Nøjagtighed ved ETNA Tank sensorer

Firmaet Leax A/S (www.leax.dk) har udviklet et trådløst målesystem, kaldet ETNA Tank, som registrerer, hvor meget en silo indeholder. På et af silobenene monteres en sensor, som måler den mikroskopiske sammenpresning, silobenet bliver udsat for fra den mængde foder, der er i siloen. Det målte signal er meget svagt og yderst følsomt over for fejlkilder, men ifølge firmaet Leax A/S har de udviklet matematiske algoritmer, som tager højde for fejlkilderne og renser målesignalet. Dataene fra ETNA Tank sendes til en central server via GSM, og brugeren har derefter adgang til data (mængde og forbrug) via internettet. Firmaet fremhæver følgende muligheder og fordele ved brug af ETNA Tank:

• Kan monteres på nye og eksisterende siloer uden påvirkning af et kørende anlæg.
• Opfylder kravene til præcis måling af indhold i siloer og tanke.
• Giver mulighed for online siloovervågning på internettet, dvs. løbende opfølgning på siloens aktuelle indhold og forbrug fra siloen.
• Giver mulighed for varsling om, hvornår siloen bliver tom.
• Er et værktøj til foderselskaber til optimering af deres logistik og produktion.

ETNA Tank kan monteres umiddelbart på eksisterende siloer. Ifølge producenten Leax A/S har ETNA Tank sensorerne en nøjagtighed på 2-5 pct. af siloens maksimale indhold (fuld skala).

Formålet med undersøgelsen var at teste ETNA Tanks nøjagtighed. Er nøjagtigheden tilstrækkelig god, er det et let alternativ til traditionelle vejeceller, og det vil kunne tænkes ind som et værktøj til en tættere produktionsopfølgning, end det ofte er tilfældet i dag. Kravet til ETNA Tank systemet er i den forbindelse, at det er stabilt og at der er en god nøjagtighed.

Undersøgelsen blev gennemført på Forsøgsstation Grønhøj på i alt 4 udendørs fodersiloer. Firmaet Leax A/S stod for montering og kalibrering af sensorerne. To af siloerne forsynede smågrisestalde med foder via et computerstyret tørfodringsanlæg fra Spotmix, og de to andre siloer forsynede slagtesvinestaldene med foder via et computerstyret tørfodringsanlæg fra Agro Product. I begge foderanlæg blev foderet vejet ud i forbindelse med fodring og der blev på begge foderanlæg løbende foretaget stikprøvevis kontrol af foderanlæggenes vejeenhed. Yderligere oplysninger om siloerne fremgår af tabel 1. Der var et forholdsvist lavt dagligt forbrug af foder på alle siloerne, da der blev gennemført fodringsforsøg og fodringen af smågrise henholdsvis slagtesvin derfor var fordelt på flere siloer, end der er normal praksis.

Tabel 1. Silostørrelse, antal ben samt antal ETNA Tank sensorer

    
Undersøgelsen startede i sommeren 2009, hvor der blev sat en ETNA Tank sensor på et ben på hver af de 4 siloer. I den efterfølgende periode, der var en forperiode, fulgte firmaet Leax A/S op på, om sensorerne skulle kalibreres. Mængden af indblæst foder i siloerne blev kontrolvejet på en brovægt, og den leverede mængde foder blev tastet ind i foderanlæggenes computer. Der blev dagligt fra fodercomputerne printet forbrugt mængde foder / aktuelt siloindhold. Derudover blev data gemt elektronisk, så den daglige forbrugte mængde foder registreret i fodercomputeren kunne sammenholdes med den beregnede daglige forbrugte mængde foder ud fra oplysning fra ETNA Tank sensorerne for hver silo. Der blev fra firmaet Leax A/S sendt data med aktuelt siloindhold pr. dag til Videncenter for Svineproduktion.

    

Foto 1. ETNA Tank monteret på et siloben, samt ”databoksen”, der sender data fra sensoren til en central server. 
Billede nr. 2297 og 2298.

I september måned besluttede firmaet Leax A/S at montere sensorer på alle siloben på to af siloerne, da nøjagtigheden ikke var tilstrækkelig god med en sensor på kun ét siloben. Forperioden varede frem til november måned, hvorefter firmaet vurderede nøjagtigheden til at være tilstrækkelig god. I perioden fra primo november 2009 og frem til medio februar 2010 blev der indsamlet data fra ETNA Tank og fra fodringsanlæggene. ETNA Tank sensorerne genererede data løbende i døgnet. Det var et aflæsningspunkt (ved midnat hvert døgn), der blev sammenholdt med data fra fodercomputeren.

Resultaterne fra denne undersøgelse er opgjort på 3 måder, og der er ikke foretaget statistiske analyser af data: 

1. Dels er nøjagtigheden af målinger af det daglige forbrug af foder på basis af data fra ETNA Tank klarlagt ud fra forbrugt foder målt via fodercomputerne.
2. Dels er nøjagtigheden af målinger af det aktuelle siloindhold bestemt. Der er anvendt grænser på henholdsvis 2 og 5 pct. af siloens maksimale indhold, hvilket er den sikkerhed, som firmaet Leax A/S angiver for ETNA Tank systemet.
3. Stabiliteten af målinger af et siloindhold i perioder, hvor der ikke er forbrug fra siloen (skal vise samme siloindhold hver dag i disse perioder). 

Nøjagtighed ved måling af dagligt forbrug af foder

I figur 1 og tabel 2 ses, hvor god nøjagtighed, der er mellem den dagligt forbrugte mængde foder beregnet ud fra ETNA Tank’s daglige silomålinger og forbruget registreret i foderanlæggene for de 4 siloer. Der blev på nogle dage af tekniske årsager ikke gemt en sikkerhedskopi i foderanlæggets computer og sådanne dage er taget ud af opgørelsen. Som det ses i figur 1 er der bedst overensstemmelse mellem forbruget ifølge ETNA Tank og ifølge fodercomputeren for silo 68, og der er også for silo 68 fundet den mindste spredning på tallene. Opgjort som den gennemsnitlige procentvise afvigelse (se tabel 2 og figur 2) er resultatet pænt for silo 16 og 68, men det er her vigtigt at bemærke, at der er en forholdsvis stor spredning på tallene, mindst for silo 68, hvilket også ses i tabel 2 og figur 1. Det betyder, at forbruget på en given dag ikke er bestemt med stor nøjagtighed, og det vil derfor ikke ud fra sådanne målinger være muligt fx at få et sikkert dagligt overblik over forbruget af foder fra en silo.  

Tabel 2. Afvigelse mellem forbruget ifølge ETNA Tank og foderanlæg.

I figur 2 er alle data, der ligger bag de gennemsnitlige afvigelser angivet i tabel 2, afbilledet grafisk pr. måledag. Årsagen til, at der er tal i figur 2, som ikke kan ses af tabel 2 er, at de 5 pct. højeste og 5 pct. laveste værdier ikke er taget med i tabel 2, men indgår i figur 2. Enkelte meget afvigende målinger vil påvirke gennemsnittet meget og er derfor ikke med i tabel 2. Omvendt er det vigtigt ved vurdering af stabiliteten at vurdere alle data, og derfor er alle data med i figur 2. Hvis der er 100 pct. overensstemmelse mellem det daglige forbrug af foder ifølge ETNA Tank og foderanlæg er afvigelsen 0 pct. Som det ses svinger afvigelsen i pct. af forbrug stort set lige meget i både positiv og negativ retning, hvilket er forklaringen på, at den gennemsnitlige afvigelse ikke ligger langt fra 0 (tabel 2). Data i figur 2 kan sammenholdes med kurverne for de enkelte siloer i figur 1. Når de to kurver (ETNA Tank og foderanlæg) i figur 1 ligger langt fra hinanden på en måledag, afspejles det i en stor procentvis afvigelse i figur 2.

Figur 2. Afvigelse mellem forbrugt foder iflg. foderanlæggene og forbrugt
foder målt via ETNA Tank sat i forhold til den forbrugte mængde foder
(beregning: (forbrug ETNA Tank – forbrug foderanlæg)/forbrug foderanlæg), pct.
Billede nr. 2300

Nøjagtighed ved måling af siloindhold

I figur 3 ses sammenhængen mellem siloindhold målt via ETNA Tank og siloindhold målt ud fra indblæst mængde foder fratrukket det daglige forbrug. Firmaet Leax A/S havde indtil den 2. november adgang til information om siloernes indhold og havde mulighed for kalibrering af sensorerne. Den 2. november blev sensorerne på de 4 siloer klarmeldt fra firmaet, og firmaet fik dermed efterfølgende ikke flere oplysninger om siloindhold. For silo 15 ligger nøjagtigheden indenfor +/- 2 procents afvigelse (af maksimalt muligt indhold i siloen) i starten af måleperioden, hvorefter der sker et skred, så siloindholdet ifølge ETNA Tank ligger væsentligt over det reelle indhold (op til ca. 1.800 kg). For silo 67 ligger målingerne fra ETNA Tank i hele perioden væsentligt over det reelle indhold og ligger langt uden for grænsen på 5 pct. af maksimalt muligt indhold, og det betyder, at kalibreringen ikke har holdt frem til december måned. For både silo 15 og silo 67 gælder det, at der kun var monteret ETNA Tank på 1 af siloernes ben. For silo 16 er billedet lidt pænere, og i det meste af måleperioden ligger målingerne fra ETNA Tank inden for de maksimalt 5 pct., hvilket dog her svarer til op til ca. 1.000 kg’s afvigelse. Det skal også bemærkes, at ETNA Tank målingerne stort set alle måledage ligger systematisk under det reelle siloindhold, hvilket kunne tyde på en forkert kalibrering. På silo 16 var der monteret sensorer på alle siloben. Det kunne tyde på, at der opnås bedre nøjagtighed, når der er sensorer på alle siloben, men det er ikke bevist med sikkerhed i denne erfaringsundersøgelse. Silo 68 indgår ikke i denne opgørelse, fordi der i denne periode ikke var en skæringsdato, hvor siloen var tom, inden der blev blæst foder i.

Figur 3. Sammenhæng mellem siloindhold målt via ETNA Tank og siloindhold beregnet ud fra indblæst mængde og forbrugt mængde foder. De stiplede linjer angiver henholdsvis 2 og 5 pct. af den maksimalt mulige mængde foder (dvs. 2 og 5 pct. af henholdsvis 8 og 20 tons, der er siloernes størrelse, se tabel 1). Billede nr. 2301

Nøjagtighed/stabilitet i perioder uden forbrug fra siloen

I tabel 3 og figur 4 ses en oversigt over det beregnede forbrug af foder målt via ETNA Tank i perioder, hvor der ikke forbruges foder fra siloerne og hvor målingen fra ETNA Tank derfor burde være ens alle dage. Det gennemsnitlige forbrug, som ses i tabel 3, ligger tæt på 0, men som det ses af både tabel 3 og i figur 4, er der store daglige udsving i perioden. De største udsving (minimum, maksimum og standardafvigelse) ses for silo 15 og 67, hvorimod der er mindre variation på ETNA Tank målingerne på silo 16 og 68. Dette skyldes sandsynligvis, at der er sensorer på alle siloben på silo 16 og 68. Resultaterne fra denne opgørelse, hvor der er samme mængde foder i siloerne over en periode, tyder på, at der sker en påvirkning af ETNA Tank målesystemet, som ikke alene skyldes fodermængdens påvirkning på silobenene, og/eller at de matematiske algoritmer, som firmaet Leax A/S har udviklet til at tage højde for fejlkilder og rense målesignalet, ikke i tilstrækkelig grad gør det. Det kan være forhold som fx temperaturudsving og vindpåvirkning, der påvirker målesignalet. Leax A/S har på baggrund af forsøget måttet erkende, at der er behov for yderligere udvikling. Firmaet nævner, at temperaturkalibreringen skal ske løbende, at der skal mere end en temperaturkalibrering til, og at der er behov for en tara-funktion, som kan aktiveres af brugeren, når siloen er tom. Hvorvidt disse ændringer vil medføre den ønskede stabilitet og nøjagtighed er ikke testet i denne undersøgelse.

Figur 4. Målinger via ETNA Tank i perioder, hvor der er foder i siloerne,
men hvor der ikke forbruges foder (reelt dagligt forbrug er lig 0 kg)
Billede nr. 2302

Tabel 3. Det beregnede gennemsnitlige forbrug via ETNA Tank målinger i perioder, hvor der ikke var forbrug fra siloerne.

Det trådløse målesystem ETNA Tank, som registrerer, hvor meget en silo indeholder, har i denne erfaringsundersøgelse ikke vist tilstrækkelig god nøjagtighed og stabilitet til at måle aktuelt siloindhold. Som systemet virker i dag, er det ikke brugbart til løbende at overvåge det daglige foderforbrug fra en silo som led i en tæt produktionsovervågning eller til løbende silokontrol.

Når der var monteret ETNA Tank sensorer på alle siloens ben var nøjagtigheden bedst, og i perioder var der god nøjagtighed, men af ukendte årsager blev nøjagtigheden forringet sidst i måleperioden. Dette tyder på, at målesystemet i perioder kan leve op til forventningerne, men at der skal yderligere udvikling til for at sikre stabilitet og nøjagtighed. Vi kan ikke ud fra denne undersøgelse med sikkerhed konkludere, at sensorer på alle siloben er bedre end kun en sensor på ét siloben, men blot konstatere, at der var mindst usikkerhed på de siloer med sensorer på alle siloben.

Deltagere: Tekniker Jens Ove Hansen og volontør Cathrine Dyhr Sauer.

Afprøvning nr.: 1037