Laboratorieforsøg kræver at udstyr tilpasses forsøget – det kan være ekstremt dyrt at tilpasse standard enheder. Ved effektivt at udnytte IoT økosystemet af sensorer og mini computere i en Rapid Prototyping proces lykkedes det cost effektivt at nå i mål.

Innovation / IoT – Grise på wifi
Case study af IoT-projekt med Københavns Universitet (Institut for Veterinær- og Husdyrvidenskab (IVH) under SUND)

Hvordan projektet blev til
Thomas Thymann og Flemming Lyng sad under hyggelige omstændigheder og emnet faldt på hvordan man udførte forsøg med for tidligt fødte grise (kuvøsegrise), der havde store udfordringer med udviklingen og ofte blev noget tilbagestående i forhold til dem, der var født til tiden.
Det nye er at man med råmælk fra køer forsøger at finde frem til den rette mængde. Ligeledes forsøger man at finde frem til de rette intervaller for doseringen med henblik på at smågrisene oplever den bedste trivsel, og dermed maksimering af deres immunforsvar.
Forsøgene skulle gerne skaleres op så de kunne danne et bedre datagrundlag og det ville kræve mange medarbejdere. En opgave der virkede uoverskuelig med den nuværende manuelle metode.
Måske kunne Flemming bygge noget automatik med en PLC (Programmable Logic Controller), der kunne styre og måle og skalere forsøgene?

Om projektet
Formålet med forsøget er at klarlægge sammenhængen ved skader på hjerne efter for tidligt fødsel set i relation til kognitiv udvikling. Hertil skal instituttet bruge en forsøgsopstilling, som kan præsentere de små grise for valgmuligheder og siden give dem en belønning, hvis de udfører deres opgaver korrekt. Da Flemming har tidligere erfaring med både hard- og software fra en fortid som elektriker og alarm-installatør, er det en opgave der ligger i naturlig forlængelse af Flemmings kompetencer. Der blev således indgået en aftale om at NorthTech skulle bygge en rapid prototype til beta test.
Efter en kort forventningsafstemning gik arbejdet i gang med skabelsen af en forsøgsopstilling, der kunne leve op til de mange krav, heriblandt at oppetid på batteriet skulle kunne garanteres. Der var også udfordringer forbundet med at skulle lave et projekt med dyr, da det kræver en robust opstilling hvor dyrene bl.a. ikke kan komme til skade.
Denne type forsøg har traditionelt været en tung manuel opgave, hvor ansatte eller studerende har udført forsøgene med grisene hvor de skulle agere forskelligt i forhold til en række symboler. Det er denne proces der nu forsøges automatiseret. Dette udelukker også effektivt mulige menneskelige fejl og påvirkninger i den praktiske del af forsøget.
Målet er også på sigt lettere er at kunne anvende resultaterne fra den nye forsøgsmetode i behandlingen af for tidligt fødte børn.

  • Grisen skal trykke på den rigtige knap
  • Brugergrænseflade
  • Der er også tid til at slappe af
  • Detaljerne diskuteres
  • Forsøgsopstilling i værkstedet

Teknologi
I dette projekt mødes hardware og software i en samlet løsning, der bygger på en installation af Windows 10 IoT-Core på en Raspberry Pi. Herfra kan sensorer i resten af installationen styres, og samtidigt lagres data omkring tider og resultater i logfiler, både lokalt og i cloud.
Windows 10 IoT-Core er en god løsning til dette projekt bl.a. fordi der følger en Azure cloud løsning med, som håndterer sikkerheden. Det er meget vigtigt i forbindelse med datatrafik, og samtidigt tilbyder systemet jævnligt automatiske opdateringer. En lille ulempe kunne her være, at man så har begrænset sig til Windows platformen. Den har imidlertid vist sig at være perfekt til dette brug.
Løsningen er forbundet til internettet via WiFi eller mobilt bredbånd. Således kan den i fremtiden køre automatisk i løbet af døgnet, og monitoreres og styres centralt via client-server model.

Evaluering og næste skridt
Projektet har pt. gennemført en meget vellykket beta-test. Næste milepæl for NorthTech er derfor at få serieproduceret en skalerbar prøveopstilling. Den kan skabes via mange industrielle standardkomponenter, hvorved der vil kunne opnås et robust- og driftssikkert design, og forsøgene kan dermed skaleres op med sigte på en egentlig databaseret beslutningsproces. Med andre ord et godt beslutningsgrundlag baseret på viden fra klassificerede og valide store datasæt.
Selv om IoT (Internet of Things) er det nye sort er det ikke alle steder IoT anvendes lige succesfuldt. Dette skyldes bl.a. at markedet er oversvømmet af billige komponenter og sensorer, som er gode til hyggeprojekter derhjemme, men som ikke egner sig til industriløsninger, der skal sættes i masseproduktion. Det kan klart anbefales ikke at spare på udstyret i forskningssammenhæng, hvor det afgørende produkt er at opsamle viden via data. Her er det essentielt at man kan stole på sit udstyr, både hvad angår korrekte målinger og stabil drift.
Aspekter af IoT kan ses i mange løsninger i dag, og særligt i forbindelse med dataindsamling og automatisering giver det god mening. NorthTech vil gerne i fremtiden være en del af dette innovations-miljø og satser på at udvide sit engagement her løbende.
Hvis du står med en spændende ide til et lignende projekt og du har behov for information, sparring, eller vejledning, er du meget velkommen til at kontakte os. Vi tager meget gerne en uforpligtende samtale om dit projekt, eventuelt med vejledning til hvordan du kan komme videre med det.

Udtalelse fra Københavns Universitet

”Vores forskningsgruppe på Københavns Universitet indledte i 2018 et samarbejde med NorthTech. Vi kontaktede Flemming Lyng, med et ønske om at udvikle et udstyr til vurdering af dyrs adfærd og intelligens. Udstyret giver mulighed for, på fuldautomatiseret vis, at kvantificere hvor ofte dyrene er i stand til at løse en given opgave. Selve opgaven består i at genkende et lyssignal og berøre en sensor, hvorved der udløses en belønning til dyret. Udstyret skulle designes helt fra bunden, og har krævet indgående kendskab til soft- og hardware udvikling. Derudover har det været nødvendigt med et omfattende materialekendskab, således at udstyret fremstår i et pænt design, og er funktionsdygtigt og langtidsholdbart. Som kunde i NorthTech, kan jeg blot sige at NorthTech, personificeret ved Flemming Lyng, har været særdeles kompetente og professionelle i alle arbejdets faser. Alle tekniske udfordringer er blevet diskuteret og løst på absolut fornemmeste vis. Jeg kan kun give mine allerbedste anbefalinger til andre potentielle kunder hos NorthTech.”

Thomas Thymann, Professor, Københavns Universitet