Over CO₂ en vervuiling in de lucht rond bouwplaatsen is veel bekend, maar over wat er in de bodem gebeurt veel minder. Allard van der Hooft ontwikkelde voor zijn bachelorscriptie aan de Universiteit Twente een prototype van een sensorsysteem dat meerdere bodemindicatoren tegelijk en in realtime meet.
De bouwsector staat onder druk om uitstoot te verminderen. Voor de bouw gelden doelen zoals 60 procent minder stikstofuitstoot. Wie uitstoot op de bouwplaats wil beperken, heeft betrouwbare data nodig, en die ontbreekt vaak. Metingen in de lucht en boven de grond zijn relatief goed onderzocht. Metingen in de bodem krijgen veel minder aandacht. Bestaande meetinstrumenten voor de bodem meten bovendien meestal één indicator tegelijk. Een geïntegreerd systeem dat verschillende indicatoren combineert, ontbrak nog.
Doelstelling en aanpak
Het doel was een intelligent systeem met meerdere gekoppelde sensoren dat bodemvervuiling op de bouwplaats meet en de verschillende indicatoren met elkaar vergelijkbaar maakt. Uitvoerders en onderzoekers moeten zo kunnen zien wanneer en waardoor bodemvervuiling ontstaat. Die inzichten helpen ook bij het beter plannen van toekomstige projecten.
Uit een literatuurstudie kwamen zes bruikbare indicatoren naar voren:
- CO₂ in de bodem, gemeten met een sensor in een luchtdichte behuizing
- Geleidbaarheid, een maat voor zoutgehalte, vervuiling en bodemgezondheid
- Trillingen, die samenhangen met zwaar materieel boven de grond
- Temperatuur, zuurgraad (pH) en vochtgehalte
Lachgas (N₂O) bleek wel meetbaar, maar komt nauwelijks in de bodem voor en is daarom niet meegenomen. De auteur raadt aan om vóór de bouw een nulmeting te doen. Zo kunnen verstorende factoren als verkeerstrillingen of CO₂ die al in de bodem zit, worden onderscheiden van het effect van de bouw.
Van der Hooft werkte met een ontwerpmethode met stakeholderanalyse, eisen, prototypebouw en gebruikerstest. Hij bezocht een bouwplaats van Dura Vermeer om de praktijk te leren kennen. Het prototype is gebouwd op het Arduino-platform en stuurt de meetwaarden via wifi naar een online dashboard met grafieken over de tijd.
Belangrijkste resultaten
De meeste sensoren reageerden in tests zoals verwacht. Dat gold voor temperatuur, geleidbaarheid en vocht in droge en natte grond, en voor CO₂ in open lucht en in een afgesloten ruimte. Of de waarden ook nauwkeurig zijn, kon niet worden vastgesteld, omdat het kalibreren van de sensoren binnen de beschikbare tijd niet lukte. De trillingssensor werkte niet goed: hij gaf steeds dezelfde waarde, of hij nu werd geschud of stil lag. Ook gaven sensoren af en toe onverklaarbare pieken, waardoor de betrouwbaarheid van losse meetwaarden lastig te beoordelen is. De pH-sensor bleek minder geschikt voor zeer natte omstandigheden, die in Nederland vaak voorkomen.
Gebruikers waren positief over het eenvoudige, overzichtelijke dashboard en de mogelijkheid om data te exporteren. Ze wilden wel meer uitleg bij de grafieken en meer context om de data te kunnen duiden. Volgens hen moet één systeem minstens zo’n 20 vierkante meter bestrijken en zijn op grotere bouwplaatsen drie tot tien systemen nodig. De batterij zou minstens een week en liefst een maand mee moeten gaan. Gemist werden onder meer plaatsbepaling en fijnstofmetingen.
Conclusie en bijdrage
Een intelligent multisensorsysteem voor realtime monitoring van de bodem op bouwplaatsen is haalbaar. Het prototype meet meerdere bodemindicatoren tegelijk en maakt ze via één dashboard in de tijd vergelijkbaar. Daarmee is een eerste stap gezet naar meer inzicht in wat er tijdens de bouw in de bodem gebeurt.
Het systeem is nog niet klaar voor de bouwplaats. Er is geen batterij, de behuizing is niet bestand tegen regen of zwaar materieel en het bereik van de wifi is niet getest. De auteur schetst twee vervolgstappen: eerst het prototype verbeteren en kalibreren, onder meer met een nieuwe trillingssensor en een CO₂-sensor in een pvc-buis. Daarna volgt een robuuste versie met batterij voor veldtests op echte bouwplaatsen. Pas met die praktijktests kan worden vastgesteld wat het systeem werkelijk oplevert. Gebruikers zien bovendien meerwaarde in koppeling met luchtmetingen.
Volledige publicatie
De volledige scriptie (Engelstalig) lees je in de repository van de Universiteit Twente: Development of an intelligent multi-sensor system for real-time monitoring and analysis of soil pollution 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.
