Profil: Trådløstrønder’n

Sintef-forsker Stig Petersen er tungvekter på trådløse sensornettverk.

Stig med kjernen i det han har dedikert forskerarbeidet de senere årene: en radio for trådløse sensornettverk, som bygges inn i feltutstyret.
Stig med kjernen i det han har dedikert forskerarbeidet de senere årene: en radio for trådløse sensornettverk, som bygges inn i feltutstyret. (Bilde: )

Sintef-forsker Stig Petersen er tungvekter på trådløse sensornettverk.

Stig Petersen

  • Født, oppvokst, utdannet og bosatt i Trondheim.
  • Siv. Ing. ved NTNU i elektronikk og telekommunikasjon i 2000.
  • Ansatt som forsker ved Sintef siden 2002, blant annet med flere engasjement hos Statoil innen trådløse sensornettverk.
  • I Forskningsrådsprosjekts wslan, på trådløse sensornettverk, 2005-2006.
  • I Statoils Tail-prosjekt på integrerte operasjoner, med fokus på trådløst teknologi generelt og trådløse sensornettverk spesielt, 2006-2009.
  • Aktuell i det nystartede Forskningsrådsprosjektet WiCon (wiconproject.com), på trådløse reguleringssløyfer.
  • Leder for lokalt fagstyre i Trondheim for Trådløs Framtid (tradlos-framtid.no).
  • Leder for Radioforumet til Instrumenteringsklyngen i Trøndelag (ncei.no).
  • Medlem i IEEEs teknisk komité for industriell elektronikk/informatikk (ies-tcii.net).
  • Populær foredragsholder i inn- og utland på trådløse sensornettverk.
  • Gift, ingen barn.
  • Glad i film, løping, langrenn og fotball.

Sintef

  • Stiftelse, Skandinavias største uavhengige forskningskonsern.
  • Viktig bindeledd mellom akademia (spesielt NTNU) og industri.
  • Over 2100 ansatte, hvorav 500 også er ansatt ved NTNU.

Ordlisten

  • IEEE, Institute of Electrical and Electronics Engineers, ieee.org
  • ISA100.11a, trådløst sensornettverk, isa100wci.org
  • Namur, forening for prosessautomatisering, namur.de
  • RFID, radiobrikker for identifikasjon
  • ZigBee, trådløst sensornettverk, zigbee.org
  • WiCon, Norsk forskningsprosjekt for trådløs kontroll, wiconproject.com
  • WirelessHart, trådløst sensornettverk, hartcomm.org
  • WLAN/Wi-Fi, trådløst nettverk

Kort & godt

Stig Petersens personlige preferanser, uten å nøle – og med kun ett svaralternativ:

  • Øl/vin: Øl
  • Pop/klassisk: Pop
  • Bok/film: Film
  • Manuell/auto: Manuell
  • Fjelltur/strand: Strand
  • Kjøtt/fisk: Kjøtt

Han er aktuell som internasjonal foredragsholder, medforfatter av «WirelessHart vs ISA100.11a» og prosjektleder av Forskningsrådets nye prosjekt om trådløs kontroll.

Det har ikke vært mange løse tråder i Stigs forskningsarbeid de siste årene:

- Jeg har primært arbeidet med trådløse sensornettverk siden 2005, forteller han til Automatisering.

- Det første, wsLAN, eller wireless sensor Local Area Network, var støttet av Forskningsrådet, og hadde fokus på helse. I 2006 var jeg blant annet med å utvikle en demonstrator, hvor smart administrasjon av nettverket reduserte energiforbruket.

Prima pionerarbeid

Samme året ble han hyret inn for å bidra i Statoils Tail-prosjekt, som vi har dekket ved flere anledninger.

- Det var et stort forskningsprosjekt på over 200 millioner, for integrerte operasjoner, eller IO, som det kalles i oljebransjen.

- Jeg var med i et av de syv delprosjektene, som dekket trådløse teknologier generelt, fra RFID (radiobrikker), WLAN/Wi-Fi og sensornettverk. Men etter hvert ble det fokusert bare på trådløs instrumentering, i prosjektet som gikk fram til 2009.

Installasjonen av trådløse temperaturmålere på en av Gullfaks-plattformene sommeren 2007, var utvilsomt pionerarbeid, men prosjektet ble allikevel slått av en lokal rival:

- Hydro (før olje- og gassdelen fusjonerte med Statoil, red. anm.) var nok hakket før på Grane, smiler trønderen.

- Men de første installasjonene på begge feltene spiller fortsatt, og har blitt oppgradert til WirelessHart.

Tospann for trådløst

Selv om Tail-prosjektet har gått inn i historiebøkene, er Stig fortsatt sentral i Statoils forskning og satsing på trådløse sensornettverk. Men understreker at det ikke er noen soloprestasjon:

- Jeg jobber tett sammen med energiselskapets Simon Carlsen, og selvsagt aktuelle partnere i de ulike prosjektene.

Duoen har skrevet en vitenskaplig avhandling om de trådløse kamphanene, men en ganske saftig tittel:

- «WirelessHART vs ISA100.11a: The Format War Hits the Factory Floor» er nå godkjent for publisering i IEEE Industrial Electronics Magazine, og kommer trolig på trykk før sommeren.

- Det har vært en lang prosess med grundig gjennomgang av flere internasjonale eksperter på temaet.

Teknologinøytral

For rett skal være rett. Så med fasiten i hånda kan han kanskje fortelle oss hvem som vant eller vinner krigen?

- Som forskere må vi forholde oss nøytrale til slike spørsmål. Og vi har kun sett på det tekniske. Uansett er det nok umulig å utrope en vinner. Begge teknologiene har sine styrker og svakheter, avhengig av aktuell applikasjon, forklarer den sindige forskeren.

- Men WirelessHart og ISA100.11a er i bunn og grunn overraskende like. Begge er basert på IEEE 802.15.4, kjører i 2,4 GHz-båndet, benytter 15 kanalers frekvenshopping og samme sendereffekt.

- Forskjellene består hovedsakelig i at trådløs Hart har et ganske fast oppsett, og derfor oppleves som mer «plug and play». Men ISA-variantens flere konfigurasjonsmuligheter tillater større grad av skreddersøm.

I et øyeblikk under intervjuet i Elektrobygget ved NTNU kan det virke som Statoil-hatten lurer seg på:

- Sett fra et sluttbrukerståsted er det uheldig at det ikke er en felles standard. Det kan også hemme utbredelsen dersom brukerne ikke fritt kan velge instrumenter, sensorer og ventiler med full interoperabilitet.

- Det er krefter på gang for fusjon av teknologiene, blant annet fra tyskbaserte Namur, men jeg er redd det kan ta lang tid før det eventuelt er i boks.

Trådløst reguleringsprosjekt

Sammen med blant annet forskerkollega Simon Carlsen og Kenneth Skarstein, var Stig sentral i Statoils teknologikvalifisering av trådløse sensornettverk for overvåking, eller monitorering, av ikke kritiske signaler i 2010. Hva så med lukkede sløyfer, trådløs prosesskontroll?

- Det var også spørsmålet Simon Carlsen og jeg stilte oss i fjor. Vi mente det ville være behov for et forskningsprosjekt for å sette temaet skikkelig på agendaen.

- Men vi ville gå bredere ut enn i Tail-prosjektet. I det nystartede Wicon-prosjektet deltar ABB, Det norske Veritas, Kongsberg Maritime, Sintef og Statoil.

- På den måten dekker vi både industri, offshore og maritime applikasjoner, inklusiv et klasseselskaps vurderinger.

Prosjektet er den del av Forskningsrådet Verdikt, som har som mål å fremskaffe ikt-kompetanse og verdiskapning i verdensklasse.  Etter planen går det til 2013, og har sin egen, engelskspråklige webside, wiconproject.com.

Må være deterministisk

Populær foredragsholder: Stig presenterer ofte trådløse sensornettverk i både inn- og utland.
Populær foredragsholder: Stig presenterer ofte trådløse sensornettverk i både inn- og utland.
 

Så hvor trykker skoen for våre reguleringssløyfer uten en tråd?

- Under normale omstendigheter er de to trådløse sensornettverkene ekstremt pålitelige, 99,9999 prosent av meldingene kommer fram. Men sameksistens med WLAN kan være en utfordring, med økt pakketap og retransmisjoner. Det suger ekstra på batteriet.

- Men de to største utfordringene er den uforutsigbare forsinkelsen på pakkene, såkalt «latency» på engelsk, og manglende standardisering og deterministisk sanntidskommunikasjon fra de trådløse gatewayene til kontrolleren.

- Det er gjerne Modbus eller en Ethernet-tilkopling på trådsiden. Og et maskenettverks natur vil alltid ha usikkerhet knyttet til ankomst av meldingene

Stig understreker at selv trege reguleringssløyfer uansett oppdateringshastighet normalt er helt avhengig av forutsigbar dataoverføring.

- Vi ser derfor på en mangesidig tilnærming, ikke minst på hele systemarkitekturen for reguleringssløyfen.

Pilotinstallasjon i parallell

I første omgang setter prosjektet søkelyset på kartlegging av oppgaver og kompetanseheving hos de involverte partene:

- Tverrfaglig er vitalt. For å lykkes er det viktig at kybernetikerne får bedre forståelse for trådløse nettverk og vise verca.

Men konkrete tester er allerede i gang:

- På en av Gullfaks-plattformene kjører vi trådløs regulering av trykk- og temperatursløyfer i parallell med de trådbundne. Vi samler data for analyse med mattematikkverktøy som Excel og Matlab.

Ettertraktet foredragsholder

At mange er spent på Stig og Simons trådløse erfaring, er hevet over enhver tvil.

- I fjor høst holdt jeg et foredrag om potensielle fordeler med trådløse teknologier på olje- og gassinstallasjoner på FPSO London, sier Stig.

- Og i slutten av mars skal Simon og jeg til den britiske hovedstaden med foredrag på et olje- og gassrelatert telekommunikasjonssymposium.

Men noen blir kanskje litt profet i eget land. Han holdt blant annet et innlegg på konferansen trådløs framtid for et drøyt år siden. Og i mai er det duket for en ny runde trådløssamling i regi av Den Norske Dataforening og Ifea.

- Der vil nok foredraget vinkles mot trådløs kontroll.

ZigBees skjebne

Et siste spørsmål: ZigBee var tidlig ute blant sensornettverkene, hva har skjedd?

- Det har nok blitt veid og kanskje funnet litt for lett for industrielle formål. Den mangler blant annet frekvenshopping.

- Men den omfattende ZigBee-alliansen har et godt grep innen blant annet byggautomatisering og forbrukerelektronikk, avslutter forsker Stig Petersen.

 

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå