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.