Geonor-teknologi i satellittbasert geofareovervåking

Geonor-teknologi i satellittbasert geofareovervåking

Ifølge Norges vassdrags- og energidirektorat, NVE, opplever Norge mellom 7 000 og 9 000 skred og steinsprang hvert år. Mange utsatte områder ligger avsides til, med begrenset eller ustabil mobildekning. I slike områder kan tradisjonell overvåking være kostbar eller krevende å drifte.

Når klimaendringer gir kraftigere nedbør og raskere snøsmelting, øker behovet for pålitelige måledata fra slike områder. Geonor har bidratt i et internasjonalt konsortium som utviklet en satellittbasert IoT-løsning for nettopp denne utfordringen.

Prosjektet startet som et forsknings- og utviklingsprosjekt finansiert av Den europeiske romfartsorganisasjonen ESA, og ble videreført som en pilot i Stjørdalselvas nedslagsfelt i Trøndelag, med NVE som primær interessent. Piloten viser hvordan geoteknisk instrumentering, lavenergi-IoT, satellittkommunikasjon, edge computing og skybasert datahåndtering kan kombineres i én samlet løsning for geofareovervåking.

Et sikkert satellittbasert IoT-system for geofarer

Prosjektet ble ledet av Inmarsat, som senere ble en del av Viasat. Det inngikk i ESAs program Space Systems for Safety and Security, en del av ARTES-rammeverket for forskning på avansert telekommunikasjon, med tilleggsfinansiering fra Norsk Romsenter og UK Space Agency.

Målet var å demonstrere at utsatte områder kan overvåkes kontinuerlig, sikkert og pålitelig ved hjelp av satellittkommunikasjon der bakkenettet er ustabilt eller mangler. Konsortiet besto av Inmarsat som prosjektleder og satellittoperatør, SINTEF som forskningspartner, Insight Terra som leverandør av skyplattformen, NVE som primær interessent og sluttbruker, og Geonor som norsk instrumenterings- og integrasjonspartner.

Hvordan systemet ble bygget opp

I felt ble hydrogeologiske sensorer installert i skråninger med dokumentert skredhistorikk i Stjørdalselvas nedslagsfelt mellom Hegra og Meråker, omtrent 45 kilometer nordøst for Trondheim. Området er utsatt for vannutløste skred, leirskred, flomskred og steinsprang.

Sensorpakken omfattet måling av volumetrisk vanninnhold, suksjon og poretrykk, der Geonors M-600-serie vibrating-wire-piezometre ble brukt til måling av poretrykk og grunnvann. Sensorene ble koblet til en LoRaWAN-node som sendte data til en allværs-telekommunikasjonskiosk drevet av solcellepaneler og to vindturbiner, slik at hele systemet kunne operere autonomt uten strømnett eller mobildekning.

Fra kiosken ble data sendt via Viasats L-bånd ELERA-satellittnettverk til en skyplattform driftet av Insight Terra på AWS. Der ble dataene validert og gjort tilgjengelig for NVE og SINTEF gjennom et sikkert dashbord og API. SINTEF analyserte måledataene med særlig fokus på hvordan grunnvannsforhold reagerer på regn og snøsmelting. Slike data kan brukes til å forbedre forståelsen av skredutløsende mekanismer og gi bedre grunnlag for vurdering av skredfare.

Geonors rolle i prosjektet

Geonor bidro som norsk instrumenterings- og integrasjonspartner. Bidraget var særlig knyttet til sensorteknologi, systemforståelse og erfaring fra geoteknisk, hydrologisk og meteorologisk instrumentering.

Sensorproduksjon. Geonors M-600-serie er vibrating-wire-piezometre for måling av poretrykk og grunnvannsnivå, og er del av en produktlinje vi har videreutviklet siden 1963. Instrumentene er utviklet for kontinuerlige målinger der nøyaktighet og langtidsstabilitet er viktig. Geonor dokumenterer nøyaktighet bedre enn 0,5 prosent av fullt utslag gjennom ytelsesundersøkelser utført av Norges Geotekniske Institutt over mer enn 25 år. Hver enhet testes og kalibreres individuelt i vårt laboratorium før levering, og leveres med eget kalibreringskart og konverteringsligning.

Systemintegrasjon. Prosjektbeskrivelsen fremhever Geonor som produsent, integrator og tjenesteleverandør med erfaring fra LoRaWAN-baserte IoT-løsninger i geofaremiljøer. I slike prosjekter er verdien ikke bare knyttet til den enkelte sensoren, men til hele kjeden fra måling i felt til tilgjengelige og forståelige data.

Felt- og systemerfaring. Norske feltforhold stiller høye krav til instrumentering, kommunikasjon og drift. Geonors erfaring fra krevende norske forhold bidro til prosjektets arbeid med praktiske og robuste løsninger for geofareovervåking.

Faglig dokumentasjon

Piloten er dokumentert i en åpent tilgjengelig fagfellevurdert artikkel fra 2022 i Bulletin of Engineering Geology and the Environment, skrevet av forskere fra SINTEF, NTNU og NVE. Artikkelen beskriver design, utplassering og ett års ytelse for et IoT-basert hydrologisk overvåkingssystem i Stjørdalselvas nedslagsfelt, med Geonors M-600-piezometre som del av sensorpakken.

SINTEFs egen vurdering av den integrerte løsningen beskriver den som en innovativ IoT-teknologiutvikling som vil tilføre reell verdi til NVEs operative kapasitet til å overvåke geofarer i avsidesliggende og utilgjengelige områder.

Klimatilpasning og samfunnssikkerhet

Norsk infrastruktur møter i økende grad vær- og klimabelastninger som er mer krevende enn tidligere. Kraftigere nedbør, raskere snøsmelting og varmere vintre kan øke risikoen for vannutløste skred. Ekstremværet Hans, som rammet Østlandet i august 2023, var en tydelig påminnelse om hvor sårbare veier, jernbaner og bebodde områder kan være for slike hendelser.

Bedre instrumentering i skredutsatte områder kan gi tidligere innsikt, færre overraskelser og bedre grunnlag for å beskytte både infrastruktur og mennesker. Prosjektet viste hvordan pålitelig overvåking kan etableres også i områder der ordinær kommunikasjon er utfordrende.

For Geonor knytter dette arbeidet sammen teknologi og samfunnsnytte: robuste måleinstrumenter, pålitelige data og bedre beslutningsgrunnlag for klimatilpasning, samfunnssikkerhet og ansvarlig forvaltning av infrastruktur. Les mer om Geonors arbeid med bærekraft.

Veien videre

Piloten dokumenterer hvordan moderne geofareovervåking kan bygges opp som en komplett datakjede: robuste sensorer i felt, lokal datainnsamling, satellittbasert kommunikasjon, skybasert behandling og faglig analyse.

For Geonor peker prosjektet på en tydelig retning. Behovet for pålitelige måledata fra krevende og utsatte områder vil øke, både i Norge og internasjonalt. Kombinasjonen av utprøvde sensorer, integrasjonskompetanse og erfaring fra norske forhold gir et godt grunnlag for tilsvarende prosjekter også fremover.

Øvrige prosjektpartnere

Viasat/Inmarsat. Prosjektet ble opprinnelig ledet av Inmarsat, som senere ble en del av Viasat. Inmarsat leverte L-bånd ELERA-satellittforbindelsen som er kjernen i kommunikasjonsløsningen.

SINTEF. SINTEF bidro som forskningspartner med analyse av måledata og skredfaglig kompetanse, og har lenge støttet NVE i skredovervåkingsprosjekter.

Insight Terra. Insight Terra leverte den skybaserte plattformen for mottak, behandling, lagring og visualisering av sensordata, driftet på Amazon Web Services.

NVE. Norges vassdrags- og energidirektorat var primær interessent og sluttbruker. NVE har ansvar for varsling og risikohåndtering knyttet til blant annet flom, skred og andre naturfarer.

Geonor AS
Grini Næringspark 10,
1361 Østerås

Tel. +47 67 15 92 80
geonor@geonor.no
-
© 2019 Geonor. All Rights Reserved. Created by M51 Marketing