Aanleiding en doelstelling
Vuilophoping (fouling) in buizen is geen onderwerp waar veel mensen zich mee bezighouden. Maar in de chemische en voedingsindustrie is fouling van proces leidingen een directe kostenpost: het leidt tot kwaliteitsrisico’s, ongeplande stilstand en inefficiënt onderhoud.
ToPerform ontwikkelt sensoren die fouling in proces leidingen meten zonder het proces stil te leggen. Ze plaatsen sensoren aan de buitenkant van een buis. Door de buis kort te verwarmen en te meten hoe snel deze opwarmt en afkoelt, krijgen ze inzicht in de mate van fouling. Door dit periodiek te herhalen ontstaat een betrouwbaar beeld over tijd.
De hardware en embedded software waren hiervoor al ontwikkeld, het meetprincipe was bewezen. De volgende uitdaging was: hoe maak je een netwerk van sensoren op verschillende locaties beheersbaar?
Je moet weten waar elke sensor staat, bij welke klant en installatie die hoort, of hij actief is en of hij correct meet. Meetgegevens moeten centraal worden verzameld en veilig opgeslagen. Firmware-updates moeten op afstand kunnen worden uitgerold. En wanneer een sensor uitvalt, wil je dat direct zien.
ToPerform heeft Inversable gevraagd om vanaf dat punt de IT-architectuur te ontwerpen en te realiseren.
De technische basis
De digitale ruggengraat
Alle sensoren sturen hun meetgegevens via het MQTT-protocol naar een centrale server op basis van Eclipse Mosquitto.
Van daaruit worden berichten doorgestuurd naar Apache Kafka. Kafka vormt de centrale berichtenlaag tussen binnenkomende data en de systemen die deze verwerken en opslaan.
In de praktijk heeft dat twee belangrijke voordelen. Ten eerste werkt Kafka als buffer. Als een verwerkend systeem tijdelijk niet beschikbaar is, blijven de metingen bewaard en worden ze later alsnog verwerkt. Piekbelasting of een korte storing leidt dus niet tot dataverlies.
Zie Kafka als een centrale verdeelhal: sensoren leveren data aan op één punt, en verschillende systemen halen daar hun eigen deel weer op. Alle systemen werken zelfstandig, zonder elkaar in de weg te zitten. Dat maakt het geheel overzichtelijk en uitbreidbaar.
De meetgegevens worden daarna opgeslagen in ClickHouse. Dit is een database die geschikt is voor grote hoeveelheden meetdata over tijd. In de praktijk betekent dit dat historische metingen snel opvraagbaar zijn, ook als het aantal sensoren groeit.
Beheeromgeving
Alle sensordata inzichtelijk
Naast dataverwerking hebben we een Angular webapplicatie met node backend gemaakt (met postgres database) voor het volledige beheer.
ToPerform kan hiermee:
- Klanten en locaties aanmaken.
- Clusters en sensoren structureren.
- Meetschema’s instellen.
- Gateways op afstand van nieuwe firmware voorzien.
De backend haalt statusinformatie op uit ClickHouse en kan via een MQTT-API sensoren direct aansturen. Een eenmalige testmeting kan daardoor op afstand worden gestart, zonder fysieke handeling op locatie.
Voor toegangsbeheer is Keycloak gebruikt. Dit maakt het mogelijk om per klant of rol vast te leggen wie welke data mag inzien of aanpassen.
Voor operationeel inzicht hebben we een aparte analyseomgeving ingericht met Grafana. Met Grafana maak je dashboards waarmee in één oogopslag zichtbaar is hoe leidingen zich over tijd gedragen. Voor ToPerform is dit opgezet zodat ze interne dashboards hebben voor voortdurende monitoring en het gemakkelijk uitlezen van interne metingen. Zo heeft ToPerform toegang tot de metingen en kunnen ze deze automatisch verwerken.
Het resultaat
Een stabiel en beheersbaar systeem
Voor ToPerform betekent dit dat hun product nu is ingebed in een beheersbaar platform. Ze krijgen realtime inzicht in welke sensoren actief zijn, waar ze zich bevinden en hoe ze presteren.
Daarnaast kunnen ze nieuwe klanten toevoegen zonder maatwerk in de infrastructuur. Sensoren op afstand configureren en updaten. Meetdata blijft beschikbaar, ook bij tijdelijke verstoringen in het systeem. Historische gegevens zijn direct bruikbaar voor analyse en rapportage.
De techniek is geen doel op zich. De gekozen architectuur zorgt ervoor dat ToPerform grip houdt op apparaten, data en klanten — en dat het bedrijf kan doorgroeien zonder telkens de basis opnieuw te moeten bouwen.
