschillende meetwaarden. Parameter
Bereik
Nauwkeurigheid
Waterspanning Temperatuur Inclinatie
0 … 2500 mbar -40 … 120 graden C -90 … 90 graden
3 mbar 0,1 graden Celsius 0,01 graden
De verschillende metingen worden binnen één en dezelfde sensormodule uitgevoerd. Eén totaal meetsysteem wordt opgebouwd uit een in principe oneindig aantal sensormodules. Door de kleine omvang van de sensormodules kan bovendien met installatietechnieken worden gewerkt die een zeer beperkte invloed op de dijk hebben. Alert Solutions heeft reeds intensieve praktische ervaring opgedaan met de installatie van de meetapparatuur in dijken en real time ontsluiting van de data tot op het bureau van de beheerder. Vezeloptische temperatuurmeting (GTC Kappelmeyer) De technologie van gedistribueerde vezeloptische detectie geeft de mogelijkheid de omgevingstemperatuur langs enkele kilometers lange vezeloptische kabels continu en met hoge nauwkeurigheid te meten. Vergeleken met de conventionele meetmethode beschikt deze techniek over een veel hogere informatiedichtheid, en verbetert aldus de evaluatie van de temperatuur distributie in grote waterkeringen. De methode is gebaseerd op het feit dat de optische eigenschappen van het vezel van de omgevingstemperatuur afhankelijk zijn. Een ver ontwikkelde techniek, welke gebruikt werd voor energieverzorgingsbedrijven, ter analyse en evaluatie van veranderingen in kenmerken d.m.v. betrouwbare temperatuurverdelingen langs het vezel. Een lichtbron (laser) stuurt een gedefinieerd optisch signaal door het vezelkabel, en wordt dan langs de gehele traject gereflecteerd. De gereflecteerd optische impuls heeft een lage intensiteit en wordt gewoonlijk Rayleigh-licht genoemd. Dit Rayleigh-licht gaat samen met een ander veel lager verstrooiingseffect, het Raman-licht. Deze kan weer onderverdeeld worden in een Stokes en Anti10
Stokes gedeelte. De intensiteit en frequentieverschuiving van deze zijn afhankelijk van de temperatuur op het reflectiepunt (Gilmore, 1991). Een hoog ontwikkelde frequentieanalyse zorgt voor een nauwkeurige temperatuurbepaling op dit punt. Met behulp van de vertragingstijd van de terugverstrooiing en de materiaalspecifieke lichtsnelheid kan de positie van de reflectiepunten vastgesteld worden. Met deze temperatuurmetingen kan informatie worden verkregen over waterstroming, welke een indicatie vormt voor infiltratie van water in het dijklichaam. Parameter
Bereik
Nauwkeurigheid
Temperatuur
-40 … 350 °C
0,1 °C
3.1.1 Werkwijze consortium Het Consortium heeft een projectgroep ingesteld waarin de twee partners vertegenwoordigd zijn. De projectgroep staat onder leiding van Projectleider Erik Peters (Alert Solutions). Algemeen aanspreekpunt voor opdrachtgever is de Projectleider. Daar waar het systeemspecifieke vragen betreft kunnen beide bedrijven direct worden benaderd. Tenminste eenmaal per jaar komt de projectgroep bijeen om de LiveDijk te evalueren en de meetresultaten door te lopen. Indien opdrachtgever dat wenselijk acht kan ten alle tijden een bijeenkomst worden opgezet met de projectgroep. Hiervoor zal de Projectleider een coördinerende rol namens het Consortium vervullen.
Alert Solutions
GTC Kappelmeyer:
Contactpersoon Erik Peters Rotterdamseweg 145 2628 AL Delft Contactpersoon Jürgen Dornstädter Heinrich-Wittmann-Strasse 7a D-76131 Karsruhe Duitsland
T. 015 – 256 85 51 E. e.peters@alertsolutions.nl W. www.alertsolutions.nl
T. +49 721 60008 E. dornstaedter@GTC-info.de W. www.gtc-info.de
3.1.2 Continuïteit en duurzaamheid Continuïteit De in-situ meetsystemen functioneren volautomatisch. Mocht sprake zijn van stroomuitval dan starten de systemen na stroominschakeling zelfstandig direct weer op. De reeds opgedane praktische ervaringen met de systemen onderstrepen de continuïteit van de systemen. Zo bestaan de vezeloptische meetkabels van GTC uit conventioneel telecommunicatiekabel (geen speciale kabel met Bragg-grating) die sinds de introductie 40 jaar geleden zonder verandering c.q. veroudering functioneren. De instrumenten van Alert Solutions hebben in diverse projecten en verschillende omstandigheden zeer betrouwbaar gefunctioneerd. Beide systemen zijn ontwikkeld voor een lange operationele levensduur (> 10 jaar) in het veld. Levensduur, robuustheid & duurzaamheid De te gebruiken in-situ meetapparatuur is ontwikkeld om diep ondergronds onder zware omstandigheden (bijvoorbeeld langdurig hoge waterdruk en zout water) te kunnen functioneren. De behuizingen zijn volledig waterdicht (IP68 of hoger) en daar waar sensoren direct contact maken met de meetomgeving (de GeoBeads waterspanningsmeters) worden beproefde filterelementen 11
gebruikt. De elektronische componenten hebben ieder op zichzelf staand een levensduur die de tien jaar ruim te boven gaat en hebben uitgebreide levensduur testen ondergaan. Gebruikte kabels hebben een opbouw (inclusief TPE mantel en stalen vlechtwerk) die langdurig gebruik onder water mogelijk maakt en knaagdier bestendig zijn.
3.1.3 Communicatie, service en garantie Eenduidige data regels Opdrachtgever ontvangt van het Consortium een continue stroom aan data. Elk datapunt bestaat uit een regel met daarin opgenomen een uniek identificatie nummer van de sensor (ID), een tijdstempel, datum, de waargenomen eenheid (bijvoorbeeld graden voor de inclinatie, graden Celsius voor temperatuur en kPa voor waterspanning) en de waarde van de meting. In overleg met opdrachtgever kan tevens voor een nadere bewerking van de meetwaarde worden gekozen (bijvoorbeeld een voortschrijdend gemiddelde over een aantal metingen). Uiteraard wordt direct na plaatsing van de instrumenten een overzicht ter beschikking gesteld van de X, Y en Z coördinaten in het dijklichaam per geplaatst meetinstrument en sensor. Conform positieve ervaringen bij de IJkdijk verwacht het Consortium de data op een zekere en betrouwbare wijze richting de data opslag systemen van TNO ICT e.a. door te kunnen zetten. Ten aanzien van de data transfer kan het volgende worden afgegeven. De maximale data snelheid: GTC: 230 kbps Alert Solutions: 115 kbps De gemiddelde data hoeveelheid: GTC: 1,8 MB per uur Alert Solutions: 1,2 MB per uur Service & garantie Het Consortium plaatst een groot aantal sensoren in de LiveDijk. De sensoren en de behuizingen waarin deze zijn opgenomen, zijn ontwikkeld om langjarig onder zware omstandigheden te functioneren. Zouden in de loop van de tijd sensoren uitvallen, dan is het volgende van belang: • Het Consortium heeft een meetconfiguratie opgesteld die de uitval van een klein percentage sensoren op kan vangen. Door het grote aantal meetpunten zal de uitval van een enkele sensor daardoor niet direct tot een onoverkomelijk tekort aan informatie leiden. Vanuit de gekozen ruimtelijke plaatsing van de sensoren bestaat bovendien de mogelijkheid om door interpolatie eventuele lacunes in data op te vangen. • Uitval van een individuele sensor zal geen invloed hebben op het functioneren van het totale meetsysteem. De sensoren worden onafhankelijk van elkaar uitgelezen en aangestuurd. • Het Consortium houdt gedurende de gehele looptijd van het project “remote access” tot de individuele in-situ meetsystemen. Onderhoud kan / wordt over het internet uitgevoerd en de systemen geven meldingen bij storingen. Mochten zich problemen voordoen met de systemen en datavergaring dan zal het Consortium daar direct van op de hoogte zijn. Dit ondersteunt een snelle analyse voor passende maatregelen wanneer nodig. • Een deel van de GeoBeads sensoren wordt in hellingmeetbuizen geplaatst (voor absolute bewegingmetingen). Een niet functionerende sensor kan eenvoudig worden vervangen door de apparatuur uit de peilbuis te lichten. • Voor de GeoBeads sensoren die direct in de bodem worden aangebracht, is verwijdering en vervanging economisch niet efficiënt. Het aanbrengen van een nieuwe keten van sensoren 12
•
biedt in dat geval een beter alternatief. Bij het plaatsen van een enkele nieuwe keten kan dit met handboringen worden uitgevoerd. De keten wordt vervolgens aan de reeds aanwezige infrastructuur op de dijk ingekoppeld. Indien de GTC meetkabel bijvoorbeeld door graafwerkzaamheden wordt beschadigd, kan de meetapparatuur de positie van de schade tot op 10 cm nauwkeurigheid lokaliseren. De kabel kan op die positie opgegraven en gerepareerd worden (duur van de reparatie circa één dag).
Voor aansturing van de meetsystemen en de stroomvoorziening werken beide in-situ meettechnieken met apparatuur welke bovengronds wordt geplaatst. Mochten zich problemen voordoen in deze apparatuur dan is deze eenvoudig op locatie op te lossen. • GTC maakt voor uitlezing gebruik van DTS meetapparaten. Deze apparaten zijn al 20 jaar geleden ontwikkeld en hebben aangetoonde MTBF tijden (Mean Time Before Failure) van gemiddeld 9 tot 10 jaar. Ontstaat er schade aan het meetapparaat, bijvoorbeeld door veroudering van de laser, dan kan deze in korte tijd worden gerepareerd of vervangen. De DTS-apparaten worden door meerdere fabrikanten geproduceerd, zodat er geen afhankelijkheid van een enkele fabrikant bestaat indien deze vervangen moeten worden. • Alert Solutions heeft voor de uitlezing en communicatie apparatuur in eigen beheer ontwikkeld. Deze apparatuur is op afstand toegankelijk en kan bij problemen zelfstandig worden gerepareerd dan wel vervangen. Het Consortium zal alles in het werk stellen om de systemen probleemloos te laten functioneren en direct in te grijpen wanneer zich problemen voor zouden doen. Mocht reparatie cq vervanging van onderdelen of sensoren aan de orde zijn, dan zal het Consortium hier binnen alle redelijkheid zondermeer zorg voor dragen. Bij problemen zijn de projectleider en de overige projectgroepleden direct voor de opdrachtgever beschikbaar. 3.1.4 Ease of installation Op basis van eerdere ervaringen is het Consortium overtuigd van een veilige en snelle installatie van de in-situ meetinstrumenten. Door vertikale plaatsing met geringe diameter boorgaten blijft de invloed op het dijklichaam tot een minimum beperkt. Naar verwachting zal de totale plaatsing van de voorgestelde meetconfiguratie binnen een tijdsbestek van 5 dagen kunnen plaatsvinden. Daarmee wordt in een kort tijdsbestek een dicht netwerk van meetlocaties aangebracht. De kern van de installatie werkzaamheden kan als volgt worden samengevat: • Installatie van de meetinstrumenten in de LiveDijk vindt plaats met bekende boor- en sondeertechnieken zoals deze ook voor peilbuizen worden toegepast. • Passend bij de kleine diameter van de in-situ meetinstrumenten wordt bij plaatsing voor de kleinste binnendiameter casings gekozen. • Doordat meerdere sensor modules aan één kabel zijn gekoppeld, blijft het aantal boorgaten beperkt. Totale meetconfiguratie wordt gerealiseerd met slechts 20 boorgaten. • Direct na installatie van de sensoren worden de gaten afgevuld met lokaal materiaal, eventueel aangevuld met een bentoniet ‘prop’ nabij maaiveld. • Op de totale omvang van de dijk mag vanuit de diameter van de boorgaten in relatie tot de onderlinge afstand tussen de boorgaten ook geen enkele negatieve invloed op de stabiliteit van de dijk worden verwacht. • In een smalle kabelsleuf over de lengte van de dijk worden de kabels van GTC en GeoBeads geplaatst. 13
• •
Gaten in de asfaltbekleding zullen met beton worden afgedicht. Gaten en kabelsleuven in de grasbekleding zullen na afdichting opnieuw ingezaaid worden. De vezeloptische meetkabel en de instrumenten van GeoBeads zijn grondwaterneutraal. Zij bevatten geen schadelijke stoffen en voldoen aan de ROHS milieu standaard.
Door plaatsing van de in-situ meettechnieken is geen beschadiging van het dijklichaam te verwachten. Dit is mede gebaseerd op eerdere goede ervaringen bij plaatsingen in dijklichamen. 3.1.5 Esthetische kenmerken Alle in-situ meetinstrumenten (kabels en sensormodules) zullen volledig ondergronds worden weggewerkt en daardoor niet zichtbaar zijn aan de oppervlakte. Voor beide systemen is bovengronds enkel compacte meetapparatuur benodigd voor uitlezing van de sensoren en dient een aansluiting voor stroomvoorziening te worden aangebracht. Deze apparatuur wordt in een outdoor veldkast geplaatst. Deze veldkast kan klein van formaat zijn en wordt bij voorkeur aan het einde van het dijktraject geplaatst nabij de meetkeet waar de datacommunicatie verbinden en stroomvoorziening binnen komen.
Foto’s van de GeoBeads veldkast geplaatst op de Vlaardingsekade (Hoogheemraadschap van Delfland)
14
3.2 Meetplan Het meetplan van het Consortium speelt in op het document ‘Meetplan LiveDijk Eemshaven’ zoals opgesteld door Bernard van der Kolk (Deltares). De genoemde faalmechanismen en meetparameters zijn geïnventariseerd en gehouden tegen de mogelijkheden van de sensortechnologie die het Consortium gezamenlijk in huis heeft. 3.2.1 Uitvraag opdrachtgever De vraag naar monitoring van relevante parameters is door de opdrachtgever in ‘Bijlage 8-indicatie meetpunten LiveDijk Eemshaven’ als volgt schematisch weergegeven:
15
3.2.2 Voorstel Consortium LIVE INSIDE
1,50
5,00
4,00
6,60
5,50
14,00
4,00
4,00
1,50
1,50
1,50
0,20
In lijn met de uitvraag stelt het Consortium meetraaien voor welke bestaan uit de hieronder weergeven plaatsing van sensoren.
16
17
7,10
2,75
2,50
10,65
8,10
14,40
31,90
11,00
1,00
Max 0,30
20,21
4,00
9,20
66,90
19,00
9,80
27,00
20,00
7,00
8,00
Top view of LiveDijk levee Reference point Radar post on top of levee (measures in meters)
11,00 4,00
800,00
220,80
223,70
221,00
6,00
27,00
28,00 50,50
27,00
733 meter 27,00
19,47
6,00
101,00
8,00
23,50
5,00
7,00
58,00
31,00
20,00
68,29
6,50
9,94
49,50
105,00
1
105,50
105,50 2
105,50
105,50 3
51,00 4
21,00
1
Measurement lines Containing both Alert Solutions and GTC Kappelmeyer sensor monitoring Sensor positioning
Windmill Radarpost on the levee
Radar post building at the landside of the levee SCHAAL: 1:2000
0
30
50
HDPE pipe with tube below road for transportation of cables (TNO ICT) 100
Cable ditch (~600 mm below ground level)
18
3.2.3 LIVE INSIDE en de faalmechanismen Opdrachtgever en het Consortium heeft het doel continu en real time gegevens te vergaren die inzicht geven in het zich voordoen van faalmechanismen volgens VTV2006. In onderstaand overzicht is per faalmechanisme aangegeven welke relevante parameters het Consortium daarvoor kan meten, op welke posities in de dijk zij de metingen wil verrichten, met welke instrumenten dit gebeurt en door wie de metingen worden uitgevoerd. Faalmechanisme / Parameters 3.2.1.1 Overloop en overslag • Hoeveelheid overslaand water;
Wat meten?
Eenheid Waar meten?
Waarmee meten? Wie?
Berekening uit oploophoogte en -snelheid
m^3/hr
Berekening
AS, TNO, e.a.
Berekening
AS, TNO, e.a. GTC AS
• Stroomsnelheid overslaand water, een relevante locatie zou zijn t.p.v. de binnenkruinlijn of bovenaan het binnentalud; Berekening uit oploophoogte en -snelheid • Hoeveelheid infiltrerend water;
Thermisch verloop o.b.v. verwarmde glasvezel
m/s °C
D
GTC glasvezel
• Waterspanning, vooral relevant net onder de grasbekleding .
Waterspanning
kPa
B,C,E1
GeoBeads SG1.PTI
• Infiltratie grens asfalt- grasbkleding
Thermisch verloop o.b.v. verwarmde glasvezel
°C
D
GTC glasvezel
• Infiltratie bij overslag over kruin
Temperatuur van grondmassa afh. infiltrerend water
°C
E1..E4
GeoBeads SG1.PTI
• Vervorming talud achter kruin
Inclinometer
°
E1
GeoBeads SG1.PTI
• Erosie en aantasting van grasbekleding
Visuele inspectie
3.2.1.2 Instabiliteit door infiltratie en erosie bij overslag GTC AS AS
3.2.1.3 Macro-instabiliteit binnenwaarts • Vervorming, relevante locaties zijn o.a. kruin, binnenberm, binnenteen, buitenteen
Inclinometer
°
E1..E4, G1..G2
GeoBeads SG1.PTI
• Vervorming, relevante locaties zijn o.a. binnenteen
Absolute verplaatsing
mm
F1 .. F5
GeoBeads SI1.DI
AS AS
• Waterspanning, relevante locaties voor waterspanning metingen zijn onder de kruin, het talud, berm en teen t.p.v. een mogelijk glijvlak .
Waterspanning
kPa
E1..E4, G1..G2
GeoBeads SG1.PTI
AS
Waterspanning
kPa
E1, G1
GeoBeads SG1.PTI
AS
°
E1, E2, G1
GeoBeads SG1.PTI
mm
F1 .. F5
GeoBeads SI1.DI
AS AS
B,C
GeoBeads SG1.PTI
B,C,E1
GeoBeads SG1.PTI
3.2.1.4 Micro-instabiliteit • Waterspanning, relevant onder de bekleding;
• Vervorming, relevante locatie zijn op het bovenste één derde deel van het binnentalud en onderaan het binnentalud boven de binnenberm. Inclinometer • Vervorming, relevante locatie zijn onderaan het binnentalud boven de binnenberm.
Absolute verplaatsing
• Erosie en aantasting van grasbekleding
Visuele inspectie
3.2.1.5 Instabiliteit van bekleding • Druk op de bekleding
Afleiden uit trillingsmetingen
• Waterspanning onder de bekleding (asfalt en gras)
Waterspanning
• Vervorming van de bekleding
Inclinometer op asfaltbekleding (in Pwave strip)
°
K
Pwave
• Oploophoogte golven
Drukkolom door golfoploop
cm
K
Pwave
• Oploophoogte golven
Electrische weerstand variatie door zout water
cm
L
• Oploopsnelheid golven
Afgeleide in tijd van oploophoogte
m/s
Berekening
• Oploophoeveelheid golven (watervolume)
Volume integraal van oploophoogte en waterprofiel
m^3
Berekening
AS AS AS AS AS AS, TNO, e.a. AS, TNO, e.a.
GeoBeads SG1.PTI
AS
kPa
Rwave
3.2.1.6 Instabiliteit van het voorland (afschuiving en zettingsvloeiing) ● Aanwezigheid van een “diepe” geul met voldoende “steil” talud monitoren
-
3.2.1.7 Niet-waterkerende objecten
-
3.2.1.8 Piping 3.2.1.9 Heave
-
• Opdrijven achterland
Inclinometer en waterspanning
°, kPa
G1, G2
19
3.2.4 LIVE INSIDE en de parameters Om vergaarde geotechnische parameters in een goede context te plaatsen is er behoefde aan aanvullende parameters op het gebied van hydraulische belasting, meteorologie en beschadigingen aan (asfalt)bekleding. In onderstaand overzicht is per parameter aangegeven welke metingen het Consortium kan uitvoeren, op welke locatie deze metingen worden verricht, met welk instrument en door wie de metingen worden verricht. Categorie / Parameters 3.2.2.1 Hydraulische belastingen
Wat meten?
Eenheid
Waar meten? Waarmee meten? Wie?
• Waterstand op zee
Waterkolom
m t.o.v. NAP
A
• Waterstand op zee • Golfoploop op de dijk, hoe hoog loopt het water op en hoeveel
Getijdetabel
m t.o.v. NAP
Golfoplooplengte
cm
• Golfklap, met welke kracht slaan de golfen op de dijk
Afleiden uit trillingsmetingen
• Golfoverslag, hoeveel water slaat er over de dijk
Berekening uit oploophoogte en -snelheid
• Infiltratie in buitentalud
Thermisch verloop o.b.v. verwarmde glasvezel
GeoBeads SW1.PT
AS
Externe database
tbd
K, L
Pwave, Rwave
AS
B, C
GeoBeads SG1.PTI
AS
Berekening
AS, TNO, e.a.
GTC Glasvezel
GTC
m^3/hr °C / (flow in cm/s)
D
3.2.2.2 Meteorologische metingen • Luchtdruk
Luchtdruk
GeoBeads NC1.PT
AS
Temp, Relatieve vochtigheid
kPa °C, RH%
J
• Temperatuur, luchtvochtigheid
J
GeoBeads NC1.PT
AS
• Zeewater Temperatuur
Temperatuur
°C
A
• Neerslag, windkracht, windrichting
Meteodienst
mm/uur, Bft (m/s)
GeoBeads SW1.PT
AS
Externe database
tbd
3.2.2.3 Geotechnische metingen • In meetplan voorgestelde locaties voor het meten van vervorming zijn: • Op de kruin;
Inclinometer
°
E1 .. E4
GeoBeads SG1.PTI
AS
• Op de binnenberm (let op: mogelijke zetting van de recent aangelegde weg);
Absolute verplaatsing
mm
F1 .. F5
GeoBeads SI1.DI
AS
• Onder de kruin, tpv een mogelijk optredend glijvlak, op enige diepte
Waterspanning
kPa
E1 .. E4
GeoBeads SG1.PTI
AS
• Onder de bekleding van het binnentalud • Onder de berm, ook tpv een mogelijk optredend glijvlak
Waterspanning
kPa
E1
GeoBeads SG1.PTI
AS
Waterspanning
kPa
G1 .. G2
GeoBeads SG1.PTI
AS
• In meetplan voorgestelde locaties voor het meten van waterspanning zijn:
3.2.2.4 Metingen aan asfaltbekleding • Druk op de bekleding
Afleiden uit trillingsmetingen
B, C
GeoBeads SG1.PTI
AS
• Waterspanning onder de bekleding
Waterspanning
kPa
B, C
GeoBeads SG1.PTI
AS
• Vervorming van de bekleding
Inclinometer op asfaltbekleding (in Pwave strip)
K
Pwave
AS
• Infiltratie t.g.v. dichtingsschades
Thermisch verloop o.b.v. verwarmde glasvezel
° °C / (flow in cm/s)
D
GTC Glasvezel
GTC
20
3.2.5 Grondonderzoek en sensor positionering Voor de LiveDijk is sonderinginformatie van het bedrijf Wiertsema & Partners beschikbaar. Op basis van deze informatie komt een uniform beeld van de grondopbouw naar voren. Deze bestaat uit een toplaag van circa 80 cm klei. Daaronder bevindt zich in hoofdzaak zand met dunne lagen leem.
Meest westelijke sondering op kruin van de dijk.
Meest Oostelijke sondering uitgevoerd bij teen van de dijk.
In de grondsamenstelling van de LiveDijk zijn geen specifieke grondlagen aanwezig om de exacte positionering van de meetinstrumenten expliciet op af te stemmen. Bij de bepaling van de locatie van de instrumenten wordt daarom in eerste instantie gekeken naar de gewenste diepte van de sensoren. Daarbij wordt uitgegaan van een grondwaterniveau dat rondom NAP ligt. Samenhangend met de verschillende meetdoelstellingen wordt vervolgens de plaats van de diepste sensor en de afstanden tussen de sensoren bepaald. Voorgaande leidt tot de navolgende beoogde positionering van de verschillende instrumenten.
21
Meetraai
Locatie
Type sensoren
Diepte (in meters t.o.v. maaiveld (mv))
Diepte (in meters t.o.v. N.A.P.)
Ref.
Toelichting
1, 2, 3 en 4
B
GeoBeads SG1.PTI
mv – 1,5
NAP + 0,5
B
C
GeoBeads SG1.PTI
mv – 1,5
NAP + 3,0
C
D
GTC Fibre Optic Cable
mv – 6,5 (maximaal)
NAP +/- 0 … NAP + 6,5
D
E
GeoBeads SG1.PTI
mv – 1,5 mv – 5,5 mv – 9,5 mv – 13,5
NAP + 5,0 NAP + 1,0 NAP – 3,0 NAP – 7,0
E1 E2 E3 E4
F
GeoBeads SI1.DI
G
GeoBeads SG1.PTI
2
A
NAP + 3,5 NAP + 2,5 NAP + 1,5 NAP + 0,5 NAP – 0,5 NAP + 3,0 NAP – 2,5 NAP
F1 F2 F3 F4 F5 G1 G2 A
2
K
Mv +
NAP + 2,5
K
3
L
GeoBeads waterdepth sensor GeoBeads wave detection sensor GeoBeads wave detection sensor
mv – 1 mv – 2 mv – 3 mv – 4 mv – 5 mv – 1,5 mv – 7 Mv+
Gericht op monitoren van overloop en overslag (via waterspanning) en instabiliteit van bekleding (via trillingen en waterspanning). Sensor wordt daarom dicht onder asfalt laag en boven waterstand (vermoedelijk op NAP) geplaatst. Gericht op monitoren van overloop en overslag (via waterspanning) en instabiliteit van bekleding (via trillingen en waterspanning). Sensor wordt daarom dicht onder asfalt laag en boven NAP geplaatst. Gericht op monitoren van overloop, overslag en instabiliteit door infiltratie bij overslag via hoeveelheid infiltrerend water (thermisch verloop van GTC kabel). Om voldoende diepteprofiel van waterinfiltratie te verkrijgen wordt kabel op vier punten dieper dijk ingevoerd. De te bereiken diepte (maximaal tot NAP) wordt daarbij afhankelijk gesteld van de mate waarin het boorgat zonder casing kan worden aangebracht. Gericht op monitoring overloop en overslag via waterspanningmetingen vlak onder bekleding (E1) en instabiliteit door infiltratie bij overslag via temperatuurmetingen (E1…E4) en vervormingmetingen vlak onder bekleding (E1). Monitoring van macro-instabiliteit via waterspanningmetingen ter plaatse van mogelijk glijvlak (E1…E4) en micro-instabiliteit ondermeer via vervormingen in bovenste deel van het dijklichaam (E1…E2).Monitoring instabiliteit van bekleding via waterspanning vlak onder bekleding (E1). Sensoren vlak onder bekleding tot diep onder dijk, zodat aan weerszijde glijvlak wordt gemeten. Gericht op monitoren van macro- en micro-instabiliteit via absolute verplaatsingen aan binnenteen van de dijk (F1…F5). Hellingbuis wordt tot op NAP geplaatst.
Mv +
NAP + 2,5
L
Mv +
NAP
J
J
GeoBeads NC1.PTI
Gericht op monitoren van macro-instabiliteit via vervorming en waterspanning (G1…G2), microinstabiliteit via waterspanning vlak onder bekleding (G1) en heave via beweging en waterspanning. Gericht op monitoren van zeewaterniveau en zeewatertemperatuur. Zal bij voorgenomen installatie droogvallen bij ebgetijde. Gericht op monitoren van instabiliteit van bekleding via vervorming van bekleding en via oploop van golven (methodiek drukkolom metingen) (B). Sensoren worden op asfalt bevestigd. Gericht op monitoren van instabiliteit van bekleding via vervorming van bekleding en via oploop van golven (methodiek elektrische weerstand variatie door zout water) (H). Sensoren worden op asfalt bevestigd. Gericht op monitoren van luchtdruk voro compensatie van waterspanningsmetingen en op temperatuurmetingen. De sensor wordt in de apparatuurruimte geïnstalleerd in de meetkast van Alert Solutions.
NB. Na plaatsing in het veld zullen de instrumenten geodetisch worden ingemeten en kan op basis van metermarkeringen de x,y,z coördinaten van de
meetposities worden bepaald. 22
3.2.6 Graaf- en installatiewerkzaamheden Voor installatie van de sensoren worden kabelsleuven gegraven en boorgaten aangebracht. Tevens zijn enkele boringen in het asfaltdek benodigd om de sensoren op de juiste positie te brengen en de golfoploop metingen uit te kunnen voeren. Bij de keuze van de hiervoor benodigde technieken wordt gestreefd naar technieken die zo min mogelijk verstoring van het dijklichaam tot gevolg hebben en die na installatie goed zijn af te werken om de dijk in oorspronkelijke staat terug te brengen. Hieronder worden de werkzaamheden benodigd voor de verschillende onderdelen nader toegelicht. Kabelsleuven De kabelsleuven worden aangebracht voor het ondergronds wegwerken van de GeoBeads bekabeling die de verschillende individuele instrumenten met het netwerk koppelt. De lange kabelsleuf over de volle lengte van de dijk is tevens de plaats waar de glasvezel kabel van GTC wordt aangebracht. De kabelsleuf wordt zo smal en ondiep mogelijk aangebracht met een klein formaat graafmachine of een grondsleuvenfrees. Een minigraver met een smalle sleuvenbak (circa 25 cm) zal een sleuf over de lengte van de dijk (circa 730 meter) graven tot een diepte van circa 80 cm. Met een grondsleuvenfrees wordt een minimale breedte van 10 cm van de sleuf bereikt. De grondsleuvenfrees gaat evenwel niet dieper dan circa 60 cm (tot maximaal 80 cm wanneer het maximale bereik van de machine dit toestaat). De sleuf wordt minimaal 1 meter buiten het asfaltdek van de dijk gegraven. Op de bodem van deze sleuf wordt de GTC kabel gepositioneerd. Om de condities van de waterinfiltratie voor de vezeloptische meetkabel niet te be誰nvloeden wordt de GeoBeads kabel circa 30 cm boven de GTC kabel gelegd. Op deze wijze komt de bovenste kabel 30 tot 50 cm onder maaiveld te liggen. Het vrijgekomen materiaal bij het graven van de sleuf wordt teruggestort voor afvulling van de sleuf. De sleuf wordt vervolgens met gras ingezaaid om deze in oorspronkelijke staat terug te brengen. Boorgaten Voor het zetten van de boorgaten gaat de voorkeur uit naar sonisch boren *. Dit is een grondverdringende boortechniek waarbij de boorbuis (zijnde een casing) met een hoge frequentie de grond in wordt getrild. Door deze trillingen wordt de schuifweerstand tussen casing en direct aanliggende grond sterk gereduceerd, wat snelle installatie van de casing mogelijk maakt. De boorstelling is relatief licht en er wordt geen of een beperkte hoeveelheid werkwater gebruikt. Het is een snelle manier van boren. Doordat de te plaatsen in-situ instrumenten fysiek zeer klein van aard zijn kan met een beperkte diameter boor / casing gewerkt worden. GeoBeads heeft een diameter van 22 mm en een lengte van 150mm. De kabels hebben een diameter van circa 7 mm. De glasvezel van GTC Kappelmeyer heeft een diameter van 15 millimeter. Voor plaatsing van de GeoBeads sensoren behoeft de binnendiameter van de casing niet groter dan 40 mm te zijn (buitendiameter 65 mm). Voor vertikale plaatsing van de glasvezel kabel van GTC Kappelmeyer wordt een binnendiameter van de casing van 65 mm gebruikt (buitendiameter 88 mm). Tijdens het aanbrengen van het boorgat wordt een boorcasing tot op einddiepte meegevoerd. Dit wordt gedaan om het boorgat te steunen. Als de einddiepte is bereikt kan de instrumentatie direct binnen de casing in het boorgat worden aangebracht (locaties E en G) en kunnen de peilbuizen 23
worden geplaatst (locatie F). Vervolgens wordt de boorcasing getrokken onder voortdurend aanstorten van het boorgat met lokaal eventueel fijngemalen materiaal. In overleg met de daarvoor te contracteren aannemer wordt daarvoor een passende grondsoort gebruikt. Voor de installatie van de instrumentatie van GTC (locatie D) dient eerst de casing te worden getrokken, alvorens de kabel kan worden geplaatst. De lengte van deze kabel maakt het niet mogelijk om de casing over de kabel weg te trekken. In dit geval zal de te bereiken diepte (maximaal 8 meter) afhankelijk zijn van het open blijven staan van de grond nadat de casing wordt getrokken. Dit zal in overleg met de aannemer ter plaatse van het werk worden beoordeeld. Na installatie wordt het boorgat vervolgens direct aangestort met eveneens lokaal materiaal. Eventuele aanwezige homogene grondlagen (klei) kunnen bij afvulling worden hersteld door het inbrengen van zwelklei. Ter afsluiting van de boorgaten kan bovenin, vlak onder maaiveld, een bentoniet ‘prop’ worden geplaatst om deze vervolgens met een laag klei tot op het maaiveld af te sluiten. De boringen in het asfalt (locaties A en C) worden separaat uitgevoerd. Na doorboring van het asfalt met beperkte diameter (circa 10 cm), wordt met handboring tot de gewenste diepte geboord. De instrumentatie wordt geplaatst, het boorgat afgevuld met lokaal materiaal en de gaten in het asfalt worden met beton afgewerkt. *) Eventueel kan ook de avegaar boormethode worden toegepast. Met deze boortechniek wordt de grond naar boven gehaald. Dit biedt betere, doch beperkte mogelijkheid de grondopbouw zorgvuldig te registeren (grond wordt door boortechniek vermengd) en hier de plaatsing van de instrumenten direct op aan te passen. Tevens is lokale grond direct beschikbaar om deze in omgekeerde volgorde terug te plaatsten voor het afvullen van het gat. Het boorgat is mogelijk minder zuiver aan te brengen dan bij sonisch boren, tevens mag een grotere diameter boorgat (dan wellicht strikt noodzakelijk voor plaatsing) worden verwacht. Asfalt De kabels worden over het asfalt haaks op de dijk naar de bovenkant van de asfalt deklaag geleid. Daar gaan de kabels ondergronds verder. Ter bescherming van de kabels wordt een metalen strip over de kabels aangebracht. Deze strip wordt direct op de asfaltlaag bevestigd. In deze strip zullen in meetraai 2 en 3 (locaties B en H) tevens de instrumenten voor meting van de golfoploop worden opgenomen. Afvulmateriaal Voor een optimaal meetresultaat is het van belang dat de meetinstrumenten na installatie zoveel als mogelijk in de originele grondomstandigheden de metingen kunnen verrichten. Dat betekent dat de afvulling van de boorgaten en de kabelsleuf voor GTC zoveel als mogelijk met lokaal materiaal zal plaatsvinden. Door het materiaal eventueel fijn te malen kan een goede aanhechting van de grond op de instrumenten worden gerealiseerd. Tevens is het hierdoor mogelijk een goede zetting in het boorgat te bereiken. Om de meetwaarden niet te zeer te beïnvloeden is de nadrukkelijke keuze gemaakt om de boorgaten niet over de volle diepte met bentoniet af te vullen. Dit zou met name de inclinatiemetingen dusdanig beïnvloeden, dat deze hun waarde zouden kunnen verliezen. Het Consortium gaat er vanuit dat met voldoende zorg de boorgaten uitstekend met materiaal vergelijkbaar aan de lokale grondsoorten kunnen worden afgevuld. Hier is van belang dat de boorgaten op zichzelf een zeer kleine diameter hebben in relatie tot de volle omvang van het lichaam. Daarnaast zullen door de snelle installatie die mogelijk is, de boorgaten slechts zeer kort zonder ondersteuning van casing of opvulmateriaal openstaan. Verder 24
hebben eerdere plaatsingen van GeoBeads in vertikale boorgaten (zowel bij de IJkdijk als bij een regionale kering van Hoogheemraadschap van Delfland) uitgewezen dat met de gekozen afvulling van de boorgaten met lokaal materiaal (waaronder grote delen zand), geen vertikale hydraulische kortsluiting tussen verschillende grondlagen heeft plaats gevonden. Aannemer Het Consortium is met verschillende partijen in gesprek over het aanbesteden van de graaf- en boorwerkzaamheden. Verschillen tussen de aanbiedingen zijn ondermeer gelegen in de type boortechnieken (sonisch boren of avegaar boren) die worden voorgesteld. Op moment van schrijven is nog geen definitieve keuze voor aannemer gemaakt. Vanuit feedback van de opdrachtgever, danwel vanuit de Keur zou mogelijk relevante input kunnen komen die voor definitieve beslissing van belang is. Hierover treedt het Consortium ook graag in overleg met het waterschap. Zodra de aannemer bekend is, zal dit direct worden gedeeld met de opdrachtgever. Aansluiting op TNO ICT Naar alle waarschijnlijkheid wordt de dataverbinding in de radar post onder aan de dijk gerealiseerd. Hiervoor zal een HDPE buis tot aan de radarpost op de kruin van de dijk worden aangelegd (ligging van de buis is westelijk ten opzichte van de radar post op de kruin van de dijk). Bij de plaatsing van de kabelsleuven is rekening gehouden met aansluiting op deze HDPE buis. De bekabeling van Alert Solutions en GTC Kappelmeyer gaat de buis in en wordt tot in de apparatuurruimte getrokken. 3.2.7 Continu誰teit en betrouwbaarheid metingen Continu誰teit De in-situ meetsystemen functioneren volautomatisch. Mocht sprake zijn van stroomuitval dan starten de systemen na stroominschakeling zelfstandig direct weer op. De reeds opgedane praktische ervaringen met de systemen onderstrepen de continu誰teit van de systemen. Zo bestaan de vezeloptische meetkabels van GTC uit conventioneel telecommunicatiekabel (geen speciale kabel met Bragg-grating) die sinds de introductie 40 jaar geleden zonder verandering c.q. veroudering functioneren. De instrumenten van Alert Solutions hebben in diverse projecten en verschillende omstandigheden zeer betrouwbaar gefunctioneerd. Beide systemen zijn ontwikkeld voor een zeer lange operationele levensduur (> 10 jaar) in het veld. Calibratie (IJking) Alle geleverde sensoren zullen vergezeld worden van een specificatie en daar waar van toepassing een ijkrapport. Tevens is de uitlezing van GeoBeads waterspanningsmeters intern over een groot bereik reeds gecompenseerd voor temperatuurinvloeden. Storingsvrij De metingen in de GeoBeads worden direct in elke sensormodule gedigitaliseerd en als datatelegram over de netwerkbus verstuurd. Dit maakt de metingen op basis van GeoBeads ongevoelig voor storing door elektromagnetische straling vanuit omgevingsbronnen. Metingen op basis van de GTC glasvezel zijn vanuit het optische meetprincipe ook niet gevoelig voor stralingsbronnen. Datalink redundancy Indien gewenst kan het consortium naast de door TNO ICT geboden datacommunicatie een eigen (draadloze) verbinding tot stand brengen om op deze wijze een dubbel uitgevoerde ontsluiting te bieden. Tevens kan deze verbinding gebruikt worden voor remote management en onderhoud van de systemen. 25
Lokale Dataopslag De systemen van het consortium worden uitgevoerd met een voorziening voor lokale dataopslag (in de apparatuurruimte van de radarpost). Bij volledig uitvallen van datacommunicatie blijft de meetdata behouden. Back-up stroomvoorziening De systemen van het consortium zijn geschikt om gebruik te maken van back-up stroomvoorziening vanuit accu-buffers (zoals UPS systemen) die eventueel middels zonnepanelen worden opgeladen. De kosten voor dergelijke voorzieningen maken echter geen onderdeel uit van dit projectvoorstel. Een verzoek voor back-up stroomvoorziening is ons tot op heden ook nog niet gebleken.
3.2.8 Gevoeligheid en nauwkeurigheid metingen Er worden alleen sensortypes ingezet die zich bewezen hebben in labtesten en praktijkproeven. Parameter
Bereik
Resolutie
Nauwkeurigheid
Meetsysteem
Waterspanning
0 … 250 kPa
0,025% Full-Scale
0,1% Full-Scale (0,25 kPa)
GeoBeads SG1.PTI
Waterkolom (zee, peilbuis)
0 .. 15 meter
0,025% Full-Scale
0,2% Full-Scale (~3cm)
GeoBeads SW1.PT
Temperatuur (lucht)
-40 … 120 graden C
0,025 graden C
0,1 graden Celsius
GeoBeads SW1.PT
Temperatuur (zee, bodem)
0 ..100 graden C
0,025 graden C
0,1 graden Celsius
GeoBeads SG1.PTI
Temperatuur (infiltratie)
-40 … 350 graden C
0,1 graden C
0,1 graden C
GTC Glasvezelkabel
Inclinatie (hoekverdraaiing)
-90 … 90 graden
0,005 graden
0,01 graden
GeoBeads SG1.PTI
Absolute verplaatsing
-250 .. 250 mm per meter segment
0,01% van segment lengte
0,04% van segment lengte
GeoBeads SI1.DI
Luchtdruk
15 … 115 kPa
0,025% FS
0,1% FS
GeoBeads NC1.PT
De trillingsmeting ten behoeve van de monitoring van intensiteit van de golfklap op het buitentalud zal ingeregeld worden na bepaling ter plaatse van het trillingsspectrum veroorzaakt door die golfklap. 3.2.9 Fijnmazigheid metingen & meettechniek Dichtheid meetnetwerk In dit projectvoorstel worden door het Consortium de volgende in-situ sensoren geplaatst: • 32 waterspanningsmeters • 53 inclinometers • 34 water/bodemtemperatuur sensoren • 1 waterniveau sensor • 1 luchtdruk sensor • 1 buitentemperatuur sensor • 1 relatieve luchtvochtigheid sensor • 4 trillingopnemers • 1 golfoploop druksensor • Min. 20 en max. 60 in lijn geplaatste golfoploop meetpunten • 1328 glasvezel temperatuur meetpunten Per meetraai dekken de sensoren meetpunten vanaf zee tot en met de teen van de berm naast de asfaltweg aan binnenzijde van de dijk. Het Consortium heeft ervoor gekozen om vier meetraaien zeer 26
uitgebreid uit te rusten met alle relevante metingen. Dit geeft de mogelijkheden om de diverse metingen ook in onderlinge samenhang te beschouwen. Daarnaast wordt over de volle lengte van de dijk de temperatuurmetingen en infiltratie-analyse van GTC Kappelmeyer uitgevoerd. De fijnmazigheid van de meetraaien geeft ruime gelegenheid om de verschillende mogelijk optredende faalmechanismen te beschouwen. Tevens bieden de meerdere raaien de mogelijkheid om inschattingen te kunnen maken over de homogeniteit van het dijklichaam. Het uitbreiden van het meetplan met enkele meetraaien (conform ons voorstel voor uitbreiding van het meetplan) zou de mogelijkheden hiertoe verder kunnen vergroten. Tot slot zorgt de fijnmazigheid van de metingen met spreiding over het volledige dwarsprofiel en de lengte van de dijk voor de mogelijkheid om de eventuele impact van achtergrond ruis als gevolg van omgevingsfactoren te scheiden van ontwikkelingen die met faalmechanismen te maken hebben. Daarnaast biedt de hoge meetfrequentie de mogelijkheid om data bewerkingsmethodes toe te passen waarmee achtergrondruis uitgefilterd wordt. Meettechniek Alert Solutions Alert Solutions gebruikt semiconductor technologie voor het waarnemen van de diverse parameters. De sensoren benutten de elektronische eigenschappen van het semiconductor materiaal waarvan ze zijn gemaakt. Onder invloed van omgevingsomstandigheden kunnen de karakteristieken van dit materiaal namelijk veranderen (bijvoorbeeld onder invloed van beweging, temperatuur of druk). Deze veranderingen worden direct vertaald in elektronische signalen, welke omgezet worden in de meetwaarden. Een voorbeeld van één van de toegepaste technieken is MEMS (micro elektro— mechanische systemen). Deze techniek combineert mechanische en elektrische eigenschappen en vertaalt beweging in elektrische signalen. Meettechniek GTC Kappelmeyer GTC Kappelmeyer plaatst in de LiveDijk een verwarmbare glasvezelkabel in een 0,5 m diepe kabelgoot, direct boven de asfaltdichting op het buitentalud, aan de overgang tussen asfaltdichting/grasmat over de compleet te inspecteren lengte gelegd. Door middel van een DTS meetapparaat wordt de temperatuurverdeling (met nauwkeurigheid 0,1 °C) langs de gehele kabel (iedere 0,5 m) iedere 5 minuten gemeten. Ervaring heeft geleerd dat temperatuurmetingen direct aan de oppervlakte (bijvoorbeeld met infrarood-thermografie) en grondmetingen op geringe dieptes (kleiner 1-1,5m) bij veel weersomstandigheden (mist, regen, wind) geen betrouwbare meetdata oplevert. Daarom past GTC een verwarmingsproces (Heat Pulse Methode) toe. Het verwarmen van de vezeloptische kabel dient in eerste instantie om de verhoogde kwel van zeewater aan de grens asfalt/gras te herkennen (hierdoor komt het tot korte afkoelingsfases van het kabel), ten tweede om de verhoging van de kwelweg aan het buitentalud tot op hoogte van het meetkabel (waterspanning onder buitentalud) te herkennen, (in dit geval zullen “langdurige”afkoelingen aan het kabel ontstaan) waardoor schades in de lengteas van de dijk herkent worden. Indien de kwelweg tot op de hoogte van het meetkabel is gestegen, kan de stroomsnelheid van het kwelwater vastgesteld worden, en of zich binnenerosie voordoet (de stroomsnelheid neemt toe). Het verwarmen van de kabel wordt pas ingeschakeld wanneer de zeewaterspiegel tot een hoogte gestegen is waardoor het kwelwater theoretisch tot de kabel kan stijgen, c.q. waardoor de hoogste golven de bovenkant van de asfaltdichting kunnen bereiken. De verwarming blijft ingeschakeld totdat de zeewaterspiegel weer onder dit niveau terug zakt. Informatie over de waterstanden wordt direct van Alert Solutions overgenomen.
27
3.2.10 Meetfrequentie De GeoBeads in-situ sensoren worden op een basis meetfrequentie van 1 meting per 5 minuten gezet. Daarmee wordt ruimschoots voldaan aan de gevraagde frequentie voor de verschillende parameters in de uitvraag. Indien daar vraag naar is, bijvoorbeeld tijdens een storm, kan de frequentie overigens tot meerdere metingen per seconde worden opgehoogd. Deze aanpassingen kunnen op afstand worden ingesteld. Temperatuurprofielen op basis van GTC Kappelmeyer glasvezel worden ook eens per 5 minuten afgegeven. Dit kan niet verder opgehoogd worden. Eventuele verlaging van de frequentie kan ook op afstand worden ingesteld. Voorstel is om de golfoploop metingen en de golfklap trillingsmetingen enkele beperkte tijdsperioden overdag op hoge meetfrequenties in kaart te brengen. Basis schema hiervan zou bijvoorbeeld 2 keer per 5 minuten kunnen zijn. Er kan naar een intensiever schema worden overgestapt tijdens storm of hoogwater perioden, eventueel automatisch ingezet door data uit andere delen van het systeem. De metingen vangen aan direct na installatie en uiterlijk op 15 september 2009. 3.2.11 Aanvullende metingen Naast de gevraagde metingen uit het meetplan heeft het Consortium specifieke metingen in haar meetconfiguratie toegevoegd om waterinfiltratie in het buitentalud en trillingen van de asfaltbekleding te monitoren. Beide metingen worden als interessante variabelen gezien om mogelijke aanloop naar het optreden van verweking, micro-instabiliteit en beschadiging van de asfaltbekleding inzichtelijk te krijgen. Waterinfiltratie buitentalud De glasvezeltechniek van GTC Kappelmeyer brengt temperatuurprofielen in kaart. Opwarming van de kabel en de daar opvolgende afkoelingscurve kunnen als basis worden gebruikt om informatie over waterstroming te genereren. Door de glasvezel vlak onder maaiveld boven de asfaltbekleding op het buitentalud van de LiveDijk te plaatsen, biedt het Consortium inzicht in de waterinfiltratie ter plaatse. In combinatie met waterdrukmetingen onder het talud wordt hierdoor additionele informatie verkregen over de invloed van waterinstroom op verzadiging van het dijklichaam. Trillingen asfaltbekleding De bewegingopnemers van Alert Solutions kunnen met zeer hoge frequentie metingen verrichten. Uit deze meetwaarden kunnen trillingen in het spectrum van 1 tot 200 Hz worden berekend. Intensiteit van trillingen in bepaalde frequentiebanden kunnen een maat zijn voor de impact door golfklap. Koppeling van deze informatie aan visuele waarnemingen van de asfaltbekleding en deformaties gemeten direct op en onder de asfaltbekleding vergroten het inzicht in de actuele toestand en trends in de toestand van de bekleding door de tijd heen. 3.2.12 Externe database gegevens Voor de navolgende gegevens zoekt het Consortium aansluiting bij een externe database: • Waterstand op zee (in meters ten opzichte van NAP) • Temperatuur van het zeewater • Neerslag • Windkracht • Windrichting 28
Hierover worden momenteel de mogelijkheden in kaart gebracht. Op moment van schrijven zijn nog geen concrete afspraken gemaakt. 3.2.13 Ontheffingen en andere bepalingen Keurontheffing Voor de werkzaamheden op de dijk en voor installatie van de meetinstrumenten in de dijk wordt een Keurontheffing aangevraagd. Milieuwetgeving In het kader van vigerende milieuwetgeving (waaronder de flora & faunawet) wordt een Quick scan uitgevoerd door een milieuadviesbureau. Op basis van deze Quick Scan kunnen mogelijk enige aanpassingen op het installatieplan gewenst zijn. Wanneer opportuun wordt dit met de opdrachtgever opgenomen.
29
3.3 Data analyse & interpretatie Het Consortium zet zich gedurende het LiveDijk project graag in voor de koppeling van continue, realtime meetgegevens in beoordelingstrajecten (bijvoorbeeld de reguliere toetsing) en de dagelijkse beheerspraktijk. Uiteindelijk zal informatie vergaard middels visuele inspectie, praktijkervaring, geomechanische stabiliteitsberekeningen en live meetdata elkaar moeten aanvullen en versterken in een samenhangend systeem. Dit systeem zou beslissingen in het kader van toetsing, versterkingsmaatregelen en calamiteiten management steviger en helderder kunnen maken. Het dient natuurlijk 1-op-1 te passen in en wellicht een leidraad te zijn voor de (toekomstige) richtlijnen en wettelijke kader aangaande inspectie en beheer van waterkeringen. Het proces om tot een dergelijk samenhangend systeem te komen kan op verschillende manieren worden gevoed. Vanuit de beschikbare data zijn de eerste gedachten van het consortium hieronder verwoord. Het Consortium gaat graag met opdrachtgever in overleg hoe de verschillende punten aansluiten bij de wensen en behoeften van de opdrachtgever, dan wel verder kunnen worden uitgebreid. 3.3.1 Live dashboard Consortium partner Alert Solutions richt een data panel in voor directe ontsluiting van de GeoBeads data. Achter dit panel zit een database waarin alle vergaarde data door de GeoBeads sensoren real time wordt opgeslagen. Dit betekent dat bij de voorgenomen meetfrequentie de database in principe elke vijf minuten wordt ververst. Het panel is via internet beveiligd toegankelijk voor de Consortium leden. Dit panel kan desgewenst worden opengezet voor de opdrachtgever. Visualisatie en data export GeoBeads genereert een grote hoeveelheid data vanuit het aantal sensormodules in het netwerk, de ingestelde meetfrequentie en de meetperiode. Om deze data zorgvuldig op te slaan en voor verder gebruik eenvoudig te k ontsluiten bieden wij het GeoBeads Data Panel. Dit Data Panel wordt door Alert Solutions gehost en is via internetverbinding (bijvoorbeeld via PC of handheld) direct toegankelijk voor de gebruiker. Een unieke username en password bewaakt beveiligde toegang tot de database. De inrichting van het Data Panel is afgestemd op eenvoudige en snelle toegankelijkheid van de data, gebruikersgemak en mogelijkheden om via dataverwerking het inzicht in de dijk zo groot mogelijk te maken. De waarnemingen worden real time en volcontinu in de database opgenomen. De database bevat vervolgens alle ruwe datapunten. Deze datapunten worden geordend naar de identificatiecode van de betreffende sensormodule, de parameter die is gemeten, de dag en het tijdstip van de waarneming. Daarmee wordt alle data op vergelijkbare wijze vastgelegd in de database. De database heeft vervolgens de functionaliteit om de data snel, overzichtelijk en met diverse doorsnijdingen inzichtelijk te maken. De gebruiker kan met een groot aantal vrije keuzemogelijkheden naar eigen wens de gemeten data weergeven. Deze weergave gebeurt in visuele vorm (door middel van grafieken) zodat grote hoeveelheden data ook overzichtelijk kunnen worden gepresenteerd.
30
Het Data Panel biedt de gebruiker momenteel drie hoofdfunctionaliteiten; a) Aanbieden algemene systeeminformatie (System) b) Inzien van de waarnemingen zowel visueel als via data download (Plots) c) Inzicht bieden in alle individuele meetpunten (Nodes)
Na inlog komt gebruiker in het Alert Solutions Data Panel met toegang tot verschillende systemen en de hoofdfunctionaliteiten. System bevat de informatie over het gemeten object. Een overzicht van de plaatsing van de sensormodules, het aantal sensormodules, de parameters die worden gemeten en de start- en eventuele einddatum van de metingen. Plots geeft de mogelijkheid om vooropgezette grafieken in te zien en de mogelijkheid om op enig moment grafieken naar eigen wens op te bouwen. De grafiekbouw biedt daarbij zeer veel mogelijkheden. Enkele keuzemogelijkheden zijn bijvoorbeeld: -
-
De ruwe data hercalculeren ten opzichte van de waarde op een bepaald moment in de tijd (bijvoorbeeld de drukverandering sinds aanvang van werkzaamheden aan een dijk) De ruwe data hercalculeren ten opzichte van een bepaalde te kiezen referentie waarde (zodoende kan ondergronds gemeten druk worden gecompenseerd voor buiten luchtdruk) Weergave van de data over een zelf te kiezen periode in de tijd (bijvoorbeeld om nauwkeurig in te kunnen zoomen op de periode van de werkzaamheden aan de dijk) Sampling van de data om het aantal meetpunten te beperken wanneer een grote periode wordt ingezien (ruwe data terugbrengen tot ĂŠĂŠn meetpunt per dag, wanneer een periode van 6 maanden dijkontwikkeling wordt bekeken) Kiezen voor gebruik van twee y-assen, zodat twee parameters in dezelfde grafiek kunnen worden afgebeeld en samenhang visueel kan worden bekeken (zo kan de waterddruk ontwikkeling worden afgezet tegen temperatuur ontwikkeling. De laatste vormt een indicatie voor waterdoorstroming)
De data die via grafieken inzichtelijk wordt gemaakt, kan vervolgens als pdf in grafiek worden weggeschreven. Na opslag van grafieken in de database, zal bij hernieuwde opening van deze grafiek direct de meest actuele waarnemingen aan de grafiek worden toegevoegd. Zo is de gebruiker in staat om op elk moment inzage te hebben in de ontwikkeling van de waarnemingen in de dijk. of De data 31
kan ook direct worden geëxporteerd naar externe applicaties (zoals MS Excel). Daardoor is het mogelijk om de data bijvoorbeeld direct te relateren aan andere databestanden.
Via tabblad Plots kan de gebruiker een grafiek naar eigen wens definiëren. Achtereenvolgens kan in vijf stappen (vijf tabbladen) de grafiek worden ingericht. Na opslag (save) is grafiek ook in de toekomst beschikbaar. Via Export wordt PDF gegenereerd en is data ook te exporteren naar Excel.
Nodes is een overzicht van alle geïnstalleerde sensormodules in de meetomgeving (één node is één sensormodule). Via aanklikken van een sensormodule wordt informatie verstrekt over de naam, het systeem, de precieze locatie waar de module is geplaatst en de parameters die door de module worden gemeten. Het panel biedt de mogelijkheid om op eenvoudige wijze door de data heen te stappen. Zo kan direct worden ingezoomd op individuele meetlocaties en op bepaalde perioden in de tijd, kan de historische ontwikkeling van meetwaarden van verschillende parameters in samenhang worden getoond en worden standaard een aantal grafieken / animaties van belangrijke te meten parameters weergegeven, zoals - Waterspanningen op een groot aantal posities in de dijk - Bewegingen op een groot aantal posities in de dijk - Absolute grondverplaatsingen aan de teen van de dijk - Temperatuurprofielen en verloop Hieronder volgen enkele screenshots met voorbeelden van grafieken die door de database worden gegenereerd.
32
Waarschuwing en signalering Het panel kan eventueel uitgebreid worden met waarschuwings- en signaleringsfuncties. De triggers voor deze functies zouden door verschillende algoritmen kunnen worden vervormd. De gedachten gaan bijvoorbeeld uit naar: • Instellen van vaste grenswaarden per parameter. Wanneer gemeten waarden boven of onder deze grenzen komen wordt daarvan een melding gemaakt; • Instellen van een maximale verandering per tijdseenheid. Wanneer een parameter binnen de vastgestelde tijdseenheid de ingegeven verandering overschrijdt, wordt daarvan melding gemaakt; • Instellen van veranderingen over een grootgebied. Wanneer in een bepaald tijdsinterval meerdere sensoren de grenswaarden overschrijden wordt hiervan melding gemaakt. Het Consortium gaat graag met opdrachtgever in overleg om het gebruik en desgewenst de mogelijkheden voor verdere uitbreiding van het Data Panel te bespreken.
3.3.2 Koppeling aan rekentechnieken Voor verdere uitbouw van de kennis zou het interessant zijn om de live metingen te koppelen aan relevante externe rekenmodellen. Zo kunnen de waterspanning metingen een actuele input leveren voor variabelen in grondmechanica modellen zoals MStab (Delft Geosystems), zodat er real time stabiliteitsgetallen worden opgeleverd. Bij continue monitoring zien wij ook toegevoegde waarde in het opzetten van statistische trendanalyse modellen, zodat significante afwijkingen in ruimtelijk zin en tijdsverloop automatisch gesignaleerd en op waarde ingeschat kunnen worden ten opzichte van historisch verloop onder soortgelijke omstandigheden. Voor andere veldprojecten werkt Alert Solutions op dit onderwerp reeds samen met de vakgroep Wiskunde van de TU Delft. GTC Kappelmeyer beschikt tot slot over evaluatiesoftware om aan de hand van de temperatuurdata analyse uit te voeren op de vochtigheid van de bodem en snelheid van waterstromingen, zowel ten aanzien van infiltratie als interne erosie. Het Consortium ziet interessante mogelijkheden om de data analyse te verrijken met toevoeging van geotechnische modellen die real time gevuld worden met informatie. Wij gaan hierover graag in overleg met de opdrachtgever.
33
3.4 Projectplanning Het Consortium gaat uit van de volgende projectplanning. Doel is dat plaatsing van de instrumenten voor het stormseizoen wordt afgerond.
6 7 8
Onderwerp Aanbesteding door Waterschap namens LiveDijk partners Opstellen definitief plan van aanpak Aanbieden definitief plan van aanpak aan opdrachtgever Indiening aanvraagformulier keurontheffing Definitieve gunning Productie meetapparatuur en uitwerking definitieve installatieplanning Testen systemen Installatie meetapparatuur in LiveDijk Koppeling met TNO ICT e.a.
9 10
0-metingen meetsysteem Operationeel werkend monitoringsysteem
15 september 15 september 2009
11
Continue metingen
12
Evaluatie van experiment
15 september 2009 – 1 oktober 2011 1 oktober 2011
1 2 3 4 5
Datum 29 juni 2009
Betrokkenen LiveDijk partners
1 – 30 juli 3 augustus
Consortium Consortium
4 augustus 7 augustus 15 juli – 28 augustus
Consortium LiveDijk partners Consortium
31 aug – 4 september 7 – 11 september 14 – 15 september
Consortium Consortium Consortium LiveDijk partners Consortium Consortium LiveDijk partners Consortium Consortium LiveDijk partners
34