Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Realizace opatření na Brněnské údolní nádrži

Na jaře 2010 vstoupil do provozní fáze dílčí projekt Realizace opatření na Brněnské údol­ní nádrži. Jeho přípravy sahají do roku 2006, kdy byl zpracován celkový projekt Čisté povodí Svratky. K zavedení technik aerace a destratifikace vody v nádrži a srážení fosfo­ru a sinic na přítoku do nádrže bylo třeba realizovat rozlehlou řídicí a monitorovací síť, v níž se osvědčily mj. automatizační komponenty značky B&R.
 
Cílem projektu Čisté povodí Svratky je obnovit ekologickou rovnováhu v Brněnské údolní nádrži a zastavit masové množení sinic v letních měsících. Pro dosažení požadované­ho stavu jsou vedle ozdravných zásahů v po­vodí Svratky nad Brněnskou údolní nádrží (omezení přísunu živin do nádrže výstavbou čističek odpadních vod, změnami v hospoda­ření v krajině atd.) postupně uskutečňována různá plánovitá opatření přímo v nádrži. Na­příklad v letech 2007 až 2009 bylo obnažené dno nádrže (snížením hladiny vody v nádrži o asi 10 m) letecky vápněno vápenným hyd­rátem a od června do září 2009 brázdila sní­ženou hladinu nádrže loď se speciálním za­řízením pro provzdušňování vody a s techni­kou pro sběr biomasy. Souběžně jsou také do nádrže nasazovány vybrané dravé druhy ryb.
 
Jedním z významných opatření je zavede­ní technik aerace a destratifikace vody v ná­drži a také srážení fosforu a sinic na příto­ku do nádrže. Úlohy s tím spojené zastřešu­je uvedený dílčí projekt Realizace opatření na Brněnské údolní nádrži (dále jen projekt).
 

Technologické zařízení

 
Technologické zařízení, které je v rám­ci projektu třeba sledovat a řídit, se skládá z pěti aeračních a patnácti destratifikačních věží a ze stanice pro dávkování koagulantu. Úkolem věží je zajistit požadované koncent­race rozpuštěného kyslíku v určené hloubce pod hladinou vody v nádrži. Dávkovací stani­ce koagulantu, umístěná na přítoku do nádr­že, zabraňuje vnosu živin (mj. fosforu) a ex­terního zdroje inokula sinic přitékající vodou vhodným dávkováním koagulantu, stanove­ným na základě koagulační zkoušky.
 
Systém pro řízení a sledování uvedených technologických zařízení v rámci projektu do­dala a ovládání, řízení a sledování celku na dálku zajišťuje společnost Redis spol. s r. o.
 

Systém monitorování a řízení

 
S ohledem na velikost vodního díla a roz­místění věží byly vybrány čtyři lokality pro umístění kontejnerů (obr. 1), které jsou vedle kompresorové stanice, zajišťující dostatečný přísun vzduchu do věží, vybaveny také roz­váděči pro napájení aerátorů a řídicím systé­mem. Vzhledem k tomu, že jde o nepřetržitý provoz bez obsluhy s velkými požadavky na spolehlivost, byl zvolen řídicí systém od firmy B&R, který je spolehlivý a cenově dostupný.
 
Ve dveřích každého z rozváděčů je osa­zen řídicí systém PowerPanel PP45 od firmy B&R se 6" dotykovým displejem, který nejen lokálně zajišťuje přehled o řízeném technolo­gickém zařízení, ale umožňuje také ovládat jednotlivé věže v dané skupině a nastavovat hodnoty parametrů pro řízení. Provozní sig­nály jsou k řídicímu systému připojeny přes I/O moduly B&R řady X20 prostřednictvím integrovaného rozhraní X2X-link (obr. 2).
 
Všechny čtyři kontejnery jsou navzájem propojeny přes integrované ethernetové roz­hraní bezdrátovou sítí WiFi do lokální sítě, která je připojena k internetu.
 
Pátou, samostatnou lokalitou je stanice pro dávkování koagulantu na přítoku do nádrže. Tento systém zajišťuje kontinuální dávkování síranu železitého v závislosti na okamžitém průtoku v řece, který je pravidelně aktualizo­ván podle údaje na serveru Českého hydro­meteorologického ústavu (ČHMÚ) a přenášen do řídicího systému. Z důvodu členitosti teré­nu a velkých přenosových vzdáleností nelze k připojení tohoto kontejneru použít siť WiFi. Proto je použito připojení k internetu prostřed­nictvím sítě GSM/GPRS mobilního operátora.
 
Kontejnery komunikují se vzdáleným serverem přes zabezpečené rozhraní VPN (Virtual Private Network).
 
Celkové uspořádání řídicí sítě je sche­maticky ukázáno na obr. 3. Veškeré přená­šené údaje jsou opatřeny časovou značkou a jsou shromažďovány na vzdáleném ser­veru umístěném v sídle společnosti Redis v Brně. Operátorovi tak systém poskytuje nejen informace o aktuálním stavu, ale také historické údaje o provozu technologické­ho zařízení (časové průběhy, události, vý­stražná hlášení). Webové vizualizační pro­středí tvoří několik zobrazení. Základní je zobrazení přehledového schématu technolo­gického zařízení jako celku včetně základ­ních údajů z jednotlivých technologických objektů. Podrobnější údaje o stavu jednotli­vých kontejnerů lze zobrazit po jeho výběru. Detailní zobrazení obsahují všechny měře­né, provozní a poruchové stavy a umožňují volit provozní režimy a zadávat hodnoty ří­dicích parametrů.
 
Základním přínosem použitého uspořádá­ní je dostupnost všech údajů odkudkoliv za použití jen samotného webového prohlížeče. Zobrazované informace jsou filtrovány v zá­vislosti na úrovni přístupových práv přihlá­šeného operátora.
 

Osvědčené řešení

 
Systém pro řízení a sledování chodu aeračních věží a dávkovací stanice reali­zovaný v rámci dílčího projektu Realizace opatření na Brněnské údolní nádrži byl na základě dlouholetých zkušeností s řízením a monitorováním rozlehlých technologic­kých zařízení navržen tak, aby vše mohlo být kompletně spravováno na dálku přímo ze společnosti Redis. Ke správě na dálku se používá internet s využitím zabezpečené­ho protokolu VPN. Tak lze zákazníkovi za­jistit rychlý servis a podporu při minimál­ních nákladech. Celý systém je provozován v nepřetržitém pracovním režimu, a proto je využíván i systém varovných zpráv roze­sílaných prostřednictvím elektronické poš­ty a zpráv SMS.
 
Projekt, a tím i samotný řídicí systém vstoupily do provozní fáze v květnu 2010, kdy byl, již při běžné provozní úrovni hladiny v nádrži, zahájen provoz aerátorů. V červnu následovalo první ošetření přítoku do nádrže síranem železitým. Systém splňuje všechny požadované úlohy bez závad. Letos je v rámci projektu naplánován začátek provozu aerač­ních věží a dávkování koagulantu na přítoku do nádrže během května.
Ing. Milan Pek,
Redis spol. s r. o.
 
Obr. 1. Rozmístění technologického zařízení a řídicích kontejnerů na Brněnské údolní nádrži v rámci projektu Čisté povodí Svratky
Obr. 2. Příklad instalace I/O modulů B&R řady X20 v řídicím rozváděči (vpravo nahoře)
Obr. 3. Schéma řídicí sítě technologických zařízení instalovaných na Brněnské údolní nádrži