Aqua Robur Technologies

Aqua Robur Technologies AB startede i 2015 med at udvikle og producere intelligente og trådløse målesystemer, der hjælper vandforsyningsselskaber med at kontrollere deres vandnetværk. Siden da er virksomheden vokset til ti fuldtidsansatte på den fysiske placering i Sverige, og den samarbejder ligeledes med konsulenter og distributionsformidlere på internationalt plan. Det intelligente målesystem, som Aqua Robur tilbyder, er nu markedsført og tilgængeligt i hele Europa.

Virksomheden har modtaget EU’s Horizon 2020-pris for sin Fenix Hub-løsning, der kan bidrage til at løse centrale udfordringer med at reducere vandspild.

I dag arbejder Aqua Robur på at undersøge løsningens potentiale til at imødekomme behovene og kravene på en række markeder, f.eks. inden for smart city-området og i industrielle omgivelser, og er i gang med at opskalere.

Illustration 1: Aqua Roburs plug-and-play-løsning muliggør overvågning og styring af vandnetværk.

IoT-incitament

Baggrunden for Aqua Roburs incitament til at udvikle en IoT-løsning er den samfundsmæssige bekymring for ressourceknaphed, som på vandområdet udgør et udbredt problem for vandnet. I dag ses et lækageniveau på ca. 20-25 % i offentlige ferskvandsrør, hvilket betyder, at store mængder af verdens levebrød og milliarder af euro hvert år går tabt.

“Det er virkelig vigtigt for forsyningsselskaberne og for samfundet som helhed at have en god forståelse af, hvad der foregår i disse vandnet. Det er noget, vi gerne vil bidrage til.”

Niklas Wicen, administrerende direktør hos Aqua Robur

For at kunne opdage disse lækager og løse problemet søger vandforsyningsselskaberne i stigende grad at tilføje intelligens til de mange og aldrende vandnetværk. Dette gøres ved at installere sensorer rundt omkring i rørledningssystemet, som muliggør intelligent og trådløs måling. Intelligensen i et vandnetværk kræver to nøgleegenskaber: høj sensortæthed og dataoverførsel i realtid. Anvendelsen af denne type sensorers stiller imidlertid store krav til strømforsyningen.

For at skabe et elektrisk signal, som kan måles og bruges, kræver en sensor normalt en ekstern strømforsyning og signalforstærkning. De løsninger, der findes på markedet i dag, forudsætter udskiftning af batterier samt gravearbejde i forbindelse med nettilslutning, hvilket både er dyrt og uhensigtsmæssigt for vandforsyningsselskaberne. En væsentlig hindring for udviklingen af intelligente vandnet er derfor strømforsyningen af sensorsystemerne, hvilket i sidste ende gør det vanskeligt for forsyningsselskabernes at opnå større kontrol over deres vandnet.

Illustration 2: I det europæiske vandforsyningsnet går op til 30 % af det rene vand tabt, før det når frem til vandhanerne.

IoT-løsningen

Aqua Robur tilbyder en IoT-løsning i form af en sensorknude, som bygger på en innovativ tilgang til strømforsyningen inden for vandinfrastruktur: et mikro-vandkraftværk, der konverterer vandstrømmen til en stabil strømforsyning. En turbine genererer og lagrer elektrisk energi, som gør det muligt for kunderne at forsyne sensorer lokalt og foretage målinger på strategiske steder i rørledningssystemet. Der indsamles løbende data fra disse steder, og ferskvandslækager i rørledninger spores på afstand uden brug af batterier eller nettilslutning. Aqua Robur-løsningen er en fleksibel og omkostningseffektiv løsning, der er skræddersyet til kundernes specifikke krav. Fenix Hub, som er navnet på Aqua Roburs løsning, kan forenklet defineres som en selvdrevet RTU-datalogger [1] med sensorknuden og det vandkraftbaserede energistyringssystem som hovedkomponenter.

Illustration 3: Videopræsentation af Agua Roburs Fenix Hub.

En sensorknude består af fire grundlæggende komponenter: en sensorenhed, en behandlingsenhed, en transmissionsenhed og en strømforsyningsenhed. Sensorknuden kan registrere de fysiske parametre og behandle dem samt trådløst overføre de behandlede data til den ydre enhed. Dette gør det muligt for forsyningsselskaberne at registrere rigtig mange parametre fra rørene, f.eks. flow, temperatur, tryk, uklarhed og PH-værdier. Dataene sendes gennem flere knudepunkter, der med en UDP-gateway [2] opretter forbindelse til andre netværk som ’Narrowband IoT’ (NB-IoT) [3], hvilket sikrer, at Fenix Hub har en høj tilslutningsgrad. Dette skaber et netværk af enheder, der kommunikerer information indsamlet af de strategisk placerede sensorer via trådløse forbindelser på tværs af alle dele af vandnettet.

 Illustration 4: Teknologisk arkitektur for Aqua Roburs intelligente målesystem (se under ‘Slutnoter’ for en forklaring på forkortelser, der er anvendt i illustrationen).

De data, der indsamles af sensorknuderne, visualiseres live (med 5 minutters forsinkelse) på et dashboard, som enten tilgås direkte på Aqua Roburs platform eller distribueres til SCADA-systemer [4] og/eller til webbaserede platforme, afhængigt af hvad kunden ønsker. Sensor- og metadata kan aggregeres med andre åbne data, f.eks. regnvand, udendørstemperatur og terrænoplysninger, og øjeblikkelig analyse gør det muligt for forsyningsselskaberne at overvåge vandbalancen samt spore afvigelser og lækager inden for specifikke zoner af vandnettet.

Baseret på den indsigt, der opnås fra dataene, muliggør Fenix Hub en autonom adfærd med hensyn til abnormiteter: Udløsnings- og tærskelværdier for unormale værdier af de forskellige parametre kan indstilles, og hvis sensorerne støder på disse niveauer, sendes der advarsler og meddelelser til forsyningsselskabet, der så kan reagere herpå (f.eks. i tilfælde af lækager og et utilstrækkeligt energiforbrug). Dette giver også mulighed for at ændre enhedernes adfærd autonomt (f.eks. regulering af temperatur, tryk, uklarhed og PH-værdier).

Løsningen anvendes i en række applikationer såsom til lækagesporing i vand- og varmenetværk, overvågning af kloakoverløb og regnvandsinfiltration, aflæsning af grundvandsniveauer samt beregning af flowvolumen og tryk (f.eks. til udarbejdelse af hydrauliske modeller og trykoptimering i vandnetværk).

Illustration 5: LS-7389-ultralydsniveausensor sikrer problemfri vedligeholdelse af kloakker, da den ikke er i kontakt med vandet.

Historien

Aqua Roburs løsning fokuserede oprindeligt på energihøstteknologien, og den første prototype baseret på denne teknologi blev udviklet i slutningen af 2016. I de efterfølgende år indså virksomheden, at der ikke var én eneste løsning, der ville kunne passe til hele markedet, og at tilpasning af tilslutningsmuligheder – i et vist omfang – var uundgåelig. For at imødekomme dette samt forsyningsselskaberne ønsker om operationel intelligens via IoT i løsningen udvidede Aqua Robur sit fokus og integrerede det i værdikæden.

“For at kunne begynde at arbejde med kundernes behov, solgte vi faktisk den oprindelige teknologi, som vi startede at arbejde med. Så det var et rent markedsskabende projekt!”

Niklas Wicen, administrerende direktør hos Aqua Robur

Illustration 6: Den grundlæggende komponent i den vandkraftbaserede energiforsyning, turbinen, tilbydes i en række forskellige udgaver.

I 2018 lancerede Aqua Robur den første prototype af en plug-and-play-løsning med en kombineret IoT- og vandkraftbaseret energistyring. Denne løsning blev i 2019 markedsført som Fenix Hub. Siden da har Aqua Robur bevæget sig væk fra kun at være leverandør af tilslutningshardware til også at være med til at lette hele dataindsamlingsprocessen. I dag tilbyder virksomheden også analyser og forretningsindsigt.

Det meste af hardwareproduktionen er nu outsourcet til partnere og underleverandører, og Aqua Robur fokuserer på forsknings- og udviklingsaktiviteter, salg og support, hvilket omfatter hjælp til kunderne med at få softwaren til at virke samt lejlighedsvis hjælp til hardwareinstallationer.

Resultatet af IoT-løsningen

Udviklingen af Aqua Roburs IoT-løsning er et oplagt bidrag til den samfundsmæssige ambition om at fremme intelligent vandinfrastruktur. Ved at gentænke den operationelle funktion af indlejret intelligens med tanke på en lokal strømforsyning giver løsningen mulighed for øget kontrol over vandnettene. Forsyningsselskaberne kan derved afhjælpe problemer, som de ikke tidligere har kunnet identificere, og ligeledes løse kendte problemer på en bedre måde med hensyn til omkostninger og ydeevne. Disse fremskridt kan bidrage til at håndtere udfordringerne med ressourceknaphed.

“Vi håber at kunne se os selv som en vigtig partner ikke kun for vandforsyningsselskaberne, men også for samfundsudviklingen.”

Niklas Wicen, administrerende direktør hos Aqua Robur

Ambitionen med løsningen og virksomhedens rejse afspejles i resultatet af forretningsaktiviteterne. Ved at fokusere på IoT-elementet i løsningen har Aqua Robur udviklet endnu en forretningsmodel ved at sælge datatilgængelighed og forretningsintelligens som en supplerende tjeneste til forsyningsselskaberne.

”IoT er helt klart en katalysator for vores centrale business case og samtidig en uendelig række af flere fremtidige funktioner.”

Alexander Ohm, Product Developer hos Aqua Robur

Dette har styrket indtjeningsmulighederne, således at virksomheden nu ikke kun kapitaliserer på hardware, men også på ’Software as a Service’-abonnementer samt ’business intelligence’.

For brugerne af løsningen er det direkte resultat et funktionelt intelligent vandnet. I sidste ende løser dette de vigtigste problemer, som forsyningsselskaberne i øjeblikket oplever med hensyn til vandlækager og manglende datadrevne beslutninger om fornyelse af rør og infrastruktur. Potentialet for den størst mulige effekt er drevet af de særlige træk ved Aqua Roburs løsning:

• Sensorknudernes kompatibilitet og alsidighed
  En vigtig del af løsningen er, at den anvender den såkaldte multi-sensorknude, som fysisk kan tilsluttes enhver ekstern sensor og/eller datalogger efter kundens valg, så denne selv kan stå for anvendelseselementer og implementering.

• Vandbaseret energistyringssystem
  Teknologien sikrer lokale og stabile opladningscyklusser og belastning for kontinuerlig og stabil drift af sensorerne. Dette giver mulighed for udbredte informationsmuligheder på ellers uhensigtsmæssige steder i vandnettet.
  
  
• Tilslutning med 5G-teknologi
  Brugen af NB-IoT sikrer høj båndbredde, hastighed og reaktionsevne for øget datakapacitet og værdi, f.eks. visualiseret som handlingsorienteret og brugbar information i et overvågningssystem online.

Dataindsamling har eksisteret i vandsektoren i en række år, men Fenix Hub har gjort processen meget mere omkostningseffektiv og nem at implementere for kunden.

“Det er superinteressant at indsamle og analysere data fra ét sted, men når man kan kombinere mange forskellige steder, kan man drage endnu smartere konklusioner.”

Niklas Wicen, administrerende direktør hos Aqua Robur

Best practice-erfaringer

Aqua Robur er stadig en ung virksomhed, og de første erfaringer fra opstartsfasen står stadig i frisk erindring. Nogle af dem vil endda kunne skabe værdi for andre aktører i IoT-økosystemet.

”Vi har lært på den hårde måde, at det at være banebrydende også kan være en risikabel satsning."

Alexander Ohm, Product Developer hos Aqua Robur

NB IoT-løsningen er en så ny teknologi, at da Aqua Robur begyndte at bruge den, var leverandørerne stadig i gang med at udvikle den. Dette er en vigtig læring, som understreger betydningen af at tilpasse den nye teknologi til markedets modenhed og parathed.

En anden vigtig læring vedrører udfordringen omkring konfigurationsmuligheder, der førte til den konklusion, at ”one size fits none”. Aqua Robur er af den holdning, at opbygning af en meget generel løsning, der passer til alle, kun øger kompleksiteten, og at en vigtig faktor for succes i sidste ende er at have et begrænset anvendelsesområde.

En sidste vigtig læring har været at gå fra prototype til industrialisering. Aqua Robur har lært, at denne del har været undervurderet, og at processen har krævet meget mere tid, flere ressourcer, kompetencer og svar, end virksomheden havde forventet og havde til rådighed internt.

Aqua Robur mener, at en række punkter er afgørende for, at IoT-løsningen bliver en succes. Med udgangspunkt i Aqua Roburs rejse er disse punkter samlet i en liste af anbefalinger nedenfor:

1. Find en unik og gunstig løsning på et generelt problem

Lige fra starten kunne mange se fordelene ved løsningen. En grundlæggende anbefaling fra Aqua Robur er at satse på en løsning, som er et bredt anerkendt samfundsproblem.

2. Vær hurtig!

Udviklingstempoet har været en afgørende faktor for Aqua Roburs kunder, når de har sammenlignet alternativer. Derfor anbefaler virksomheden at implementere prototyper i rigtige installationer så tidligt som muligt og lære af ‘trial-and-error’ i hurtige iterationer.

3. Revurdér lean start-up-metoden

Aqua Robur mener ikke, at IoT adskiller sig meget fra andre værditilbud og understreger, at selv om der er tale om teknologi, afhænger succes stadig af de grundlæggende elementer i forretnings- og produktudvikling. 

4. Lyt til kunderne

”Det, der har været vigtigt for os, er, at vi altid har været meget tæt på vores kunder.”

Niklas Wicen, administrerende direktør hos Aqua Robur

Ifølge Aqua Robur er dette nøglen til virksomhedens succes med at skabe bæredygtige IoT-forretningsmodeller: Den bruger tid sammen med kunderne og indsamler feedback så ofte og så tidligt i processen som muligt. Derudover udviser virksomheden fleksibilitet, tillid og mod til at afprøve idéer, samtidig med at den holder fokus på den konkrete use case...

” […] og vær åben over for, hvordan du definerer denne use case! Lad brugerne definere use casen.”

Alexander Ohm, Product Developer hos Aqua Robur

Aqua Roburs digitale modenhed

Illustration 7: Radardiagram over digital modenhed: Vurdering af Aqua Robur foretaget af Niklas Wicen, administrerende direktør.

Aqua Robur har et højt niveau af digital modenhed med en samlet score på 4,68. Scoren indikerer, at virksomhedens digitale evner er meget modne, og at den præsterer over gennemsnittet for sektoren.

’Digital Maturity Assessment Tool’ er ophavsretligt beskyttet af lektor og ph.d. Annabeth Aagaard, der er centerdirektør ved Interdisciplinary Centre for Digital Business Development, Aarhus Universitet. Klik her for at få kortlagt din virksomheds digitale modenhed.

 

Slutnoter

[1] RTU (Remote Terminal Unit): Mikroprocessorbaseret enhed, der overvåger og styrer feltenheder, som derefter forbindes til anlægskontrol, overvågningsstyring eller dataindsamlingssystemer.

[2] UDP (User datagram protocol): Letvægtsprotokol til datatransport, der fungerer oven på en Internet Protocol (IP) til at overføre datagrammer over et netværk uden behov for en end-to-end-forbindelse.

[3] NB-IoT (Narrowband IoT): Trådløs celleteknologistandard, der opfylder kravene til LPWAN (Low Power Wide Area Network) i IoT. Den er klassificeret som en 5G-teknologi, der blev standardiseret af 3GPP i 2016.

[4] SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition): Centralised system that monitors and controls field devices at remote sites. The system gathers data on the process and sends the commands control to the process.

[5] CoAP (The Constrained Application Protocol): Specialiseret weboverførselsprotokol, der anvendes i forbindelse med begrænsede knudepunkter og begrænsede netværk i IoT. Protokollen er udviklet til machine-to-machine-transmission (M2M).

[6] REST API (Representational State Transfer): Består af en softwarearkitektur til dataudveksling mellem softwaresystemer. (Application Programming Interface): er den respektive implementering af REST-arkitekturen i et konkret system.

[7] OPC (Open Platform Communications): Standard for interoperabilitet til sikker og pålidelig udveksling af data. Sikrer en problemfri informationsstrøm mellem enheder fra flere leverandører.

[8] TLS (Transport Layer Security): Kryptografisk protokol, der giver end-to-end-kommunikationssikkerhed på netværk.

Copyright notice:  © 2020 – 2023 EU-IoT-konsortiet.

Dette materiale er udarbejdet som en del af EU-IoT-projektet, bevillingsnummer 956671, og er finansieret af Horizon 2020-rammeprogrammet under emne-ID ICT-56-2020.

EU-IoT er den europæiske IoT-hub. EU-IoT-projektet arbejder på at udvikle et bæredygtigt og omfattende økosystem til ’next generation Internet of Things’.

Source of origin: Information to document this use case originates from a network collaboration w. IoT Next Club (IoT community associated with the NGIoT initiative); Case period: 2021-2022.