Skogforsk styr skotare via 5G

Arbetsmiljön största vinsten

Vi har ju genom åren matats med visionen att 5G kommer med självkörande fordon och obemannade farkoster. Så nu är 5G här, typ, och då är det så klart dags att se vad som händer inom fordonsindustrin och telekom, har vi äntligen fått alla bitar på plats för att köra fordon via 5G-näten?

Är näten mogna?
Som du säkert förstår så är det första tekniska hindret som måste övervinnas att data överförs på ett sätt som motsvarar kraven. När man pratar om kommunikation med fordon innebär det en hög och jämn hastighet och en jämn och konsekvent tidsfördröjning, samt naturligtvis att data kan överföras på ett säkert sätt.

Just nu byggs 5G ut, och de publika näten är i dagsläget inte ultimata plattformar för ovanstående scenario, men det finns ju privata 5G-nät och dedikerade frekvenser som gör att man kan komma igång med att testa och utvärdera tekniken för att nå slutmålet, de självkörande fordonen i stora volymer.

Styra skogsmaskinerna via 5G
Skogforsk är det svenska skogsbrukets forskningsinstitut. Uppgiften är att tillföra kunskaper, tjänster och produkter som bidrar till ett lönsamt, hållbart svenskt skogsbruk för att säkerställa viktiga samhällsmål. Det var därför naturligt att se om skogsindustrin skulle kunna dra nytta av den nya 5G-tekniken. I sitt labb i Jälla utanför Uppsala så ville man testa på riktigt genom att koppla upp en fjärrstyrd så kallad skotare via fjärrstyrning över mobilnäten.

Faktaruta: En Skotare är namnet på en skogsmaskin som används för transport i terräng (skotning) av virke och delar från avverkningen. Transporten sker genom terräng till en upplagsplats tillgänglig för exempelvis en timmerlastbil. Skotaren är specialbyggd för att klara körning med full last i svår terräng. Detta gör att den som kör en skotare utsätts för ganska stora påfrestningar när maskinen körs genom terrängen, så arbetsmiljön är inte den bästa.

I en barack i skogen…
När Skogforsk testar 5G ser det inte ut som på andra labb. I en barack i skogen så finns den senaste tekniken, stora skärmar, spakar och en bekväm sittplats. Från denna plats kan föraren av skotaren styra maskinen via 5G, utan att sitta i maskinen. Med hjälp av kameror kan både maskin och kran fjärrstyras trådlöst.

Skogsforsks vision är att man tar med sig och etablerar ett eget 5G-nät i skogen för att kunna bygga ett system för fjärrstyrning i närområdet runt där basstationen etableras.

Arbetsmiljön största vinsten
Arbetsmiljön i skogsmaskiner är riktigt utmanande. Många personer kan inte arbeta hela sitt yrkesliv utan kroppen tar stryk i förtid. Därför är det viktigt att få ut föraren ur maskinen. Maskinerna går dygnet runt och ensamarbete i skogen är inte jätteattraktivt för unga. Med fjärrstyrning blir skogen en attraktivare arbetsplats där man kan samla flera förare på en och samma plats, och en förare kan köra flera maskiner på en gång.

En annan vinst är minskade kostnader, det är betydligt enklare och billigare att bygga en maskin utan hytt och utan hänsyn om människans arbetsmiljö.

Men det handlar också om att lyfta yrkets status. I exempelvis timmerbilar har man infört ny teknik vilket ökat yrkets popularitet. Med hjälp av VR-glasögon kan föraren lasta släpet från hytten i stället för att klänga på en kran i mörker och kyla.

Privat 5G-nät i svensk skog
Att bygga ett eget 5G nät i skogen innebär så klart en del utmaningar. Den första utmaningen är att få rätt förhållanden mellan nedlänk och upplänk i dataöverföringen, då 5G kanske främst är avsedd för snabb nedlänk och Skogforsk behöver det omvända.

De andra utmaningarna rör täckning och fördröjning. Skogforsk har testat trådlöst i dessa utmanande förhållanden och försökt hitta gränserna.

-All trådlös teknik innebär utmaningar, vi började med att testa wifi och gick sedan över till 5G. Problemen i terrängen är att vi har både träd och höga berg som hindrar signalen att nå fram obehindrat i varje läge berättar Tobias Semberg, Civilingenjör driftsystem vid Skogforsk.

För att Skogforsk lösning skall fungera så krävs en kombination av högupplöst video, hög hastighet och låg latens, något som enligt
testerna fungerar bäst vid fri sikt.

-Vi har testat högre antennplaceringar och det påverkar överföringen på ett positivt sätt genom att täckningen förbättras. Först testade vi med en belysningsmast på 12 meter och sedan med en skylift på 22-23 meter. Det finns ett klart samband mellan antennmasthöjd och hur lång man kan nå. Det fungerar ganska långt in i skogen men vi skulle säkert nå längre med högre antennplacering. Skogen i sig var inget problem, bergen är problemet, berättar Tobias.

Att det är viktigt med realtidsöverföring menar beror på att mycket i maskinen styrs med hydraulik. Hydraulik har en naturlig fördröjning när man sitter i maskinen så detta är inte ett problem för föraren normalt sett. Men ett ojämnt dataflöde kan ställa till bekymmer. Hydrauliken i sig har inte några problem med ojämna flöden av datapaket, effekterna av detta kan programmeras bort genom att logiken i maskinen håller kvar det senaste värdet tills det kommer ett nytt. Det problem som kan uppstå är när kranen fortsätter på det senaste värdet tills ett nytt värde kommer. Om det är stora fördröjningar kan problem uppstå. Då kranen är cirka 8 meter lång kan rotera med en rätt hög hastighet hinner mycket hända ute i kranspetsen på bråkdelar av sekunder.

I Systemet Skogforsk byggt finns en säkerhetsfunktion där alla signaler återgår till ett noll-läge om det dröjer för lång tid mellan kontrollsignalspaketen. Vid stora avvikelser i fördröjning i överföring kan systemet upplevas hackigt då det skickar ut en stoppsignal mellan två datapaket.

I maskinen
I testsystemet utrustades maskinen med en 5G-router av typen Advantech ICR-4453 från Induo. Hårdvaran kan täcka både publika och privata radionät och kan alltså användas i olika typer av miljöer. På toppen av maskinen monterades en 5G-antenn avsedd för fordonsmontage. I vissa delar av testet höjdes antennen på en stolpe för att få bättre mottagning. -Det var en kul utmaning att hitta passande hårdvara och antenner för att möta Skogforsk behov av robust uppkoppling i en krävande miljö, kul att vi fick till en så perfekt lösning, säger Ulf Seijmer, Chief Innovation Officer, Induo.

Framtiden för 5G i skogen
Tillsammans med Telenor byggde Skogforsk ett dedikerat nät som är begränsat till 20 MHz. Nätet baseras på Industry connect från Ericsson som kan beskrivas som ett "network in a box". Ett sådant nät liknar inte den vanliga kommunikationen i Telenors makronät, där Telenor aktivare kan styra och påverka trafiken.

-Vi skulle gärna fortsätta att utöka testet med en ny version av basstation från Ericsson som vi tror ger ännu bättre prestanda säger Andreas Kristensson, Head of IoT & 5G New Business Telenor. Det finns idag en större portfölj av 5G-basar med större förmåga som säkert skulle innebära förhöjda prestanda.

När kan man se detta ute i verkligheten?
Det är svårt att berätta när det finns i skarp drift, man kan säkert räkna med några år innan det är i kommersiell drift, troligen är 3-5 år ett rimligt perspektiv säger Petrus Jönsson, biträdande programchef driftsystem Skogforsk.

Ulf Seijmer
CINO
Teknik/marknad, presskontakt
ulf@induo.com
08-659 41 05

2022-05-03 - Industritorget