Digitaal model voor proactief waterbeheer: eindresultaten van het Rainbrain project

Opzet van het project

Alle steden en gemeenten komen op 1 of andere manier wel in aanraking met wateroverlast, droogte en/of slechte waterkwaliteit. Op dit op stedelijk niveau te monitoren en te beheersen was stad Roeselare op zoek naar een datagedreven beleidsondersteunend instrument. De vaststelling dat er een snel toenemend aantal sensoren op het watersysteem werden geplaatst maakte dat al deze data verzameld, geanalyseerd en ontsloten kon worden op een platform. Lokale besturen kunnen dit platform inzetten in het kader van strategische planning, bij de ontwikkeling van waterbeheersings- en andere stedelijke infrastructuur en in het kader van real-time monitoring en sturing van het watersysteem. Rainbrain kan steden en gemeenten helpen om de gevolgen van klimaatverandering op te vangen en verhoogt de efficiëntie van de bestaande waterinfrastructuur.

Onderdeel van een groter geheel

De visie van Roeselare om niet zomaar losse subsidieaanvragen in te dienen maar om elk project in het grotere geheel te zien, is heel erg ‘slim’. Alleen al binnen de oproepen City of Things heeft Roeselare verschillende aanvragen ingediend waarvan er door de jaren 4 werden goedgekeurd.

• Het overkoepelende project is het Smart City Dashboard dat resulteerde in het Urban Sense IoT platform samen met Brugge en Leuven.
• In dezelfde oproep werd Rainbrain goedgekeurd dat als 1 van de cases voor het Smart City Dashboard kon dienen.
• Machine Learning as a Service (MLaaS) en het daarmee samenhangende Mobile Sensor Units (MSU) project, samen met Brugge en Knokke-Heist, bouwen verder op die visie en hebben ook het dashboard als basis.

Het Smart City Dashboard is zowel de spil als de paraplu van de Roeselaarse visie. Het project bevatte 6 grote werkpakketten:

• WP 1 & 2: het Urban Sense IoT platform door het consortium Roeselare-Brugge-Leuven
• WP 3, 4 & 5: BI dashboards en geo-analytics (GIS), volautomatisch gevoed en thematisch gegroepeerd (waaronder het thema Water)
• WP 6: communicatie naar de burger; ondertussen ook volautomatisch op basis van dezelfde operationele data maar met minder details

Het grote pluspunt aan het Urban Sense IoT platform is dat het ook open staat voor andere geïnteresseerde steden waardoor de expertise gedeeld kan worden maar ook – en niet onbelangrijk – ook de kosten over meer partijen gespreid kunnen worden. Het gaat dan vooral om het reduceren van onboarding kosten door een shared setup en het optimaliseren van operationele kosten door een gedeeld platform.

Andere pluspunten zijn:

• Het centraliseren van sensordata op 1 dashboard en los van de fabrikanten waardoor vendor lock-in vermeden kan worden.
• Het uniformiseren en standaardiseren van sensordatastromen; ook los van fabrikanten en modellen.
• Het uitsturen van ‘alerts’ (waarschuwen op basis van vastgestelde grenzen).

Zoals gezegd is Water 1 van de thema’s binnen het platform en dan komen we opnieuw bij Rainbrain. Daarbij was het belangrijk om actuele sensormetingen te kunnen visualiseren en voorspellingen te doen (predictie van waterpeilniveaus). Er werd verder gebouwd op de bestaande visie/architectuur door de simulaties ook als een ‘stroom’ te onboarden op het Urban Sense platform.

Omdat data-input tijdrovend kan zijn – zeker voor grote datasets zoals verkeersborden, wegmarkering, enz. – heeft Roeselare in de City of Things-oproep 2022 nog 2 aanvragen ingediend zodat technologie kan helpen bij deze tijdrovende taken. Zo zijn de projecten Machine Learning as a Service en Mobile Sensor Units uitbreidingen op het Smart City Dashboard.

Functionaliteiten Rainbrain

Monitoring staat centraal binnen Rainbrain. Het gaat dan over het waterpeil, de sluizen en neerslag. Idem voor de simulaties en de aanbevelingen. Wat de standaardisatie betreft gaat het om consistente data-interactie, device onafhankelijke werking door abstractie en standaardisatie per datastroom.

Binnen Rainbrain zijn ook waarschuwingen voorzien: bij een te hoog of te laag waterpeil, over de voorspelde neerslag, wanneer sensoren geen data ontvangen of wanneer het batterijniveau van de sensoren te laag is.

Het dashboard kan allerlei data via kaarten visualiseren, kan het real-time waterpeil weergeven of een simulatie ervan, kan neerslag simuleren, de laatst gekende waterstanden en stuwstanden

weergeven en in de toekomst zou Roeselare daar graag nog visualisatie van historiek, real-time neerslag en regenput capaciteit aan toevoegen.

Verder is er ook nog het punt van het beheer van de metadata. Verschillende soorten metadata worden beheerd zoals waterpeilsensoren, informatie van de stuwen of pluviometers. Daarbij worden locatie, device ID/serienummers en drempelwaarden gecapteerd en kan er gelinkt worden met bv simkaarten en stroompunten.

Next steps voor Rainbrain

Hoewel dit alles al indrukwekkend is qua resultaat, wil Roeselare nog een stapje verder gaan. Zo willen ze een Power BI dashboard voor tablets, een dashboard voor overzichten van historische data, de data openstellen voor hulpdiensten, regenwatertanks gaan sturen, de modellering en het meetnet uitbreiden en bufferbekkens proactief aansturen voor een maximaal gebruik als watercaptatie.