Sinds het najaar van 2019 verkent 3D Makers Zone in een innovatief partnerschap met OAK Consultants, de provincie Noord-Holland, PWN, KBTS en JP van Muijen de toepassing van sensoren in faunapassages. De nieuwste geoptimaliseerde veldtest staat klaar voor de paddentrek. Wat zijn de resultaten van de pilot tot nu toe en de vervolgstappen? We vroegen het Mark van Heukelum van OAK Consultants.

Doel van de pilot
Er liggen duizenden faunapassages in Nederland. Het organiseren en borgen van goed beheer & onderhoud blijkt een landelijke uitdaging; uit onderzoek blijkt dat veel kleine faunavoorzieningen niet goed in beeld zijn, slecht onderhouden worden en daarmee niet meer (optimaal) functioneren. Doel van deze pilot is dat sensoren moeten helpen op afstand een beeld te krijgen van de werking van faunapassages. Wanneer gebruik door fauna afneemt of stopt, dan is dit een indicatie van een probleem en kan onderhoud worden uitgevoerd. Door gerichte monitoring en inspectie kan de fysieke en functionele staat van faunapassages worden bekeken.

Hoe is het project tot stand gekomen?
Mark van Heukelum van OAK doet onderzoek naar passages, liep tegen dit probleem aan en kwam met het idee van slimme sensoren als oplossing. Innovaties liggen niet kant-en-klaar op de plank. Ruimte en vertrouwen voor het ontwikkelen en testen van dit soort concepten is enorm waardevol en niet vanzelfsprekend. Provincie Noord-Holland was bereid hiermee aan de slag te gaan en stelde voor om met 3DMZ samen te werken vanwege goede ervaringen in de aanpak van 3DMZ. Eind 2019 zijn we het innovatietraject gestart om de toepassing van sensoren in faunapassages te ontwikkelen.

We vroegen Mark van Heukelum wat zijn rol is binnen het project en wat de pilot uniek maakt. “Ik ben projectmanager en lever de ecologische kennis. Verder bedenk en werk ik samen met 3DMZ het concept verder uit. Wat ik leuk vind: dit is pionieren in de natuurwereld. Het koppelen van ecologie aan smart mobility is nieuw. En we werken aan een oplossing, met nieuwe technieken aan een heel concreet probleem, waarin we een grote impact kunnen creëren.”

Wat kunnen oorzaken zijn dat de faunatunnels niet meer werken?
“Een verkeerd ontwerp of het gebrek aan beheer & onderhoud leiden tot:overbegroeiing (waardoor deze voor mens en dier niet meer vindbaar zijn), wateroverlast, kapotte rasters en meer.“

Welke uitdagingen zijn jullie in het testtraject tegengekomen?
“Stroomtoevoer, dataverzending en tanden van dassen zijn uitdagingen. Maar ook een juiste registratie van dieren (individuen, diersoort) is een uitdaging; bijvoorbeeld van koudbloedige en trage dieren als padden of salamanders.”

Wat zijn resultaten van de eerste veldtesten?
“De eerste veldtesten toonden vooral de gevoeligheid van de gebruikte sensoren voor de buitenomgeving. Waardoor vrijwel continu metingen werden gedaan, foute metingen. Anderzijds werkte de behuizing perfect, ging de batterij langer mee dan verwacht en hadden dieren geen last van de sensoren.”

Welke oplossingen hebben jullie bedacht?
“De belangrijkste ontwikkelingen zijn een dashboard, zonnepanelen en nieuwe sensoren. Ultrasone en doppler bleken te gevoelig. We hebben nu gekozen voor een combinatie van PIR en lijn detectie (licht sensor). De behuizing is aangepast naar de padden; een drempel waar padden overheen kruipen en de lijndetectie activeren. Een dier dat door de tunnel kruipt wordt automatisch geregistreerd, inclusief de looprichting.

Monitoring op afstand via het dashboard
Met dank aan Thijs Franssen van KPN IoT kunnen we nu ook data verzenden vanuit het veld en aflezen op een dashboard. De gegevens van de sensoren worden via het mobiele netwerk naar het dashboard gestuurd. Op die manier kunnen we in de gaten houden of een tunnel wel of niet wordt gebruikt. We hebben zonnepanelen toegevoegd om de stroomvoorziening te verbeteren.”

Wat zijn de vervolgstappen en op welke termijn kunnen we een werkend systeem verwachten?
“De veldtest met nieuwste ontwikkelingen is op tijd klaar voor de paddentrek (februari – april). Op basis van deze veldtest kunnen we de sensoren en het dashboard verder optimaliseren. We verwachten in de zomer een werkend systeem te hebben.”

Zondag 7 maart waren de onderzoekers te horen in Vroege Vogels NPO Radio 1 van BNNVARA.
Link naar artikel BNNVARA met radiofragment plaatsing amfibieëntunnel

Mark van Heukelum, Nick Visser en Thijs Franssen (vlnr) bij een paddentunnel in Castricum
Fotograaf (hoofd)foto: Rob Buiter

HET ONTWIKKEL- EN TESTTRAJECT IN STAPPEN
(Uit magazine Zoogdier, artikel Smart Wildlife Mobility, download pdf naar het hele artikel)
In het najaar van 2019 zijn wij gestart met het opstellen van de doelen, de ambities en de randvoorwaarden. In januari 2020 zijn wij vervolgens een ontwikkeltraject gestart, zie onder het voortraject in stappen.

STAP 1 – BUREAUSTUDIE SENSOREN
Als eerste stap is gekeken naar welk type sensoren het meest geschikt is voor deze toepassing. Hierin is gekeken naar de complexiteit van de sensor, het stroomverbruik, toepassing in de buitenruimte etc. Uit deze verkenning ontstond een shortlist van drie typen sensoren; doppler, Passive InfraRed (PIR) en ultrasone sensoren. Gezien de eerste veldtest die zou plaatsvinden in amfibieëntunnels waarmee koudbloedige dieren gemeten zouden worden, is ervoor gekozen te werken met een ultrasone sensor. Dit is een sensor die vrijwel continu een geluidssignaaltje uitzendt; de tijd die nodig is om de weerkaatsing van het geluid te ontvangen wordt omgezet naar afstand. Wanneer een dier passeert wordt het signaal verbroken en de afstand verkort; deze doorbreking wordt geteld als een passage.

STAP 2 – INDOOR TEST
In slechts enkele weken tijd heeft 3DMZ een werkend prototype gebouwd, dat in een loods getest is. Hiervoor zijn losse delen van faunatunnels gebruikt, die door Arfman Hekwerk B.V. beschikbaar zijn gesteld. In deze indoor-opzet is de werking bevestigd en de opstelling afgesteld op de testobjecten. De uitdaging leek vooral te zitten in de het beschikken over een voldoende accuduur onder de koude voorjaarsomstandigheden.

Tijdens de indoortest werd de sensoropstelling in een deel amfibieëntunnel handmatig getest. Foto Mark van Heukelum

STAP 3 – EERSTE VELDTEST AMFIBIEËNTUNNEL
In de eerste week van maart is gestart met het testen van vier sensoropstellingen, bij vier verschillende amfibieëntunnels gelegen in het gebied van PWN. Voor de sensoropstelling heeft 3DMZ exact passende behuizingen 3D-geprint, zodat deze goed aansluiten op de tunnel en minimaal ruimte in beslag nemen. Bij elke meetopstelling is een cameraval geplaatst om het gebruik te registreren, zodat dit vergeleken kon worden met de data van de sensoren. Tijdens de testmaand is alle meetapparatuur intact gebleven. De accu leek langer mee te gaan dan verwacht, zodat de meetopstelling meer dan vier weken zonder moeite kon draaien. Helaas bleek dat drie van de vier opstellingen al na een week onverwachts in storing zijn gegaan. Daarnaast bleek dat de sensoropstellingen soms bijna continu tellingen hebben gedaan. Voor de tweede veldtest zijn controlelampjes toegevoegd, die een goede kalibratie bevestigen of een storing aangeven. Daarnaast is de gevoeligheid van de sensoren aangepast.

STAP 4 – TWEEDE VELDTEST KLEINE FAUNATUNNELS
Halverwege mei is gestart met de tweede veldtest, waarbij vier nieuwe meetopstellingen geplaatst zijn bij vier faunatunnels. In een zeer platte 3D-geprinte behuizing (zie afbeelding onder), voorzien van sterke magneten, zijn de meetopstellingen tegen het plafond van de stalen faunatunnels geplaatst (zie afbeelding onder). De metingen verliepen in deze test beter. Allereerst was zichtbaar op de beelden dat fauna (das en vos) al snel aan de sensoropstelling gewend waren en er geen last van leken te hebben. In de data van de sensoren waren nu enkele duidelijke puntmetingen aanwezig, van passerende dieren. Maar opnieuw leken de sensoropstellingen al snel weer bijna continu te meten, terwijl er geen zichtbare passages van fauna waren. De afwijking in afstand die gemeten werd was vrijwel constant.

De platte sensorbehuizing maakt dat deze maar weinig ruimte inneemt en daarmee fauna zo min mogelijk in de weg zit.

En de 3D-geprinte behuizing heeft dezelfde ronding als de faunatunnel, zodat deze naadloos kan worden aangebracht. Foto’s Mark van Heukelum

STAP 5 – TROUBLESHOOT TEST
We hebben veel geleerd uit de veldtesten. Toch bleef één belangrijke vraag onbeantwoord. Waarom hebben de sensoren bijna continu geteld? Voor meer begrip besloten we een aanvullende indoortest te doen. Hierin is getest hoe de sensoropstelling reageert op omgevingsgeluid, trillingen in de faunatunnel, wind en een grillige ondergrond. Uit deze testen bleek dat (enkel) de ondergrond van invloed was op de tellingen; wanneer er een laag zand op de bodem van de tunnel werd geplaatst, begon de sensoropstelling op schijnbaar willekeurige momenten tellingen uit te voeren. Blijkbaar verstoorde de grillige ondergrond de weerkaatsing van het geluid, wat leidde tot een afwijking in geregistreerde afstand en daarmee tot een telling.

Op de hoogte blijven van het laatste nieuws over de resultaten van deze pilot en andere projecten?
Volg 3DMZ op LinkedIn en/of schrijf je in voor ons 3DMZ Nieuwsbulletin.