IIoT dla gospodarki wodnej

Ze względu na zmiany klimatyczne w nadchodzących latach coraz więcej regionów jest zagrożonych niedoborem wody. Aby jak najlepiej wykorzystać dostępne zasoby, podmioty odpowiedzialne za gospodarkę wodną na całym świecie poszukują rozwiązań. Pomóc w tym mogą cyfrowe narzędzia, takie jak monitorowanie poboru wody lub wczesne wykrywanie wycieków w dystrybucji wody. Coraz więcej krajów zobowiązuje producentów i konsumentów do przejrzystego rejestrowania poboru i zużycia wody zarówno w instalacjach komunalnych, jak i przemysłowych. Środki regulacyjne wymagają ustanowienia określonych form sprawozdawczych. Aby sprostać wyzwaniom związanym z zaopatrzeniem w wodę, należy pilnie przyspieszyć cyfryzację gospodarki wodnej, choćby ze względu na pojawiający się już od dłuższego czasu niedobór wykwalifikowanych pracowników.

Często jednak bywa tak, że punkty kontroli jakości wody, studzienki, wysoko położone zbiorniki wodne lub stacje pomp są zlokalizowane w odległych regionach, z dala od dostawców oraz przemysłowych odbiorców wody. Chociaż od kilku lat odczyt czujników w takich instalacjach odbywa się za pośrednictwem sieci telefonii komórkowej, to jest to możliwe tylko tam, gdzie dostępny jest zasięg. Niestety nie dotyczy to wszystkich lokalizacji i często jest niemożliwe do zrealizowania z przyczyn technicznych.

W rezultacie personel nie ma dostępu do niezbędnych danych i musi je sprawdzać na miejscu. Nierzadko więc wysoko wykwalifikowani pracownicy spędzają godziny w samochodzie tylko po to, aby odczytać proste wartości pomiarowe i zapisać je w wymaganych przez władze raportach.

Przykładem może być tu system zaopatrzenia w wodę dla miasta Oberzent w Hesji, gdzie poziomy wód w studniach i zbiornikach, a także przepływy objętościowe z pomp i rurociągów musiały być odczytywane indywidualnie. „Od dawna mamy obowiązek rejestrować pobór wody i przekazywać dane odpowiednim organom“, mówi Thomas Pirk. Jest specjalistą ds. zaopatrzenia w wodę i wraz z trzema kolegami odpowiada za siedem źródeł, dwie studzienki głębinowe i 18 wysoko położonych zbiorników wody. Wyzwanie wynika ze specyfiki regionu. Na obszarze dwa razy większym od Manhattanu, ale bardzo słabo zaludnionym, bo z zaledwie 10 000 mieszkańców, punkty pomiarowe są rozproszone po rozległym terenie Odenwald.

„W większości lokalizacji naszych instalacji nie ma po prostu zasięgu“, wyjaśnia Pirk. Dlatego czterej specjaliści ds. zaopatrzenia w wodę nie mieli do tej pory innego wyjścia, jak tylko udać się do każdego miejsca z osobna i zebrać dane z 35 przepływomierzy, 17 mierników poziomu i siedmiu manometrów, a potem wprowadzić je ręcznie do formularzy. To bardzo czasochłonne i mało efektywne rozwiązanie, które jest również podatne na błędy.

Wraz z utworzeniem i uruchomieniem sieci LoRaWAN w Oberzent, lokalny dostawca energii Entega zainicjował cyfrową erę gromadzenia danych. LoRaWAN to rozległa sieć, która zużywa niewiele energii do pracy. LoRaWAN jest również ważnym filarem „Industrial Internet of Things (IIoT)“, zapewniającym uczestnikom bezpieczną komunikację dwukierunkową, lokalizację, szyfrowanie typu end-to-end i usługi mobilne.

Specjaliści z Endress+Hauser, dostawcy technologii pomiarowych i automatyzacji dla procesów i laboratoriów, wykorzystali te zalety i zintegrowali 19 stacji w Odenwald z systemem Netilion IIoT. System IIoT wizualizuje dane przekazywane drogą radiową i prezentuje je na przejrzystych pulpitach nawigacyjnych w formie określonej przez władze publiczne. Wystarczy rzut oka na monitor lub tablet, aby zobaczyć cały proces uzdatniania i magazynowania wody, w tym poziomy zbiorników i natężenia przepływu.

Nie tylko w sieci wodociągowej Oberzent, ale także w dużej części IIoT istnieje potrzeba przetwarzania wielu różnych wartości cyfrowych i analogowych. Lista jest długa i obejmuje zarówno protokoły Ethernet-IP, Modbus-TCP, Modbus-RTU, jak i HART oraz IO-Link. Różne urządzenia pomiarowe i czujniki (od przepływomierzy po czujniki drzwiowe) muszą być podłączone do gatewaya WAGO, a ich sygnały przetwarzane i przekazywane do systemu wyższego poziomu.