Smarta nivåmätningar av dagvatten i realtid : Med en ny metod baserad på Time-of-Flight LiDAR sensorn VL53L1X

Dagvatten transporteras via dagvattenbrunnar in i ledningsnät och bort från betongytor. Problem uppstår då dessa sätter igen vilket leder till att vägar och bostäder kan översvämmas. Detta medför ett behov att övervaka när dagvattenbrunnarna sätter igen. Sundsvalls kommun har tillsammans med Mittuniversitet använt sig av differentiella tryckgivare för att mäta vattennivåer i syfte att detektera när dagvattenbrunnarna sätter igen. Tryckgivaren fungera bra under sommartid men ger felaktiga utslag under vintern. Det har därmed föreslagits en kontakt fri lösningsmetod som omfattar ToF LiDAR sensorn VL53L1X. ToF LiDAR sensorer används för att bestämma avstånd till objekt, eftersom dessa inte vanligtvis appliceras inom vattennivåmätningar är detta en ny metod i det området. Syftet med arbetet var att utreda ifall ToF LiDAR sensorn VL53L1X kunde användas för att mäta vattennivåer samt avgöra om den kan tillämpas för övervakning av dagvatten under sommar- och vintertid. Övergripande mål var att utreda ifall sensorn kunde implementeras i en nod. Ett flertal förstudier gjordes för att utreda vilka faktorer som påverkade mätresultatet och för att karakterisera sensorns konfigurering för att anpassa sensorn för vattennivåmätningar i avsikt att effektivisera mätmetoden. Det framgick av förstudierna att faktorerna vattengrumlighet, solljus och avstånd till mätobjektet påverkade mätningarna så att mätresultatet försämrades. Det har konstaterats med arbetet som underlag att sensorn kan mäta vattennivåer och kan tillämpas för att övervaka dagvattennivåer. Mätresultat vid vattennivåmätningar kan åstadkommas med en mätnoggrannhet på ca 28 mm och ett mätfel på ca 46 mm. Mätresultatet gäller under omständigheterna att vattnet är rent, under påverkan av solljus samt att sensorns höjdposition är maximalt 90 cm.Stormwater is transported through stormwater wells into a passage system and away from concrete surfaces. Problem emerges when these clog and causes flooding on roads and housings. These convey a necessity for monitoring the wells so that they do not clog. Sundsvall municipality has together with Mittuniversitet, used differential pressure sensors to measure water levels to detect when the stormwater wells clog. The differential pressure sensor operates well under summer season but during winter, it gives inadequate readings. Therefore, a contact free method has been suggested, that comprises the ToF LiDAR sensor VL53L1X. ToF LiDAR sensors are applied to determine distances, and are not usually used to measure water levels, therefore the suggested method is novice method for these types of applications. The purpose of the study was to investigate if the ToF LiDAR sensor VL53L1X could be used to measure water levels and to decide if it can be applied for monitoring of stormwater during summer- and winter season. The overall purpose was to investigate if the sensor could be implemented in a node. Various pre-studies were done to examine what factors could influence the measurement results and to characterize the sensor configuration to adapt the sensor for water level measurements to increase the effectiveness of the measuring method. The outcome of the pre-studies was that the factors water turbidity, sunlight, and distance to measuring object influenced the measurements so that the measuring results became inferior. It has been established with the studies as ground that the sensor can measure water levels and that it can be applied to monitor stormwater levels. The measuring result when applied to water level measuring could be obtained with an accuracy of approximately 28 mm and an error of approximately 46 mm. The measuring result apply during the conditions that the water is clean, with influence of sunlight and given that the sensor height position is maximum 90 cm