Když Petr Klokočník z jablonecké IT společnosti Cotrex viděl nehodu z italského Janova, kde během pádu mostu zahynulo několik desítek lidí, napadla ho myšlenka, že by se s předcházením takových tragédií dalo něco dělat. Klíčem měla být preventivní kontrola, která nebude tolik závislá na lidských inspekcích, jež zpravidla mají dlouhé rozestupy a není na ně dostatek kapacit. Jen v České republice mohou být dle odhadů tisíce problematických mostů.
V Jablonci tak vznikl projekt Statotest. Ten zapadá do koncepce v posledních letech často omílaného internetu věcí (IoT), kdy se do běžného světa zapojují senzory komunikující se sítěmi a poskytující data pro další zpracování. Statotest konkrétně vyvinul senzory, které se magneticky nebo třeba lepidlem přidělají na konstrukci mostů. Tyto prvky pak měří otřesy nebo náklony a údaje posílají přes IoT síť do cloudu k vyhodnocování.
„Aktuálně máme v terénu čtyřicet čidel a dalších dvacet chystáme. Dali jsme si cíl do roka osadit tisíc čidel. Slibně se jeví i blízké zahraničí,“ uvádí pro Lupu Petr Klokočník. Technologii už používá Krajská správa silnic Libereckého kraje, lávka v Železném Brodě a měří se pomocí ní také výkyvy vysílače Cukrák, věže na Petříně nebo Ještědu.
Prototypy s BigClownem
Rozjezd Statotestu mimo jiné ukázal, jak důležitý a prospěšný může být ekosystém v daném oboru. Projekt totiž odstartoval tak, že se jablonecká společnost spojila s firmou Hardwario ze sousedního Liberce. Ta připravuje hardware na zakázku, stojí ale také za populární IoT stavebnicí dříve známou jako BigClown, která umožňuje skládat dohromady různé hardwarové moduly a mimo jiné tak vytvářet se sítí komunikující senzory.
Statotest
„Stavebnici od Hardwario jsme použili na první prototypy a ověření technologie, což nám umožnilo velice rychlý start. Aktuální řešení, které nabízíme komerčně, je postaveno na průmyslových řešeních, částečně zakázkovém vývoji. Nicméně Hardwario nám s tím hodně pomáhá,“ přibližuje Klokočník.
Čidla od Statotestu primárně komunikují skrze IoT síť LoRa (nelicenčních 868 MHz a konkurence pro Sigfox), konkrétně přes tu provozovanou Českými Radiokomunikacemi. Pro větší přenosy, což jsou typicky průběhy či frekvenční charakteristiky, se pak nasazuje i síť NB-IoT pracující s většími kapacitami.
To, kolik dat se přes síť posílá a v jakých intervalech, záleží na více faktorech. Před instalací senzoriky se vždy vše probírá se statiky a správci stavby, kteří určují, co je pro ně podstatné. Standardně se data posílají pravidelně po deseti až šedesáti minutách a dále v případě vybuzení událostí.
Petr Klokočník, Statotest
„Inklinometry posílají řádově desítky bajtů, tam není problém. U měření dynamických jevů bychom potřebovali mnohem větší objemy. Nicméně jsme limitováni nejen přenosovými technologiemi, ale i bateriovým napájením zařízení. Komunikace je největším žroutem baterií a velice pečlivě vybíráme, která data a jak pošleme,“ navazuje Klokočník.
Statotest nově začal používat profesionální baterie LiSoCL2. Ty by v případě geologických měření, kdy se posílá pár hodnot denně, měly vydržet až deset let a u mostů zhruba rok. „Laborujeme také s možností akumulátorů se solárním dobíjením, které pod mostem sice moc nedobíjí, ale těch pár miliampér to doplnit zvládá,“ popisuje firma.
Statotest
Statotest nejvíce využívá inklinometry a akcelerometry a pro posouzení okolních podmínek disponuje i meteostanicí. Řadu senzorů nakonec nebylo možné nasadit kvůli velké spotřebě, například MEMS gyroskop. Statotest také chystá měření přetvoření konstrukce, hladiny spodní vody a podobně.
Běží to na Azure
Jablonecký projekt se primárně snaží dodávat statikům či stavebním firmám kompletní službu, tedy včetně senzorů, konektivity a napojení do cloudu. Firma Cotrex je dlouhodobě stříbrným partnerem Microsoftu, disponuje programátory na jeho prostředí a zná jeho nabídku. Z toho důvodu Statotest využívá cloud Microsoft Azure.
Azure se už nějakou dobu snaží vytvořit nabídku pro internet věcí. Microsoft ostatně zamířil tak daleko, že společně s partnery začal dodávat hardwarové mikrokontroléry se zabudovaným linuxovým jádrem a bezpečným napojením do Azure.
Statotest tak v Azure používá SQL databáze pro ukládání dat a Azure IoT Hub pro přenosy, bloby, stream analytics a detektor anomálií při vyhodnocení. Anomálie se primárně detekují skrze běžné statistické metody předzpracování dat a limitaci. Zapojen je také detektor anomálií a stream analytics z Azure. Neuronové sítě do provozu zapojeny nejsou, Statotest má stále na online práci málo dat.
Statotestu běží první čidla něco přes rok. Garance SLA společnost prozatím neposkytuje, do budoucna se ale tímto směrem chce vydat. Zde bude třeba i dodělané pokrytí IoT sítí. „Pokrytí je poměrně slušné a s Českými Radiokomunikacemi je i dobrá dohoda, pokud je někde signál slabší. Rádi bychom se signálem LoRa pronikli i pod zem. Omezují nás pravidla pro posílání zpráv,“ nastiňuje Klokočník.
Slibně se proto dle společnosti jeví blížící se 5G sítě, důležitá ale bude kombinace. „Pro některé použití jsou stávající omezení IoT podstatná. I když se to zřejmě bude týkat hlavně měst. V údolí Jizery, kde nyní není žádný GSM signál, zřejmě nebude ani 5G. Proto vidím jako důležité být připraven na různé technologie a efektivně je využívat pro vhodné účely.“
