Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Systém Aquis ve vodárenské praxi

Vodárenské sítě bývají často vybaveny systémem SCADA, který umožňuje dohled nad sítí a její dispečerské řízení. Zásahy dis­pečera jsou však většinou založeny jen na jeho zkušenostech, na schválených doporu­čeních a postupech a tam, kde zkušenost ani předpisy nestačí, na metodě pokusu a omylu. To může vést ke ztrátám a neefektivnímu pro­vozu, v krajním případě dokonce ke zhoršení kvality a spolehlivosti dodávky vody.

 
Společnost Schneider Electric nabízí vo­dárenským společnostem systém Aquis, který doplňuje systémy SCADA možností vytvářet hydraulické modely vodárenské sítě a simu­lovat typické zásahy operátora. Jeho zásad­ní výhodou je možnost přímého propojení se systémem SCADA, z nějž Aquis získává aktuální data, a může proto provoz sítě simulo­vat v reálném čase. K dispozici je také pro­pojení se systémy GIS a moduly pro detekci úniků nebo pro optimalizaci provozu čerpa­cích stanic. Pro optimalizaci distribuce vody umožňuje systém Aquis využívat predikci spotřeby vody podle času (denní doba, den v týdnu) a aktuální předpověď počasí.
 
Systém Aquis byl v časopise Automa představen v článku [ŠVEJNOHA, J.: Aquis: efektivní řízení vodárenských sítí. Automa, 2013, č. 12, s. 39], jejž lze najít i ve webo­vém archivu časopisu. Předkládaný článek se bude věnovat dvěma příkladům využití sys­tému Aquis v praxi. Oba projekty byly reali­zovány dánskou společností Niras – první je ze Spojených arabských emirátů, druhý z do­mácího Dánska.
 

Detekce úniků vody ve vodárenské síti v Abú Dhabí

Voda je vzácná všude, ale v emirátu Abú Dhabí to platí víc než dvojnásob. Město Al Ain, druhé největší město emirátu Abú Dha­bí, má 570 000 obyvatel. Spotřeba vody je 750 000 m3 za den a stále roste. Většina pit­né vody se vyrábí energeticky náročným způ­sobem z mořské vody. Jenže třetina takto vy­robené vody se při distribuci ke spotřebite­lům ztratí. Cílem projektu, jehož součástí bylo i uplatnění systému Aquis, bylo zmen­šit objem úniků pod 10 % a zlepšit možnosti správy vodárenské sítě s ohledem na spoleh­livost dodávek.
 
Realizátorem projektu se stala dánská spo­lečnost Niras. Nejprve bylo nutné analyzovat současný stav distribuční sítě. Byl vytvořen počítačový hydraulický model, který umožňu­je simulovat průtoky a tlaky v celé síti v každé denní a roční době. Již tento model sám o sobě umožňuje zvýšit efektivitu provozu vodáren­ské sítě a lépe plánovat její údržbu. Navíc však je výkonným nástrojem pro detekování úniků vody z potrubí (obr. 2). Model byl propojen s nově instalovaným automatickým systémem odečtů vodoměrů, detektory úniků založený­mi na analýze akustické emise a on-line mě­řením kvality vody. To dovoluje optimalizovat výrobu pitné vody a její úpravu chlorováním a současně najít praskliny v potrubí a naplá­novat údržbářské práce podle jejich závažnos­ti. Model usnadňuje nalezení přesného místa úniku v terénu. Současně detekuje i poškoze­né vodoměry nebo neoprávněné odběry vody.
 
Klavs Høgh, vedoucí projektu z firmy Niras, říká, že klíčovou vlastností systému Aquis, nezbytnou pro tento projekt, byla možnost integrovat systém Aquis s dalšími systémy. To velmi zjednodušilo jeho zave­dení a spuštění celého projektu.
 
První výsledky ukazují, že omezení úniků na maximálně 10 % je možné a že tohoto cíle lze dosáhnout do dvanácti měsíců. Aquis po­skytuje nástroje k dalšímu postupnému zmen­šování úniků i pod hranici 10 %.
 
Aquis současně šetří energii optimaliza­cí provozu čerpadel a snižuje náklady na údržbu jejím lepším plánováním a určová­ním priorit oprav.
 

Konsolidace tří původně samostatných vodárenských soustav v Dánsku

Společnost Niras má dobré zkušenosti se systémem Aquis i z domácího Dánska. V ji­hozápadním Dánsku, na pobřeží Jutského po­loostrova, je okresní město Esbjerg. V ob­lasti okolo tohoto města působily tři vodá­renské společnosti, které ročně společně dodávaly celkem 7,3 milionu metrů krychlo­vých vody 92 600 spotřebitelům rozmístěným na 742 km2. Jednotlivé společnosti měly růz­né řídicí a dispečerské systémy a zaznamená­vaná data se lišila nejen formátem, ale i přes­ností a kvalitou.
 
Když bylo rozhodnuto sloučit tyto tři spo­lečnosti do jedné, bylo nutné vytvořit jednot­nou platformu pro provoz a správu vodárenské sítě, a přitom zachovat všechno dobré a funkč­ní z existujících systémů. Za základ byl pro­to vzat systém Aquis, který ve verzi Aquis 1.4 používala jedna z původních spo­lečností k modelování provozu sítě. Aquis byl vybrán proto, že umož­ňuje relativně rychle vytvořit pře­hled o celé síti a zlepšit její provoz. Realizátor projektu využil skuteč­nost, že Aquis nemusí být jen sta­tický nástroj pro modelování a si­mulaci, ale po připojení aktuálních dat ze systémů SCADA se stává dy­namickým systémem pro operativ­ní řízení sítě.
 
Po sloučení původních tří vo­dárenských společností bylo třeba nejen vytvořit prostředí pro mo­delování distribuční sítě a analý­zu kvality vody, ale také zajistit nástroj pro plánování údržby, renovací a dalšího rozvo­je sítě, který by bral ohled na efektivitu říze­ní čerpadel a ostatních technologických za­řízení vodárenské sítě. I zde pomohl Aquis a jeho moduly pro optimalizaci čerpání, jí­mání a distribuci vody.
 
Aquis také dokáže importovat aktuál­ní data ze systémů SCADA a to mimo jiné umožňuje zjednodušit a zautomatizovat nut­nou administrativní práci: sestavování výka­zů, seznamu míst s úniky s hodnocením je­jich závažnosti, seznamu odstavených objektů a oblastí a podkladů pro DDS (Documented Drinking-Water Security) včetně přímé pod­pory při nutnosti okamžitě odstavit dodávky při znečištění pitné vody. K dispozici jsou předem připravené šablony sestav a doku­mentů. Aquis zaručuje, že všichni, ať použí­vají jakýkoliv systém SCADA, využívají jed­notnou databázi a jednotný model sítě, a po­skytuje uživatelům přehled o aktuálním stavu všech zařízení včetně odhadu jejího budou­cího chování. Z těchto krátkodobých odhadů může provozní oddělení vycházet i v situaci dočasného výpadku komunikace.
 
Aquis také pomáhá omezit vliv poruch a pravidelné údržby na uživatele: umožňuje metodou „co když“ analyzovat chování sítě při odstávkách. K těmto analýzám nejsou tře­ba žádné hluboké znalosti, v případě potřeby je mohou provádět přímo provozní pracovníci.
 
Aquis využívá data z různých informač­ních systémů a naopak jim dokáže své vý­sledky předávat. Zlepšuje informovanost pra­covníků o stavu a provozu vodárenské sítě a umožňuje jim, aby uživatelům rychle po­skytovali spolehlivé informace např. o odha­dované době odstávek.
 

Závěr

Předložené dvě případové studie dokláda­jí, jak Aquis od společnosti Schneider Elect­ric reálně pomáhá snižovat provozní nákla­dy a zvyšovat efektivitu vodárenských firem. Významnou předností oceňovanou vodáren­skými společnostmi je také více než čtvrt století zkušeností firmy Schneider Electric v tomto oboru.
 
Obr. 1. Voda je vzácná všude – v Abú Dhabí to platí víc než dvojnásob
Obr. 2. Zelená vegetace v poušti nedaleko vodovodního potrubí – jasný důkaz, že na tomto místě voda uniká již několik let
Obr. 3. Úkolem projektu bylo propojit tři původně samo­statné vodárenské firmy do jediné při maximálním využití již existujících řídicích a monitorovacích systémů