Hoeveel fijnstof ademt een bouwvakker in tijdens zijn werk, en waar op de bouwplaats ontstaat het? Fran Karlović ontwikkelde voor zijn bachelorscriptie Creative Technology aan de Universiteit Twente een prototype van een draagbare sensor die luchtvervuiling en locatie meet, gedragen door de bouwvakker zelf.
Luchtvervuiling is wereldwijd een van de grootste gezondheidsrisico’s. Bouwactiviteiten dragen daar fors aan bij: volgens de literatuur komt in stedelijke gebieden tot 80 procent van sommige vormen van fijnstof van de bouw. Toch is moeilijk vast te stellen welke activiteiten de meeste vervuiling veroorzaken. Op een bouwplaats werken veel partijen tegelijk, en materieel, materialen en weer beïnvloeden allemaal hoe stof vrijkomt en zich verspreidt. Bestaande meetnetwerken gebruiken vaste sensoren, meestal aan de rand van de bouwplaats. Die geven te weinig detail om de vervuiling aan specifieke werkzaamheden of personen te koppelen.
Doelstelling en aanpak
Het doel was een werkend prototype van een netwerk van draagbare sensoren dat in realtime laat zien waar en wanneer schadelijke luchtvervuiling op een bouwplaats optreedt. Omdat de sensoren met de werknemers meebewegen, volgen ze vanzelf de werkzaamheden op de steeds veranderende bouwplaats.
Uit een literatuurstudie bleek fijnstof (bouwstof) de vervuiling die het meest zorgwekkend is voor de gezondheid van bouwvakkers en omwonenden. Het komt bovendien bij bijna elke bouwactiviteit vrij. Het prototype richt zich daarom op fijnstof.
Volgens de Design Thinking-methode, met veel aandacht voor de gebruiker, bouwde Karlović het systeem in stappen op:
- Een draagbare meeteenheid met een laser-fijnstofsensor, een locatiemodule (satellietplaatsbepaling) en een microcontroller die de gegevens via wifi verstuurt.
- Een ontvangststation dat de data van alle draagbare eenheden verzamelt en toont op een dashboard met een kaart van de fijnstofconcentraties.
- Drie draagvarianten, gemaakt met 3D-printen, onder meer in textiel: op een veiligheidshesje (bovenrug), aan een riem (taille) en op een bouwhelm (achterhoofd).
De drie varianten zijn getest door vijf deelnemers met interviews, een vragenlijst en een rangschikking op comfort, onopvallendheid en veiligheid.
Belangrijkste resultaten
De variant op het hesje kwam duidelijk als beste uit de test. Deelnemers voelden het prototype nauwelijks, ervoeren geen beperking in hun bewegingen en vonden het de veiligste optie. De riemvariant scoorde vergelijkbaar, maar deelnemers schoven die vaak naar de zijkant, waar hij de armbeweging hinderde. De helmvariant scoorde op alle punten het laagst: het extra gewicht bracht het hoofd uit balans en gaf sommigen een licht hoofdpijngevoel.
Technisch waren de resultaten gemengd. De fijnstofsensor gaf consistente en realistische metingen, al duurt het na het aanzetten tot een minuut voordat de waarden stabiel zijn. De nauwkeurigheid kon niet in een gecontroleerde omgeving worden getoetst. De draadloze verbinding werkte betrouwbaar, zonder dataverlies. De plaatsbepaling schoot tekort: bij een stilstaande sensor sprongen de gemeten posities tot 150 meter heen en weer. Dat is te onnauwkeurig om vervuiling aan een plek op de bouwplaats te koppelen.
Conclusie en bijdrage
Het onderzoek laat zien dat een draagbaar meetsysteem voor fijnstof op de bouwplaats technisch haalbaar is en door gebruikers wordt geaccepteerd, mits het op de rug wordt gedragen. Zo’n systeem kan helpen de complexiteit van luchtvervuiling op de bouwplaats te ontrafelen. Daarmee wordt gerichte actie mogelijk om de gezondheid van bouwvakkers en omwonenden te beschermen. 3D-printen op textiel bleek een veelbelovende techniek voor het ontwikkelen van wearables.
Voor toepassing in de praktijk is meer nodig. De plaatsbepaling moet beter, bijvoorbeeld met wifi- of bluetoothbakens in plaats van satellietsignalen. Ook is een dashboard nodig dat de blootstelling per werknemer en de verspreiding over de bouwplaats inzichtelijk maakt. Een belangrijke kanttekening is dat het prototype niet door bouwvakkers zelf is getest. Vervolgonderzoek zou bouwvakkers, uitvoerders en veiligheidsmedewerkers moeten betrekken, en ook andere schadelijke stoffen moeten meten.
Volledige publicatie
De volledige scriptie (Engelstalig) lees je in de repository van de Universiteit Twente: Developing a Wearable Sensor Network for Air Pollution Monitoring on Construction Sites.
Meer over het project lees je op de projectpagina van ECOLOGIC.
Mede mogelijk gemaakt door
Dit onderzoek is onderdeel van ECOLOGIC, een programma van de Universiteit Twente over de optimalisatie van bouwlogistiek, gefinancierd door het Ministerie van Infrastructuur en Waterstaat en TKI Dinalog. De projectpartners zijn Dura Vermeer, BauWatch, Datacadabra, CAPE Groep, Aannemingsmaatschappij Hegeman en Pioneering.
