Analysesoftware zum Aufspüren von Verstopfungen in Kanalsystemen • WASSER & ABWASSER

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Analysesoftware zum Aufspüren von Verstopfungen in Kanalsystemen

Durch die Verwendung gesammelter und gespeicherter Daten und den Einsatz der Analysesoftware Seeq kann Nukon bis zu 13 Stunden vorausberechnen, wann es in einer Kanalisation zu einer Verstopfung und damit zu Wasseraustritten kommen könnte.

Wenn Schmutzwasser aus der Kanalisation austritt, wird dies häufig erst Stunden oder sogar Tage später bemerkt. Doch eine derart verspätete Schadensmeldung kann negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Bevölkerung sowie die Umwelt haben und erhebliche Reinigungskosten verursachen.

Nachdem im August 2017 in der Kleinstadt Midway Point auf der australischen Insel Tasmanien Schmutzwasser aus der Kanalisation ausgetreten und dadurch ein fragiles Ökosystem aus dem Gleichgewicht geraten war, suchte das dortige öffentliche Wasserversorgungs-Unternehmen nach einer Möglichkeit, derartige Zwischenfälle in Zukunft von vornherein zu vermeiden. Man kam zum Schluss, dass hierzu vor allem ein entsprechendes Analysesystem benötigt würde, mit dem sich mit einer gewissen Vorlaufzeit etwaige Probleme vorhersagen und damit entsprechende Vorkehrungen treffen ließen.

Das tasmanische Wasserver- und -entsorgungssystem verfügt über 970 Pumpstationen. Teilweise handelt es sich hierbei um Standorte, die als sicherheitstechnisch bedenklich gelten, da es in der Vergangenheit dort schon zu einem Austritt von Schmutzwasser gekommen ist. In ganz Tasmanien sind 176.000 Kanalanschlüsse registriert, bei denen Jahr für Jahr etwa 2.000 Rohrbrüche oder Wasseraustritte zu verzeichnen sind.

In der Vergangenheit hatte Nukon in Zusammenarbeit mit dem örtlichen Versorgungsunternehmen bereits ein Datenmanagementsystem zur Verarbeitung aller gesammelten und gespeicherten Informationen erstellt. Daher wurde das Unternehmen auch damit beauftragt zu überprüfen, ob sich im bestehenden Kanalnetz ein Analysesystem zum Aufspüren von Verstopfungen einsetzen ließe. Auf der Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse sollte anschließend ein entsprechendes Programm entwickelt werden.

Nukon (www.nukon.com.au) hat sich auf die Erschließung von strategisch wichtigen Daten spezialisiert. Der australische Anbieter von Automationslösungen unterstützt Unternehmen dabei, die komplexen Herausforderungen unserer heutigen, technologisierten Welt zu meistern und zum Beispiel IIoT und Big Data zu implementieren, Daten zu sammeln und zu speichern, die Wertschöpfungsketten zu optimieren, intelligente Lösungen im Vertrieb und in der Fertigung einzuführen sowie ERP-Systeme und andere fortschrittliche Softwareprogramme zur Planung und Steuerung von Geschäftsprozessen einzusetzen. Das australische Wasserversorgungsunternehmen griff auf Nukons Expertise zurück, als es darum ging, auf der Grundlage der modernen Analysesoftware von Seeq ein Programm zur statistischen Auswertung aller beim Betrieb eines Kanalsystems auftretenden Vorkommnisse zu entwickeln.

Analyse der Daten

Mithilfe der Analyse-Software von Seeq entwickelte und testete Nukon ein neues Archiv- und Berichtsystem, das mit allen bei dem Vorfall in Midway Point im August 2017 gesammelten und gespeicherten Daten gespeist wurde. Dadurch wollte man herausfinden, ob sich mit dem neuen Modell etwaige Verstopfungen schneller erkennen und voraussagen ließen als mit herkömmlichen Methoden.

Durch die verschiedenen Anwendungen von Seeq können Nutzer schnell in den gespeicherten Datenbanken recherchieren und die so gewonnenen Erkenntnisse in andere Programme übertragen. Dies gilt sowohl für das PI System von OSIsoft als auch die Anwendung PHD Historian von Honeywell oder die Anwendung Proficency des Unternehmens GE sowie für relationale Datenbankmanagementsysteme wie SQL Server, Oracle und MySQL.

Dank der in Seeq generierten Zeitreihen müssen Ingenieure nun nicht mehr Stunden und Tage darauf verschwenden, sich mithilfe von veralteten Methoden wie beispielsweise Tabellenkalkulationen einen Einblick in bestimmte Abläufe zu verschaffen. Denn mit der Software von Seeq können Ingenieure die gesammelten und gespeicherten Daten leicht auswerten. Versorgungsunternehmen können ihrerseits auf die so gewonnenen Erkenntnisse zugreifen und diese weiterverwenden.

Durch den Einsatz von Seeq konnte herausgearbeitet werden, dass eine bevorstehende Verstopfung am besten erkannt wird, wenn man von der Zeit zwischen zwei Pumpzyklen ausgeht. Zugrunde gelegt wird also die Zeit, die benötigt wird, bis das Abwasser einen leeren Pumpenbrunnen gefüllt hat und dadurch die Pumpe in Betrieb setzt, um die Pumpstation wieder von Schmutzwasser zu befreien.

Anhand der gesammelten und gespeicherten Daten konnte Nukon die Laufzeiten der Pumpen und die Füllstände der Pumpstationen genau analysieren und so zwei verschiedene Profile erstellen. Unterschieden wird demnach zwischen Zeiten mit hohem und Zeiten mit niedrigem Schmutzwasseraufkommen sowie zwischen Wochenenden und Werktagen. Auch eine für das jeweilige Profil durchschnittliche Laufzeit sowie ein Normfüllstand wurden auf diese Weise definiert.

Sobald eine Abweichung von diesen Normwerten auftritt, lässt sich mit der Seeq-Software in Echtzeit eine bevorstehende Verstopfung vorhersagen. Sollte die Pumpe also einmal nicht nach dem für diese Zeit üblichen Intervall anspringen oder sollte es bei einem hohen Schmutzwasseraufkommen länger dauen, bis die Pumpstation wieder vollläuft, würde dies schon auf eine mögliche Verstopfung hindeuten.

Ergebnisse

Tests haben ergeben, dass die Seeq-Software drohende Verstopfungen schon dreizehn Stunden vor einem etwaigen Rohrbruch erkennt. Wenn die Einsatzkräfte im Außenbereich in Echtzeit auf Störungen im Kanalsystem hingewiesen werden, können viele größere und kleinere Rohrbrüche von vornherein vermieden werden.

Die Seeq-Software arbeitet in Echtzeit. Dabei greift sie auf Betriebszustandsdaten der Pumpe zu, die über SCADA- und Telemetriesysteme übermittelt werden, setzt diese zueinander in Beziehung und berechnet alle Parameter immer wieder neu. Wenn dabei herauskommt, dass es möglicherweise zu einer Verstopfung und damit zu einem Schaden an einem Abwasserrohr kommen könnte, wird eine entsprechende Alarmmeldung generiert. Die Seeq-Lösung ist in das PI-System von OSIsoft integriert, um bereits frühzeitig vor drohenden Störfällen warnen zu können. Warnmeldungen werden direkt an eine zentrale Überwachungsstelle übermittelt und beinhalten auch Seeq-Live-Links. Dadurch kann in Zusammenarbeit mit den Einsatzkräften im Außenbereich innerhalb kürzester Zeit eine Inspektion durch fachkundige Ingenieure erfolgen.

Das Wasserversorgungsunternehmen äußerte sich sehr positiv über das neue Programm, da dieses schnell, kostengünstig und ohne technischen Mehraufwand an den unterschiedlichen Einsatzorten installiert werden kann und einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz leistet.

In den nächsten zwölf Monaten soll das neue System zunächst nur in Midway Point selbst zum Einsatz kommen, um noch an einigen Stellen nachjustieren zu können. Danach soll der Einsatz auch auf Abwasserpumpstationen in Außenbereichen mit strengeren Umweltauflagen ausgedehnt werden.