Ut i verden uten en tråd

Snart kan vi klare oss uten kostbare signal- og kommunikasjonskabler. Med et trådløst nettverk for industrielle sensorer ønsker et nytt norsk selskap å revolusjonere automatiseringsindustrien. Allerede ved årsskiftet skal feltinstrumenter som utveksler informasjon via radiosignaler være leveringsklare. Deretter starter en verdensomfattende storsatsing. Petter Gran-Jansen er grunnleggeren av Wireless Net Communication (WNC) og fastslår at Skandinavia er den trådløse teknologiens vugge. – Vi hadde teknologien og kunnskapen om GSM, men slapp det fra oss til Finland og Sverige. Nå har Norge muligheten til å bli verdensledende på trådløs teknologi til industrielle formål.

Gran-Jansen hevder at ti prosent av alle sensorer i prosessindustrien kommuniserer trådløst om fem til ti år. Dette tilsvarer et markedspotensial på ti milliarder kroner.

Bitteliten radiobrikke

Sammen med daglig leder Steinar Haugerud i Skotselv Instrumentering startet Gran-Jansen WNC i september 1999. Planen er å få instrumentprodusentene til å bygge selskapets radioelektronikk inn i sine egne produkter. I tillegg skal Skotselv Instrumentering selge egne trådløse instrumenter. Målet er å bli børsnotert i løpet av to år.

WNC leverer den trådløse kommunikasjonsteknologien Wireless Network for Industrial Sensors (WNS). Radioteknologien får plass i en knøttliten brikke på tre ganger fire millimeter. Brikken er utviklet av Bluechip Communication AS, også det et selskap som Petter Gran-Jansen har grunnlagt.

WNC tilfører nettverksteknologi og utvikler utstyret som radioteknologien skal bygges inn i. Bruksområdene er innen prosessindustri, skipsindustri og på kraftforsyningsanlegg. Markedsføringen skjøttes av Skotselv Instrumentering, som også skal distribuere produktene på det norske markedet.

Omfattende markedsundersøkelser er gjennomført og forretningskonseptet er snart ferdig. Nå henter WNC inn nødvendig startkapital. Selskapet skal ha om lag 100 ansatte når det er ferdig bygd opp. Gran-Jansen tror at bedriften vil omsette for 200 millioner kroner i året i løpet av fem år.

Riktig tidspunkt

– Tiden er inne. Industrikundene vil ha trådløs instrumentering. De har vent seg til trådløs teknologi i hverdagen og ser det nærmest som en selvfølge, hevder Gran-Jansen.

Noen av verdens fremste instrumentprodusenter har vist interesse for WNCs teknologi. Selskapet har allerede etablert en samarbeidsavtale med en automatiseringsleverandører som har over 80.000 kunder verden over.

Elkem er blant de norske industribedriftene som har vist interesse. Aluminiumsverket i Mosjøen har testet demonstrasjonsutstyr fra WNC i fabrikken. I smelteverk er kabelinstallasjoner spesielt dyrt på grunn av høye temperaturer og sterke spenningsfelt. – Mye penger kan spares ved å bruke trådløs teknologi. Erfaringen fra testen er gode, forteller lederen for prosesstyring, Roald Hvidsten.

WNC-utstyret kan også være nyttig til forsøksmålinger, fordi det er lett å montere og flytte, ifølge Hvidsten. Ulempen er at utstyret i teorien kan forstyrres av eksterne støykilder.

I januar skal et pilotanlegg installeres på et av Elkems smelteverk i Norge. Hvis dette fungerer bra, vil Elkem vurdere å benytte WNC-utstyr i nye installasjoner. Mange av prosessene i smelteverk er trege og trenger sjelden målinger. – Det er særlig i disse prosessene at utstyret kan brukes, sier leder for Elkems instrumenteringsgruppe ITS, Rune Nordheim.

Også norske oljeselskap og vann- og avløpssanlegg har vist interesse for utstyret.

Virker som Bluetooth

WNC er en toveis radiokommunikasjon som overfører signaler til og fra alle typer sensorer og instrumenter. – Målet er å overføre mest mulig informasjon med færrest mulig databits, for å bruke minst mulig sendetid, sier Gran-Jansen.

Nettverket virker på samme måte som industristandarden Bluetooth og telefonsystemet GSM. Forskjellen er at WNS sender på frekvensbåndet 433 megahertz, som er vanlig til industribruk i Europa, og på 900 megahertz, som benyttes i USA. Dessuten er nettverksprotokollen spesielt konstruert for å brukes til industrisensorer.

Systemet er gruppert i picoceller. Hver celle kan bestå av opptil 70–80 trådløse sensorer og en link – også kalt basestasjon. Sensorene sender informasjon til linken. Utenfor cellene kommuniserer linkene seg imellom eller med en kontrollstasjon.

Cellene har dekningsområde på opptil 200 meter og signalene kan gå gjennom tykke vegger. Linkene kan kommunisere over avstander på tre kilometer, hvis det er fri sikt. Linken bestemmer hvordan data sendes fra sensorene. Systemet kan kontrollere all dataflyt, gi hver enkelt sensor en prioritet og gi dem tidsrammer å sende i.

God sikkerhet

Datasikkerheten er godt ivaretatt: Hvis en link feiler eller forstyrres av radiosignaler utenfra, kan en hvilken som helst sensor overta oppgaven som link. Sendeeffekten kan også økes automatisk hvis en forstyrrelse inntreffer. I tillegg kan reservenettverk bygges.

Systemet bruker såkalt slow hopping spread spectrum (SHSS), noe som innebærer at det hopper opptil 50 ganger i sekundet mellom 128 forskjellige frekvenser. Det gjør det vanskelig for hackere å fange signalene. Dessuten elimineres problemet med fading; at reflekterende signaler i motfase nuller ut signalene.

Sensorene kan programmeres til å ta egne avgjørelser eller be om høyere prioritet i krisetilfeller. Bithastigheten kan automatisk settes opp eller ned hvis signalene ikke kommer igjennom.

Kompakt elektronikk

Elektronikken ligger i en boks som plasseres ved siden av instrumentene. Strømforsyningen kommer fra batteri med levetid fra tre til ti år. Foreløpig er batteriene for store til at utstyret kan bygges inn i instrumenthusene. Hele elektronikken er om lag tre ganger fem centimeter stor. Om et års tid skal den ifølge Gran-Jansen være redusert til én ganger én centimeter.

Overføringshastigheten er dynamisk og avhenger av konfigurering, prioritet, avstander og antall sensorer i systemet. 9600 bits pr. sekund er standard, men dataraten kan settes til mellom 20 og 64.000 bits i sekundet. Signaloverføringen fra ti celler til en link er 500 millisekunder. I tillegg bruker hver link 75 millisekunder.

Systemet kan bestå av opptil tusen sensorer og sendeeffekten kan stilles mellom 0,1 og 10 milliwatt. Følsomheten er angivelig 300 ganger bedre enn for mobiltelefoner.