Conversie sondeerdata :
GEF-CPT <--> BRO-XML (IMBRO of IMBRO/A)
GEF-CPT <--> BRO-XML (IMBRO of IMBRO/A)
Techniek
1 - Cone Penetration Test (CPT)
Bij een CPT test wordt een conus met sensoren met een constante snelheid (2 cm/s) de grond ingedrukt. Gedurende de beweging naar beneden word de data afkomstig van sensoren uiteindelijk geregistreerd in een "parent" GEF-CPT bestand. Voorbeelden van te meten grootheden zijn : temperatuur, waterdruk, puntweerstand, trilling, wrijvingsweerstand, geleidbaarheid, korrelstructuur en helling.
2 - Dissipatietest
De beweging van de sondeerstreng naar beneden kan worden gestopt i.v.m het uitvoeren van een dissipatietest. Hierbij word op een bepaalde diepte gedurende een bepaalde tijd waterdruk en conusweerstand geregistreerd. Per sondering zijn meerdere dissipatietesten mogelijk. Elke afzonderlijke dissipatietest word opgeslagen in een apart "child" GEF-CPT bestand. Tijdens het conversieproces worden "parent" en één of meerdere "child" bestanden automatisch verwerkt tot één BRO-XML bestand.
3 - Data acquisitie en besturing
Voor het uitvoeren van een Cone Penetration Test (mogelijk inclusief dissipatietest) word gebruik gemaakt van een microcontroller gebaseerd data-acquisitiesysteem. Een dergelijk systeem bestaat uit de volgende componenten :
| Onderdeel | Functie |
|---|---|
| Conus |
Conussen voor sondering zijn uitgerust met sensoren en elektronika.
Bij analoge conussen is er sprake van conditioneringselektronika
welke het mogelijk maakt relatief "kleine" signalen over langere
afstanden door te geven. Verwerking van die analoge data gebeurt
bovengronds door middel van een microcontroller gebaseerd systeem.
In principe kunnen bij analoge conussen geen dunne lagen worden gemist. Digitale conussen zijn uitgerust met een microcontroller in de conus zelf. Deze laatste is o.a verantwoordelijk voor het uitlezen en verwerken van sensordata alsmede communicatie met de "bovenliggende" besturing. In een "typical" systeem bevinden zich in de conus sensoren voor punt- en wijvingsweerstand (rekstrookjes), waterdruk (druksensor) en helling (capacitief of mechanisch). De analoge sensorsignalen worden ter plaatse met 24-bit resolutie en een sampling frequentie van minimaal 10 Hz gedigitaliseerd. Op basis van ingestelde calibratiegegevens bewerkt de microcontroller de ruwe data en stuurt deze naar "boven". |
| Communicatie | Voor de communicatie naar boven (hardware) zijn er meerdere mogelijkheden : CAN, RS485, optisch en audio. Elke methode heeft zijn eigen voor- en nadelen. In geval van bedrading word een kabel door de diverse sondeerbuizen getrokken. De "handling" van de buizen wordt hierdoor wel gecompliceerder. Het robuuste Controller Area Network (CAN) heeft o.a als voordeel t.o.v. RS485 dat transmissie fouten worden herkend en hersteld. Ook kan het multimaster CAN netwerk worden gekoppeld aan het reeds bestaande netwerk in vrachtauto's. De draadloze varianten (optisch en audio) hebben als nadeel dat er beperkingen zijn in connectiviteit, data-snelheid en data-betrouwbaarheid. Ook zijn beide laatstgenoemden nogal onderhoudsgevoelig. Wanneer er sprake is van geautomatiseerde buizentoevoer dan moet de voorkeur worden gegeven aan een niet-draadloze realisatie. |
| Datakoppelaar | Deze eveneens microcontroller gebaseerde hardware ontvangt meetgegevens van de conus. Deze gegevens worden gekoppeld aan de positie van de conus (diepte). De diepte word verkregen door een roterende encoder mechanisch te koppelen aan de sondeerstreng. De gekoppelde datastroom (meetwaarden en diepte) word doorgestuurd naar een desktop computer. Voor nauwkeurige vastlegging van de positie is de datakoppelaar mogelijk uitgerust met een GPS ontvanger. |
| Desktop computer | Een desktop computer (bij voorkeur Linux) is met de datakoppelaar verbonden via een USB of RS232 poort. Het sondeerproces kan vanaf deze plaats worden gestart, gestopt of gepauzeerd. Ook kunnen diverse configuratie waarden voor conus en koppelaar hier worden ingesteld. Op de desktop wordt de ruwe meetdata verder verwerkt en gevisualiseerd. De meetdata en aanvullende informatie worden ingekapselt in standaard formaten zoals GEF-CPT en BRO-XML. Voor externe toegankelijkheid is mogelijk web- of fileserver functionaliteit geinstalleerd. |
4 - Applicatie
De conversie software is ontwikkeld in C/C++ onder Linux. Vergeleken met geinterpreteerde talen als C#, Java of Python heeft een C/C++ gebaseerde oplossing duidelijk een snelheidsvoordeel. Zoveel mogelijk is er gebruik gemaakt van open source software en tools. De uiteindelijke applicatie draait native op een Linux webserver met Ubuntu 24.04.1 LTS geinstalleerd. De keuze voor genoemde server en operating system is gemaakt in verband met snelheid, stabiliteit en betrouwbaarheid.
5 - Conversie GEF-CPT naar BRO-XML
Alle benodigde gegevens worden door de gebruiker middels een HTML formulier aangeboden aan de Apache webserver. Na verzending zorgt CGI functionaliteit ervoor dat genoemde gegevens op de juiste plaats worden opgeslagen. Hierbij wordt ook een eerste controle uitgevoerd m.b.t. de juistheid van de aangeboden data.
Bij de verdere verwerking is gebruik gemaakt van technieken welke worden toegepast in de compilerbouw (compilatie, interpretatie, translatie). Een aangeboden GEF bestand word onderworpen aan een systematisch onderzoek. Na herkenning van woorden en structuren vind een semantische analyse plaats. Er wordt o.a gecontroleerd op volledigheid, tegenstrijdigheid en samenhang. Vervolgens vindt de eigenlijke vertaling plaats. Hierbij wordt een datamodel gevuld met data en metadata.
De informatie welke nu aanwezig is in het datamodel kan worden geexporteerd als een BRO-XML bestand. Dit bestand wordt tenslotte gevalideerd met de BRO specificatie als uitgangspunt.
6 - Graphische representatie
Een GEF-CPT of BRO-XML bestand bevat alle noodzakelijke data (grootheden, eenheden, metadata en data) om een correcte grafische weergave te genereren. Al deze gegevens worden als vectoren weggeschreven naar één of meer pdf bestanden. Het Portable Document Formaat (pdf) is de defacto standaard voor uitwisseling van meetdata in grafiekvorm.
7 - Foutrapportage
Fouten of tekortkomingen in aangeleverde bestanden kunnen ertoe leiden dat een voltooien van de conversie niet mogelijk is. In een later gestuurde email word vermeld welke fouten zijn opgetreden en waarom de conversie niet is gelukt.
8 - Conversietijd
Het algehele conversieproces per sondering kan oplopen tot naar schatting 20 seconden. Bepaling van bijvoorbeeld het "soil behaviour type" is rekenintensief en kan een fors deel van de totale conversietijd in beslag nemen. De verwerkingstijd is naast de bestandsgrootte mede afhankelijk van externe factoren zoals mailservers en internetsnelheid.
9 - Aanpassen conversie software
Het GEF-CPT formaat kan worden omschreven als "loosely typed". Tekst kan voorkomen op niet voor de hand liggende plaatsen. De volgorde van sommige "keywords" is belangrijk maar voor andere geldt dit niet. De verwerkingssoftware moet alle mogelijke combinaties herkennen en op de juiste manier verwerken. Het kan voorkomen dat in de testfase een bepaalde combinatie nog niet wordt herkend. Team www.cptdata.nl zal in dat geval de conversiesoftware aanpassen zodat een dergelijk geval in de toekomst wel op de juiste manier automatisch wordt verwerkt.
10 - Opmerkingen GEF-CPT versus BRO-XML
- In een GEF-CPT document mogen kolommen met data in elke volgorde voorkomen. De #COLUMNINFO nummers geven aan welke kolom correspondeert met welke meetwaarde. Voor iedere kolom wordt ook het meetkanaal gespecificeerd. In het BRO-XML formaat hebben kolommen een vaste volgorde. Het meetkanaal is niet aanwezig.
- In #SPECIMENVAR worden enkel de bovengrens van de verschillende verwijderde lagen gespecificeerd. In de BRO-XML wordt voor iedere verwijderde laag ook de ondergrens toegevoegd.
- De #FIRSTSCAN waarde is niet overgenomen.
- De #LASTSCAN waarde is niet overgenomen maar wel impliciet aanwezig in de meetdata.
- De #COLUMNMINMAX waarden zijn niet overgenomen maar wel impliciet aanwezig in de meetdata.
- Het totaal aantal aanwezige kolommen in #COLUMN is niet overgenomen maar wel impliciet aanwezig in de meetdata.
- Meetdata in bestaande BRO-XML bestanden bestaat uit een lange rij van numerieke waarden. Dit is niet erg overzichtelijk en daarom is in gegenereerde bestanden de data op een meer ordelijke manier gerangschikt. De originele kolomstructuur in het GEF-CPT formaat is overgenomen.
11 - Opmerkingen bestanden van de BasisRegistratie Ondergrond
- Sommige BRO-XML bestanden bestaan uit 1 lange regel. Dat geld ook voor de meetdata. Een gevolg hiervan is een moeilijke leesbaarheid.
- Datarijen BRO-XML bestanden zouden altijd in de juiste volgorde moeten staan. Dit is lang niet altijd het geval. Kolommen penetratielengte en verlopen tijd zijn niet altijd eenduidig oplopend.
- Soms is het element "zeroLoadMeasurement" wel aanwezig maar heeft geen child elementen. De validatiesoftware van het BRO-loket accepteert dit. De validatiesoftware van deze website geeft een waarschuwing.
- Root element "dispatchDataResponse" heeft als childelement "dispatchDocument". Dit laatste element kan in aangeboden documenten element "CPT_O_DP" als child hebben. De validatiesoftware van het BRO-loket accepteert dit. De validatiesoftware van www.cptdata.nl geeft een waarschuwing.
- Sommige imageviewers hebben moeite SVG bestanden van de BRO op de juiste manier te visualiseren. Een "schaakbord" achtergrond zorgt ervoor dat grafiek en text niet duidelijk leesbaar zijn.
- Een gegenereerd pdf bestand bevat voor iedere meetparameter een grafische presentatie. Ook wordt de resolutie van iedere kolom bepaald en gevisualiseerd. Bij hellingmetingen valt vaak op dat de resolutie niet in verhouding staat tot het meetbereik. Voorbeeld : een resolutie van 1 graad op een bereik van -1 tot +1 graad. Een dergelijke hellingmeting is niet zinvol.
12 - Bronvermelding
Voor de totstandkoming van de conversie software zijn meerdere bronnen geraadpleegd. Hierbij de meest relevante :
