Waterquality at Marineterrein

In July 2016 Sensemakers started a project to measure several aspects of the water in the Marineterrein. Bureau Marineterrein asked us if we could build a solution to indicate whether the water was safe for swimming. With events like the yearly City Swim and the idea to turn the Marineterrein into a more recreational area, this was of great importance for them. 

At a kick-off workshop many things were tried and resulted in some funny designs. However, when we looked more into the details of water quality with the help of Waternet, it quickly became clear that there would be no easy solution.

Still, the whole process of working on a project together with members with different skills and backgrounds, was worthwhile enough to continue and eventually resulted in a Waterbuoy that has been floating around for two years.

The design was a yellow Lego head, a solar panel, a SodaqONE LoRa board and a temperature sensor in a PVC tube. The buoy transmitted its data (temperature, GPS location and battery voltage) over The Things Network LoRa to an InfluxDB server of Nescis (one of our members). The buoy had its own website showing realtime data, description of the project and a link to our github repository for the software developed.

Ideas to extend the set-up with more sensors (for conductivity, pH, dissolved oxygen and turbidity) were postponed when we found how quickly sensors became dirty from biofouling and how frequent these would need cleaning. 

When we learned that e.coli bacteria are actually the most important thing to monitor (which currently can not be done with cheap sensors), Sensemakers started a new project to monitor sewer overflow.

Since another new project “Mijn Omgeving” had already started to do the same type of measurements as the buoy, the Lego waterbuoy was removed from the water when the hardware broke after two years.

Data is still available for who is interested.

DUTCH:
Sensemakers is enkele jaren gelden gevraagd om mee te denken over het meten van (zwem-)waterkwaliteit op het Marineterrein. Al snel bleken de te meten grootheden (E-coli bacteriën, blauwalgen) niet real-time te meten met eenvoudige sensoren. Daarna is ingezet op het meten van omgevingsvariabelen die mogelijk een indicatie kunnen zijn voor een verhoogd risico (algen groeien bijvoorbeeld sneller bij bepaalde temperatuur en lichtcondities). Toen overstort van riolering een belangrijke oorzaak bleek, is gestart met een ‘overstort verklikker’. Op zich zijn er professionele oplossingen op de markt, maar deze zijn veelal dermate duur dat officiële instellingen die maar beperkt in zetten. We verwachten niet dat een goedkope sensor even nauwkeurig is als de huidige professionele oplossingen, maar met een veel groter aantal (bij voorkeur in iedere put één) kan wel een veel vollediger beeld worden verkregen van wat er onder de grond gebeurt.

Aanpak: In eerste instantie is gekeken naar vergelijkbare projecten. Een mooi voorbeeld van het goedkoper meten van waterhoogte is het Oxford Flood Network, waarbij met sensoren van rond de EUR 450 en een LoRa netwerk overstromingen van de rivier in kaart wordt gebracht en burgers vooraf worden gwaarschuwd voor wegoverstromingen. De enkele sensor waarmee de officiële instanties eerder maten, kostte 20.000 Pond, waardoor het ondenkbaar was er daar heel veel van op te hangen. Omdat van de hierbij gebruikte ultrasone meetmethode gezegd wordt dat die niet goed werkt in nauwe buizen, heeft Sensemakers een opstelling gebouwd waarbij verschillende sensortypes naast elkaar kunnen worden uitgeprobeerd. (ultrasoon, time of flight (laser), capacitief, waterdruk). Veel van deze sensoren zijn de laatste tijd doorontwikkeld (voor mobiele telefoons en drones) en daarmee heel veel goedkoper geworden. Om met deze opstelling een tijd lang te testen in een representatieve situatie, was op het Marineterrein een put gekozen. Het waterhoogte verloop bleek echter zo beperkt dat dit weinig oplevert. Om verder te komen is ofwel een put met veel verloop (zoals de pompput die zich op het Marinedeel van het terrein bevindt), ofwel een aparte meetopstelling (nagebouwde put waarvan de waterhoogte te regelen is) noodzakelijk . Op basis van de uitkomst van die testen kan dan een sensor worden gekozen om op grotere schaal in te zetten: alle putten op het Marineterrein en mogelijk nog een aantal grondwater meetbuizen. Vanuit een aantal bewoners in Amsterdam is namelijk de behoefte geuit om grondwater lokaler te kunnen meten.
Sensemakers werkt voor de dataverwerking en visualisatie nu al aan een open source cloudoplossing samen met SURFsara, die hiervoor de faciliteiten ter beschikking hebben gesteld

Relevantie: Wat er onder de grond gebeurt is moeilijk te zien. Rioleringstelsels moeten met veranderend klimaat soms groter gedimensioneerd, wat heel kostbaar kan zijn. Effecten van waterbuffering (groene daken e.d.) moeten ook gemeten kunnen worden om te zien hoeveel dat helpt. Vaak worden computermodellen gebruikt om systemen door te rekenen, maar met beperkte validatie kunnen gemakkelijk verkeerde of onnodig kostbare beslissingen worden genomen. Ook buiten de stad zijn veel toepassingen mogelijk: Op een workshop die Sensemakers gaf aan internationale studenten water technologie (bij TUDelft) kwamen nog veel meer toepassingen naar boven. Early warning voor rivier overstromingen die nu aan vele mensen het leven kosten. Grondwaterstand monitoring voor boeren zodat ze betere irrigatie kunnen doen. Validatie van satellietmetingen die nu vaak ontbreekt.