Aktuální vydání

celé číslo

03

2021

Digitální transformace, chytrá výroba, digitální dvojčata

Komunikační sítě, IIoT, kybernetická bezpečnost

celé číslo

Telemetrie vodárenských sítí Nikósie a Larnaky s Tecomat Foxtrotem

Článek pojednává o úspěšném řešení telemetrického systému vodárenských sítí Nikó­sie a Larnaky na Kypru s využitím českých produktů Tecomat a Reliance, jehož dodava­telem byla pardubická firma Proteco. Obě vodárenské sítě jsou velmi rozlehlé a řešení distribuovaného telemetrického systému bylo náročné – a je úspěšné.

 

Úvodní konstatování

Před dvěma a půl lety, v posledním únoro­vém týdnu roku 2011, byla zákazníkovi pře­dána do plného provozu soustava 67 monito­rovacích a ovládacích stanic pro vodárenskou správu kyperského hlavního města Nikósie (Water Board of Nicosia, obr. 1 obr. 2) a tře­tího největšího města tohoto ostrova Larna­ky (Larnaca Water Board). Zákazník vypsal tendr v roce 2009, přičemž cílem bylo vybu­dovat moderní monitorovací síť vodárenské soustavy pro maximální operativnost a kom­plexní přehled o průtocích. Zakázku v mezi­národním výběrovém řízení získalo konsorcium WaterSCADA. Kolínská firma Teco, a. s. (www.tecomat.com), člen konsorcia, do­dala 67 řídicích systémů (programovatel­ných automatů) Foxtrot a pardubická firma Geovap, spol. s r. o. (www.geovap.cz, rov­něž člen konsorcia), dodala licence na vizu­alizační systémy SCADA Reliance 4. Celou zakázku realizovala pardubická firma Prote­co, s. r. o. (www.proteco.cz), společně s ky­perskou firmou GM Advantec. Kromě uzlů vodárenské sítě je monitorováno deset rezer­voárů v Nikósii a jeden v Larnace s průměry potrubí na výtoku 70 až 80 cm.
 

Dispečerská úroveň řízení

Každé město má svůj samostatný centrál­ní server, komunikující bezdrátově se vše­mi stanicemi příslušejícími do jeho správy (obr. 3). Pro spojení je využita síť GSM se službou GPRS. Základ uživatelské aplika­ce na centrálním serveru tvoří vizualizační systém SCADA Reliance 4 firmy Geovap, včetně několika licencí tzv. tenkého klien­tu. Registrovaným uživatelům v síti umož­ňuje nahlížet na informační obrazovky pro­střednictvím standardního webového pro­hlížeče. Takto lze vidět pro každou stanici stav jejích zařízení a všechny aktuální ve­ličiny v tradičních vizualizačních oknech. Podstata této aplikace ale spočívá zejména v generování 105 analytických reportů, ge­nerovaných dynamickými dotazy databá­ze SQL, kam jsou průběžně ukládána data ze všech stanic. Důležitější než vizualizace stavu samotných technologických zařízení jednotlivých stanic jsou zde přehledové ta­bulky a grafy.
 
Vodárenská správa tak neprovozuje kla­sický dispečink s dispečerem, ale soustře­ďuje se na získávání krátkodobých a dlouho­dobých trendů přítoků, odtoků z rezervoárů a ze stanic na vodovodním řadu. O důležitých nebo mimořádných událostech se pracovní­ci dozvědí z e-mailů nebo z SMS. Ty rozesí­lá nejenom dispečerská úroveň Reliance, ale i přímo samotná PLC Foxtrot v terénu. Exis­tují dva typy hlášení:
  • Alarmy. Systém spravuje velké množství výstražných hlášení – alarmů, která jsou sdružena do skupin. Každé skupině je mož­né uživatelsky nastavit pravidla – co, kdy a komu se má poslat.
  • Reporty: V projektu Reliance jsou připra­veny skripty pro automatické generování 105 sestav hlášení, tzv. reportů, formou dynamických SQL dotazů. Jsou to denní, měsíční a roční výkazy, bilanční výkazy za účetní období a souhrny alarmů. Ana­lýzou sumárních přítoků, odtoků a trendů nočních průtoků lze vyhodnotit úniky ve vodovodním řadu.

Telemetrická stanice

Telemetrickou stanici tvoří základní mo­dul PLC Foxtrot s několika rozšiřovacími moduly (obr. 4, obr. 5, obr. 6). Měří základ­ní vodárenské veličiny – průtok a tlak vody před regulačním ventilem a za ním. Samot­ná stanice je umístěna v rozváděči nad zemí v blízkosti šachet, kde jsou pod zemí umístěny regulační ventily. V Nikósii je takových stanic 35, v Larnace 32. Dvě třetiny stanic jsou napájeny z rozvodné sítě 230 V. Zbytek tvoří autonomní stanice, které jsou trvale napáje­ny ze solárních panelů kombino­vaných s bateriemi. Programova­telný automat Foxtrot společně se směrovačem (router) GPRS//EDGE ER75i firmy Conel tvo­ří lokální síť LAN, která je pro­střednictvím VPN po síti Inter­net spojena s centrálním serve­rem. Pro potřeby servisu jsou pro každou stanici s PLC Fox­trot vytvořeny komfortní indi­viduální webové stránky. Tech­nickým pracovníkům umožňu­jí přístup ke všem parametrům a servisním zprávám prostřednictvím běžného webového prohlížeče. Jsou dostupné nejenom z PC, ale i z libovolného mobilního zařízení.
 

Přenosová síť, komunikační systém

Vzhledem k rozsáhlému monitorované­mu území byla ke komunikaci využita služba GPRS v síti kyperského mobilního operátora GSM. Služba GPRS umožňuje trvalé připo­jení všech stanic.
 
Všechny stanice jsou prostřednictvím internetu propojeny do virtuální privátní sítě, která je vytvořena tunelem mezi firem­ní LAN v centrále a LAN na každé stanici. Přesto je nutné v každém kroku minimali­zovat tok dat. Cena za spojení je totiž dána množstvím přenášených dat. Pro minimali­zaci toku dat byl využit protokol IEC 870-5-104, implementovaný jak v PLC Foxtrot, tak i ve SCADA Reliance. Protokol přená­ší pouze údaje, které se změnily více, než je přednastavená hodnota. Každé PLC Foxtrot data předzpracovává a navíc ukládá do svého zásobníku, který se postupně plní i v přípa­dě, že nastane (z jakékoliv příči­ny) výpadek komunikace. Po ob­novení komunikace se databáze automaticky doplní chybějícími daty. Jsou tak zachyceny všech­ny změny při minimálním počtu přenášených dat.
 

Servis, změny parametrů a programu

Každá stanice má vlastní ser­visní webové stránky, které umož­ňují nastavit parametry i bez spuš­těného vývojového softwaru Mo­saic. Stačí se na místě připojit z notebooku a spustit webový pro­hlížeč. Je také možné kalibrovat analogové vstupy (obr. 7). Do ser­visní webové stránky lze nahléd­nout i z centra přes VPN. V případě potřeby je možné z centra s využitím programu Loa­der nahrát i novou verzi aplikačního softwa­ru pro PLC Foxtrot. Není tak nutné objíždět všechny stanice.
 

Závěr

Po třech letech provozu lze konstatovat, že celá telemetrická soustava plní své poslá­ní přesně podle zadání a přinesla již velké úspory v distribuci vody pro obě velká ky­perská města.
(Ing. Jaromír Klaban, Teco, a. s.)
 
Obr. 1. Dominantou nad městem Nikósie je vodojem Strovolos, který je symbolem Water Board Nicosia
Obr. 2. Rovněž vodojem Strovolos je monitorován PLC Foxtrot a měřené veličiny jsou zobra­zovány v dispečinku
Obr. 3. Přehledová tabulka stanic v městě Larnaka s mapkou (dvě jsou v blízkosti mezinárodního letiště); modře zvýrazněné stanice jsou trvale napájeny ze solárních panelů
Obr. 4. Sloup solárního napájení autonomní stanice uprostřed křižovatky
Obr. 5. Rozváděč za sloupem solárního na­pájení skrývá řídicí systém Foxtrot a záložní baterie
Obr. 6. Zprovoznění stanice osazené PLC Foxtrot a směro­vačem GPRS, napájené z fotovoltaických panelů – zařízení bylo možné zprovoznit přímo na místě
Obr. 7. Vstupy se kalibrují lineární interpolací prostřednic­tvím interní webové stránky – lze je kalibrovat přímo v terénu