Článek ve formátu PDF je možné stáhnout
zde.
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