Smartere sensorer gir mer pålitelige havdata

Havet overvåkes i økende grad av sensorer som måler alt fra temperatur og saltholdighet til strøm og trykk. Slike målinger er avgjørende for å forstå klimaendringer, forbedre værvarsling og følge med på menneskelig aktivitet som oppdrett, olje- og gassutvinning og utbygging av havvind. Likevel er det en stor utfordring at sensorer ofte gir feil data, noe som gjør det vanskelig å vite når målingene faktisk er til å stole på.

I havet utsettes måleinstrumenter for blant annet alger, sterke strømmer, korrosjon og høyt trykk. Dette kan føre til målefeil som gradvis drift, plutselige hopp i verdiene eller forsinkede og svekkede signaler. I dag blir mye av kvalitetskontrollen gjort manuelt i etterkant, noe som er tidkrevende og vanskelig å gjenskape på en etterprøvbar måte når datamengdene øker. I avhandlingen utvikler Skålvik nye, automatiserte metoder for å oppdage og diagnostisere slike målefeil. Metodene er ekspertinformerte og fysikkbaserte, og skiller seg fra rene «black box»-tilnærminger ved at de er tolkbare og bygger på kjente sammenhenger mellom miljø, sensorer og målesignaler. Dette gjør det mulig å skille mellom reelle endringer i miljøet og feil i instrumentene. Løsningene er utviklet for å fungere direkte i selve sensorsystemet og kan operere i sanntid.

Viktige bidrag er et rammeverk som ikke bare sier om data er «gode» eller «dårlige», men som også kan peke på sannsynlige årsaker til feil, samt metodikk for å estimere usikkerheten i målinger ved hjelp av statistiske, sannsynlighetsbaserte modeller.

Resultatene kan bidra til mer pålitelige og transparente havdata, noe som er viktig både for forskning, forvaltning og næringer som er avhengige av presise observasjoner fra havet. Samtidig er selvdiagnostikk og automatisk kvalitetssikring en sentral forutsetning for å kunne bygge robuste, automatiserte nettverk av undervannssensorer med lang autonom drift, slik som i SFI Smart Ocean.

Personalia

Astrid Marie Skålvik har en mastergrad i fysikk og arbeider til daglig som seniorforsker i målevitenskap ved NORCE, hovedsakelig med usikkerhetsanalyser av målesystem. Doktorgradsarbeidet er en del av SFI Smart Ocean og er finansiert av Norges forskningsråd (prosjektnummer 309612). Hovedveileder er Camilla Sætre, medveiledere er Ranveig N. Bjørk og Kjell-Eivind Frøysa.