Pattern recognition is now considered a fundamental building block in many fields.  The ability to interact with a computer or vice versa is no longer limited by how fast the computer is, but rather what an application developer can think of. Today many modern, real-time applications, such as high performance and high quality graphics can be combined with a Xbox Kinect to do object tracking and Google Glass to provide a heads up display. These applications can also be combined with other sensors and actuators to produce monitoring systems that can give facilities' operators "telepresence" throughout a facility. To be able to computationally interpret movement or patterns in an image it is imperative to investigate the application of this technology. The research conducted at Xylem has focused on a very specific problem: How can pattern recognition be utilized to dynamically determine the volume and depth of water in a sump at a pumping station. The equipment currently used to determine the water level depends upon being either below or alongside the water's surface, this puts the equipment under great stress due to the nature of a pumping station. Xylem is one of the leading global water technology companies, hence sewage-pumps are one of its main products. The main equipment utilized in this thesis project consists of a camera attached to the interior at the top of the sump in a pumping station connected to a computer. The software developed includes a simple graphical user interface (GUI). This GUI was implemented in C# and is designed to continuously collect data from a camera for subsequent analysis. Our algorithm utilizes anti-correlation between many images taken during a short interval to determine the actual water level. The known dimensions of the sump are then used to calculate the volume of water. Most of the depth values produced by our software were correct and we were able to correctly estimate the water level with an error of less than 4 cm, this corresponds to a volume error of 62 liters for a 140 cm wide sump. Our algorithm was able to monitor the depth over time inside a pumping station in a simulated live environment.  This accuracy is obtained with a time window of 1 second. The results of this system are important because it shows that it is possible to use a camera to measure water depth. This provides pump owners and operators with valuable information regarding the current state of the pump, both in terms of current water depth and an image of possible anomalies such as the presence of foreign objects in the sump. / Mönsterigenkänning betraktas numera som en grundläggande byggsten inom många områden. Möjligheten att kunna interagera med en dator eller vice versa är inte längre begränsat av datorkraft, utan snarare av vilken slags applikation en utvecklare kan komma på. Idag kan många moderna realtidsapplikationer, såsom högpresterande datorer och högkvalitativ grafik kombineras med en Xbox Kinect för att utföra objektspårning och Google Glass för att åstadkomma en huvudburen display. Dessa applikationer kan även kombineras med andra sensorer samt manöverdon för att skapa övervakningssystem som kan ge anläggningsoperatörer möjlighet till fjärrövervakning i en anläggning. För att beräkningsmässigt kunna tolka rörelser eller mönster i en bild är det nödvändigt att utforska tillämpningen av denna teknologi. Forskningen utförd på Xylem har fokuserat på ett väldigt specifikt problem: Hur kan mönsterigenkänning användas för att dynamiskt detektera volymen och vattendjupet i en sumpstation? Utrustningen som vanligen används för detektering av vattennivån är beroende av att vara antingen under eller i linje med vattennivån. Detta utsätter utrustningen för stora påfrestningar på grund av miljön inuti i en pumpstation. Xylem är ett av de globalt ledande företagen inom pumpar, följaktligen är avloppspumpar en av deras huvudsakliga produkter. Den huvudsakliga utrustningen som används i detta projekt är en kamera kopplad till en dator som monteras på den inre och översta delen av en sump i en pumpstation. Programvaran som utvecklats inkluderar ett enkelt grafiskt interface. Detta interface implementerades i C# och är designat för att kontinuerligt samla in data från en kamera för efterföljande analys. Vår algoritm använder sig utav anti-korrelationen mellan många bilder tagna under ett kort intervall för att bestämma det verkliga vattendjupet. De kända dimensionerna av pumpstationen används sedan för att beräkna volymen av vattnet. De flesta djupmätningar genererade av vårt program var korrekta och vi har lyckats korrekt uppskatta vattennivån med ett fel på mindre än 4 cm. Detta motsvarar ett volymfel på 62 liter för en sump med en diameter på 140 cm. Vår algoritm har lyckats övervaka hur djupet ändras med tiden i en live-simulerad miljö. Denna noggrannhet erhålles med ett tidsfönster på 1 sekund. Resultatet av detta system är viktigt eftersom det visar att det är möjligt att använda en kamera för att mäta vattendjup. Detta ger pumpägare och operatörer värdefull information om befintligt skick av en pumpsump, både i form av aktuellt vattendjup samt en bild av möjliga avvikelser såsom förekomsten av främmande objekt inuti sumpen.

Negative effects on water quality are created by eutrophication of the world’s water resources. Mitigation measures have been implemented, but poor improvements in water quality have been observed. Two-stage ditches have the possibility to increase nutrient and sediment retention to reduce eutrophication in receiving water bodies. A two-stage ditch has floodplain terraces on each side of the ordinary main channel. The terraces are available for flooding during high water flows and enables decreases in flow velocities. However, more knowledge is needed about the two-stage ditch and its effect in Swedish landscapes. The aim of the project was to study the two-stage ditch design with focus on water retention. Optimization of the two-stage ditch design was made by modeling and simulating design parameters and vegetation in the software Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System (HEC-RAS). An existing two-stage ditch in Sweden was used as base and comparison to the theoretical model. In addition, a climate change scenario was studied to evaluate the impact of increased storm events in a two-stage ditch. Results showed that increased retention time of water, nutrients, and sediments theoretically can be given by designing two-stage ditches with maximum terrace width and minimum terrace height, and with terraces angled away from the main channel. Vegetation should also be kept on both terraces and in the main channel of the two-stage ditch to increase retention time. The study also showed that the two-stage ditch design has the possibility to decrease peak water levels during storm events, which can be expected to increase in the future. The impact on transport of nutrients and sediments from more future extreme hydrological events needs further studies. / Negativa effekter i vattenkvalitet skapas av övergödning i världens vattenresurser. Åtgärder för att begränsa övergödningen har genomförts, men svaga förbättringar i vattenkvalitet har noterats. Tvåstegsdiken har möjligheten att öka retentionen av näringsämnen och sediment för att minska övergödning. Ett tvåstegsdike har terrasser på vardera sida om den vanliga mittfåran. Terrasserna är tillgängliga för översvämning vid höga vattenflöden, vilket möjliggör minskning av flödeshastigheter. Dock krävs mer kunskap för tvåstegsdiken och dess effekt i svenska landskap. Syftet med projektet var att studera designen av tvåstegsdiken med fokus på retention av vattenflöde. Optimering av tvåstegsdikens design genomfördes via modellering och simulering av designparametrar och vegetation i programvaran Hydrologic Engineering Center’s River Analysis System (HEC-RAS). Ett befintligt tvåstegsdike i Sverige användes som bas och jämförelse mot den teoretiska modellen. Ett scenario för klimatförändring studerades även för att utvärdera effekten i ett tvåstegsdike då fler stormevent sker. Resultaten visade att ökad retentionstid for vatten, näringsämnen, och sediment teoretiskt kan ges genom att designa tvåstegsdiken med maximal terrassbredd och minimal terrasshöjd, samt med terrasser vinklade bort från mittfåran. Vegetation bör även behållas på terrasser och i mittfåran av tvåstegsdiket för att öka retentionstiden. Studien visade även att tvåstegs- dikets design har möjligheten att minska toppflöden vid stormevent, vilka kan förväntas öka i framtiden. Påverkan på transport av näringsämnen och sediment från fler framtida extrema hydrologiska event kräver ytterligare studier.

A need for a quantitative method to determine body water level has been identified by a team of Clinical Innovation Fellows at the Centre for Technology in Medicine and Health (CTMH). A reliable way to determine body water level would bring great benefits to the healthcare sector, where no optimal method is available at the time of writing. A possible solution is a sensor that would measure alterations in skin properties due to changes in total body water. CTMH has had an idea of such a sensor, which is evaluated in this work. At an early stage of this evaluation process, it became clear that the research regarding correlations between skin properties and body hydration level was not sufficient to warrant the initiation of a sensor development process. Therefore, the main objective of this thesis became to investigate such correlations. An extensive literature review is presented, from which an experiment was developed. The experiment was performed on four human test subjects and involved measurements of skin thickness and elasticity parameters, before and after a weight loss of 3.2-3.7 % due to dehydration. The results showed clear decreases in skin thickness and indications of alterations in skin distensibility as well as in the skin’s immediate elastic response to applied negative pressure. It could also be seen that skin at different body sites does not respond in the same way - calves showed more distinct results than thighs and volar forearm. The material provided in this thesis encourages further studies of the correlation between the mentioned properties and total body water. If a predictable correlation can be found, a sensor development process could start. A reliable way to determine body water level would bring great benefits to the healthcare sector, where no optimal method is available at the time of writing. / Ett behov av att kvantitativt kunna mäta kroppens vattennivå har identifierats av Clinical Innovation Fellowship vid Centrum för Teknik i Medicin och Hälsa (CTMH). Ett tillförlitligt sätt att mäta kroppens vattennivå skulle gynna hälso- och sjukvården på många sätt då ingen optimal metod är tillgänglig i dagsläget. En möjlig lösning skulle kunna vara en sensor som mäter variationer i hudegenskaper till följd av förändringar i kroppens vattennivå. CTMH har haft en idé om en sådan sensor, vilken utvärderas i detta arbete. I ett tidigt skede av utvärderingsprocessen framkom det tydligt att tillräcklig forskning saknades gällande korrelationer mellan hudens egenskaper och kroppens vattennivå. Det huvudsakliga syftet med detta masterexamensarbete blev därför att undersöka sådana korrelationer. En omfattande litteraturgransking gjordes, och utifrån denna utformades ett experiment. Experimentet utfördes på fyra testpersoner och innefattade mätningar av hudens tjocklek samt elasticitetsparameterar. Dessa utfördes före och efter viktnedgång av 3,2-3,7 % till följd av vattenförlust. Resultaten visade på en tydlig minskning av hudtjockleken samt indikationer på förändringar av hudens tänjbarhet samt dess omedelbara elastiska respons vid pålagt negativt tryck. Det visade sig också att huden inte reagerar på samma sätt på olika kroppsdelar - vader visade tydligare förändringar jämfört med lår och armar. Det material som presenteras i detta examensarbete uppmuntrar till fortsatt utredning av korrelationer mellan de nämnda hudegenskaperna och kroppens vattennivå. Om det går att förutse korrelationer finns det förutsättningar för att påbörja utveckling av en sensor.