Modern afvalwater beheer

Transcriptie

1 Eenvoudiger dan u denkt! Kenmerken: Onafhankelijke leverancier Breed scala aan technieken Toepassen van standaarden Moderne communicatie Open protocollen (IEC) Internet en webtechnologie Projectleiding ISO9001:2000 gecertificeerd De zorg voor ons milieu en de problemen met de berging en transport van afvalwater hebben geleid tot meer aandacht voor het automatiseren en beheer van afvalwaterstelsels. Toenemende problemen door hevige regenval heeft deze aandacht alleen maar versterkt. Een nauwkeurige controle op het functioneren van rioolstelsels en een betere benutting van berging en afvoercapaciteiten door M2M communicatie (machine to machine) zijn enkele aspecten die noodzakelijk zijn geworden. Hoewel het lozingsverbod voorlopig is uitgesteld wordt de druk van de overheid op gemeenten om woningen en kassencomplexen in buitengebieden aan te sluiten op nieuwe of bestaande stelsels steeds groter. Nieuwe technieken vergroten de mogelijkheden om hierop antwoord te geven zodat overstorten en lozen op buitenwater wordt beperkt en afvoercapaciteit en berging beter worden benut. In dit vakgebied heeft Datawatt BV al vele jaren ervaring, niet alleen voor beheer van oppervlaktewater maar ook voor afvalwatersystemen. Bij Datawatt kunt u terecht voor de automatisering van gemalen, de levering van schakelkasten, afstandsbesturing, automatisering, SCADA en rapportage naar management systemen. Moderne communicatietechnieken maken de inzet van RTC (Real Time Control) budgettair steeds aantrekkelijker zodat de capaciteiten van bestaande systemen inzichtelijk gemaakt kunnen worden en daardoor beter benut kunnen worden. Zo kan er zelfs gebruik gemaakt worden van voorspellende software die optimaal inspelen op de te verwachten hoeveelheid regenwater of verdeling van dit regenwater in een bepaalde regio.

2 Toepassen van standaarden Datawatt maakt zoveel als mogelijk gebruik van open standaarden. Binnen het International Electricity Committee (IEC) zag men begin jaren 90 al de noodzaak van standaardisatie en openheid voor afstandsbesturing. Daardoor zijn de protocollen IEC en 104 uitgegroeid tot algemeen geaccepteerde standaarden waarmee onderstations of telemetriestations (remote terminal units) met host systemen communiceren. In het buitenland worden deze standaarden ook in de watermarkt veelvuldig en algemeen toegepast. Naast de uitstekende technische eigenschappen hebben deze protocollen als bijkomend voordeel dat ze specifiek voor afstandsbesturing zijn ontwikkeld, het zijn echte open en gestandaardiseerde, leverancier onafhankelijke protocollen. Naast de IEC protocollen mag niet onvermeld blijven dat ook Modbus en DNP3.0 zich tot standaarden hebben ontwikkeld. Van Modbus zijn echter vele varianten beschikbaar zodat meestal op applicatie niveau aanpassingen gemaakt of ingesteld moeten worden. DNP3.0 is ook een belangrijke standaard die vooral in Noord- en Zuid-Amerika wordt gebruikt. In Europa ligt het accent voor 90% op de IEC protocollen. Datawatt heeft dan ook al vanaf 1994 gekozen voor de IEC protocollen. Vanaf dat moment is ons streven naar standaardisatie alleen maar gegroeid en is een verdere standaardisatie in de markt in volle gang. Op het gebied van programmering voor onderstations is de IEC open PLC standaard uit de PLC wereld door Datawatt BV overgenomen. Het programmeren is eenvoudig door de gebruiker of installateur uit te voeren terwijl investeringen in programma s hun waarde blijven behouden door de overdracht van software tussen verschillende systemen. Onderstations zijn bovendien meestal modulair van opbouw. Kant en klare 1-, 2- of 3-pomps opstellingen kunnen later eenvoudig worden uitgebreid. Een vrije keuze tussen pomp en telemetrie is dan ook te maken. In de software wordt bovendien veelvuldig gebruik gemaakt van functiebouwstenen die als standaard in de software worden opgenomen. Gemalen automatiseren Eén van de kerntaken van Datawatt is de automatisering van gemalen en de levering van daarop toegesneden gemaalcomputers en software. Gemalen kennen vele standaard functies die altijd voorkomen en ze lenen zich dan ook bij uitstek voor standaardisatie van besturingsfuncties. Door de jaren heen heeft Datawatt voor honderden gemalen apparatuur geleverd en met de introductie van de D05 kan van deze expertise gebruik worden gemaakt door de aanschaf van goedkope programma s voor 1, 2 en 3 pomps gemalen. De PLC software is geprogrammeerd en gedocumenteerd in overdraagbare IEC standaard zodat eventuele investeringen hun waarde voor de toekomst behouden en ook op andere PLC s gebruikt kunnen worden. Niet alleen de kleinere gemalen laten zich met een D05 automatiseren maar ook de grote tot zeer grote eindgemalen in stedelijke gebieden zoals het gemaal Marconieweg van de gemeente Schiedam met 3 RWA pompen (5kV) en 4 DWA pompen. Naast de communicatie met host systemen kan de D05 ook lokaal procespresentaties verzorgen door koppelen met intelligente display systemen.

3 De D05 beschikt ook over gedistribueerde I/O via een CAN bus zodat de bedrading voor I/O signalen in grote gemalen beperkt kan worden tot de specifieke schakelkast van bijvoorbeeld een pomp. Het transport van de signalen loopt dan via een 2-draads verbinding naar de Master Control Unit. Op één D05 kunnen meer dan 1000 I/O signalen worden aangesloten en daarmee kunnen zware automatiseringstaken worden uitgevoerd. Bergbezinkbassins Voor de berging van overtollig afvalwater worden steeds meer bergbezink voorzieningen gebouwd, soms zijn het grote betonnen bakken of het bestaat uit een lange buis van grote diameter. Ze zijn bijna allemaal opgebouwd uit een interne en externe overstortdrempel, één of twee ledigingspompen, een spoelpomp of straalpomp en een onderstation voor de automatisering en metingen. Daarnaast heeft ieder bassin zo zijn eigen ontwerpdetails en instrumentatie. Metingen van flow, debiet, dagdebiet, interne en externe overstorten zijn gebaseerd op complexe berekeningen die naast de automatiseringstaken door het onderstation worden uitgevoerd. Bovendien moeten de gegevens gelogd worden zodat ze later deel kunnen uitmaken van de rapportage. Een Datawatt D05 onderstation neemt al deze complexe taken voor zijn rekening met gebruikmaking van de standaard functiebouwstenen. Hierdoor worden de kosten van de nieuwbouw van de schakelkast en het later toevoegen van een meting, pompsysteem of berekening goedkoper. Datawatt kan de programmering uitvoeren en zorgdragen voor de complete instrumentatie en begeleiding van het project. Overstortmetingen Het beperken van overstorten en het meten van de hoeveelheid overgestort water worden steeds belangrijker vanwege de zorg voor ons milieu die door waterschappen wordt vertaald in steeds strengere regels en voorschriften. Daarom moet er veel meer gemeten en geregistreerd worden. Een overstortmeting bestaat uit een daarvoor geschikte nauwkeurige niveauopnemer, een overstortdrempel en een datalogger. Hij hoeft alleen maar in werking te treden wanneer er een overstort dreigt te komen, tijdens, en een beperkte tijd daarna. Voor het berekenen van de overstort dienen een aantal parameters bekend te zijn en moeten voldoende metingen met hoge nauwkeurigheid worden uitgevoerd. Aan al deze eisen kan door de Datawatt apparatuur worden voldaan. Drukriolering besturen De pompputten van een drukriolering laten zich goed besturen vanuit het tussengemaal waar een D05 is opgesteld. De D05 communiceert met de pompputten via de voedingskabel, een speciaal gelegde vaste lijn of via radio communicatie. De pompput-units kunnen eenvoudige lokale besturingen zijn van bijvoorbeeld HiTechnologies of eenvoudige I/O units die verder geen intelligentie hebben en daarom remote bestuurd worden vanuit het tussengemaal. Wanneer de capaciteit van de persleiding beperkt is, is het in sommige gevallen noodzakelijk dat de huis- en bedrijfsaansluitingen met eigen meet- en besturingsapparatuur uit te rusten. Dit is niet alleen nodig om de lokale besturing te verzorgen maar ook de centrale besturing het lokale programma te laten beïnvloeden zodat de afvoer van de persleiding optimaal kan worden benut. In dit geval kan de kleinste D05 als gemaalcomputer ingezet worden. Deze unit heeft binnen de afmetingen van 120 x 120 mm 8 digitale ingangen, 3 digitale uitgangen en 4 meetingangen aan boord zodat ze zelfs in de kleinste kasten kunnen worden gebouwd.

4 Grondwatermetingen Stijgend grondwater, kwelwater, drangwater en teveel bebouwd oppervlak beperken de natuurlijke berging van regenwater in de bodem. Daarnaast hebben de vermindering van grondwaterverbruik en natuurbeheer effecten op grondwaterstanden. Daarom wordt op steeds meer plaatsen in Nederland grondwater monitoring toegepast. Metingen worden anders dan in het verleden nu meestal automatisch uitgevoerd door sensoren in peilbuizen die met een datalogger zijn verbonden. Het op afstand uitlezen kan doormiddel van GSM of SMS communicatie. Omdat het aanbrengen van een netvoeding dikwijls niet mogelijk is moet de apparatuur op batterij of zonnecel kunnen werken. Voor het uitvoeren van grondwatermetingen maakt Datawatt gebruik van apparatuur van derden waarmee met bijvoorbeeld TelDas gecommuniceerd kan worden. Schakelkasten Besturing- en meetinstallaties worden door Datawatt in allerlei maten en uitvoeringen ontworpen en gebouwd. De kasten worden zodanig opgezet dat zij turnkey voorgeprogrammeerd en klaar zijn voor installatie in het veld. Meetapparatuur, sterdriehoek schakelaars, frequentie omvormers etc. Het kan allemaal geleverd worden en in één behuizing tot een complete voedings- en schakelinstallatie samengebouwd worden. De compacte afmetingen van de D05 zorgen er natuurlijk voor dat de grootte van de kasten daardoor zeker niet nadelig beïnvloed worden. Soms kunnen zelfs zeer kleine kasten toegepast worden. Moderne communicatie technieken Bij Datawatt kunt u terecht voor alle mogelijke communicatietechnieken. Belangrijk voor moderne netwerken zoals glasvezel, Ethernet en GPRS zijn het gebruik van geschikte protocollen die op TCP/IP gebaseerd moeten zijn. De kosten van communicatie kunnen net als het onderhoud onderling sterk verschillen en kunnen zwaar wegen in de totale kosten van eigendom die voor de gebruiker uiteindelijk de doorslag zullen geven. Datawatt kan u hierin adviseren. SMS SMS (Short Message Service) heeft zich ontwikkeld tot een veelzijdig medium ook in de meet- en meld systemen van technische automatiseringssystemen. Er kunnen niet alleen alarmen en meldingen mee verstuurd worden maar ook gelogde metingen en bedrijfsuren. De berichten kunnen worden verzonden naar een mobiele telefoon, een website of naar een centraal systeem. Het nadeel is dat er geen goede tweerichting communicatie mogelijk is. SMS leent zich voor korte berichten die af en toe, weliswaar regelmatig, verstuurd worden. Voor grote hoeveelheden data is dit medium te duur.

5 GSM De vertrouwde kieslijn van de KPN is in veel gevallen verdrongen door GSM (Global System for Mobile communication) dat goedkoper en vooral efficiënter kan worden geïnstalleerd. Het is een eenvoudig en goedkoop medium vooral wanneer gebruik wordt gemaakt van speciale data-abonnementen. GSM is bij uitstek het medium voor offline M2M communicatie zoals gelogde gegevens op te halen en om commando s en instellingen over te brengen. Als er niets bijzonders aan de hand is wordt meestal één keer per dag met het onderstation gecommuniceerd om de laatste gegevens op te halen en om te controleren of het onderstation nog goed functioneert. In geval van calamiteit moet het onderstation zelf initiatief kunnen nemen om een alarm door te geven terwijl het voor de operator mogelijk moet zijn een monitor verbinding te leggen zodat het proces in real time gevolgd kan worden. GPRS Met GPRS (General Packet Radio Service) heeft de gebruiker de mogelijkheid om zijn netwerk uit te breiden tot in het veld en kan een vrijwel continue verbinding opzetten met onderstations. Daarvoor is nodig dat men centraal toegang krijgt tot het netwerk van de GPRS aanbieder. GPRS is niet zo eenvoudig toe te passen als GSM maar heeft grote voordelen omdat tot en met het onderstation TCP/IP communicatie kan worden toegepast. De verbinding is niet alleen veel sneller dan bij GSM maar kan ook continue in bedrijf zijn. Zodra het centrale systeem een verbinding heeft opgebouwd kan continue gecommuniceerd worden. Een ander voordeel is dat men alleen betaalt voor de hoeveelheid data die wordt verstuurd en niet zoals bij GSM voor de tijd dat de verbinding open staat. Het is daarom van belang dat men kiest voor een goed protocol, bij voorkeur niet voor een master - slave protocol zoals IEC101 of een scan protocol zoals Modbus maar bijvoorbeeld IEC104 dat in alle facetten op TCP/IP is gebaseerd en gebruik maakt van ontvangstbevestiging van individuele pakketjes. Het verpakken van seriële protocollen zoals Modbus in TCP/IP is een manier om over GPRS te communiceren maar dit leidt tot duurdere communicatie. ADSL Door de komst van ADSL (Asynchroneous Digital Subscriber Link) wint de ouderwetse telefoonlijn weer aan interesse. Voor aantrekkelijke prijzen kan deze lijn met ADSL worden uitgerust zonder dat betaalt hoeft te worden voor het gewone telefoonabonnement. Dat geldt niet alleen voor stedelijke gebieden maar dikwijls ook al voor het landelijke gebied. Met ADSL kan men via VPN (Virtual Private Network) technieken een eigen netwerk met onderstations opbouwen. Daarmee ontstaat een snelle op TCP/IP gebaseerde verbinding tussen onderstations en centrale applicatie. In principe is ADSL zeer betrouwbaar, de kosten dient men af te wegen tegen bijvoorbeeld GPRS en andere communicatie media. Voor zware applicaties bijvoorbeeld om zuiveringsinstallaties te koppelen met een centraal systeem is ADSL een uitkomst. Radio In Nederland kan men conform de Europese richtlijnen gebruik maken van vrije radio frequenties. De introductie van hot spots en draadloze netwerken zijn daar de resultaten van. Ook voor toepassing in industriële projecten is inmiddels veel apparatuur op de markt gekomen. Een nadeel van de toegelaten frequenties en uitgangsvermogen (10 tot 100 mw) is het beperkte bereik dat sterk samenhangt met de hoogte van de antenne. Dit neemt niet weg dat radio zich voor projecten met een geografisch beperkte verspreiding goed laat toepassen. Bovendien kan men doormiddel van repeating (herhalen) netwerken aan elkaar koppelen. Voorbeelden van toepassing zijn de besturing en regeling van drukriolering of aansturen van achterliggende gemalen. Het grote voordeel van vrije radio is dat er geen communicatie kosten aan verbonden zijn, de snelheid is zeer goed (typisch 9600 bps.) en de radio s kunnen serieel, bijvoorbeeld op een D05, worden aangesloten. Communicatie over 230/400 VAC voedingskabel Rioolgemalen hebben spanning nodig om te werken, er ligt dus een voedingskabel die gebruikt kan worden voor communicatie. Men spreekt in dit geval over PLC of Power Line Communication. Veelal wordt hiervoor het zg. LON protocol gebruikt. Na jaren van experimenteren en proefprojecten is aantrekkelijk geprijsde apparatuur op de markt gekomen waarmee projecten voor drukriolering uitgevoerd kunnen worden.

6 Communicatie over voedingskabels hebben ook hun beperking. Zo is de te overbruggen afstand beperkt en zijn transformatoren in het elektriciteitsnet natuurlijke barrières waarlangs geen communicatie mogelijk is. Verder kan assimilatie verlichting van tuinders behoorlijke storing veroorzaken. Op lang gerekte voedingsleidingen met weinig andere aansluitingen kunnen behoorlijke afstanden tot enkele kilometers overbrugd worden. De communicatie snelheid is beperkt, het gaat hierbij om enkele berichten per seconde. Alarmeren en doormelden Het bewaken van kritische onderdelen van een stelsel wordt steeds belangrijker. Wanneer een gemaal in storing is of een berging dreigt over te lopen dient dit zo snel mogelijk gemeld te worden. Dit kan door middel van alarmmelders zoals de D24 of onderstations zoals de D05. Melding kan plaatsvinden direct naar een GSM toestel, semafoon of naar een centraal systeem zoals bijvoorbeeld TelDas. Wanneer veel objecten bewaakt moeten worden is een centraal doormeldsysteem een efficiënte manier om alarmen door te melden en te beheren. Met de doormeldmodule van TelDas kunnen ook complete wachtdiensten met roosters worden samengesteld. De moderne manier van doormelden gaat meestal via SMS berichten hoewel semafoonnetwerken nog niet uitgediend zijn. De laatst genoemde netwerken hebben een betere bereikbaarheid en wanneer berichten op de centrale afgeleverd worden, wordt de goede ontvangst bevestigd. De SMS centrale bevestigt niet de goede ontvangst maar zal het bericht voor een bepaalde tijd bufferen en het bericht afleveren zodra het GSM toestel zich weer op het netwerk meldt. Beleidsrapportage Meten is weten, automatiseren is managen en rapportage is beheren. Zonder efficiënte rapportage is beleid en controle op het beleid nauwelijks uit te voeren. Het nemen van maatregelen, investeringen en periodiek onderhoud moeten resulteren in minder storingen, minder overstorten of een verbeterde afvoer. Het is verder goed te weten dat alle door Datawatt opgeslagen informatie beschikbaar wordt gesteld in standaard databases die door de gebruiker vrij benaderd kunnen worden. Koppelingen naar bestaande informatiesystemen zijn mogelijk zonder dat daarbij de onafhankelijkheid van het telemetriesysteem wordt aangetast.

7 Natuurlijk moet het mogelijk zijn om van historische gegevens snel trends en grafieken maar ook rapporten uit te draaien. Dit is van belang bij storingsonderzoek en rapportage van individuele gemalen, overstorten of afvoeren. Het automatisch genereren van, van te voren gedefinieerde rapporten over vastgestelde periodes is mogelijk. Er zijn vele andere mogelijkheden waarbij volledig internet of intranet georiënteerde rapportage software door Datawatt kan worden ingezet. Real Time Control Real Time Control betekent in afvalwaterprojecten het zonder vertraging besturen van processen en gemalen die bijvoorbeeld op één persleiding of riool lozen. Dit wordt gedaan om bergingsmogelijkheden beter te benutten en om de afvoer over een bepaalde periode uit te smeren. Real Time Control kan worden uitgevoerd door een onderstation dat als master functioneert van een groep slave stations of centraal door een SCADA oplossing. Voorwaarde om RTC uit te voeren is de directe beschikbaarheid van meetinformatie en de mogelijkheid om snel pompen in of uit te schakelen. De keuze voor het communicatie medium en protocol is daarbij van groot belang. D01 en D05 onderstations zijn geschikt om op basis van de krachtige PLC software deze regelingen met een aantal slaves uit te voeren. Bovendien kunnen op basis van de Datawatt software centrale RTC systemen worden gebouwd. Centrale systemen Uiteindelijk komen alle gegevens tezamen in een centraal computer systeem. Hoe een dergelijk computer systeem er uit ziet en wat er allemaal mee gedaan wordt is sterk afhankelijk van de gewenste functies van de eindgebruiker. Datawatt heeft vele mogelijkheden in huis om kleine en grote systemen te kunnen leveren en opzetten. Bovendien kunnen de Datawatt onderstations in de meeste gevallen ook met systemen van derden communiceren zodat de gebruiker of System Integrator niet aan Datawatt is gebonden. Aan de andere kant is de software van Datawatt geschikt om met onderstations van derden zoals T-Box, TMX, Flygt en Observator te communiceren. Datawatt zelf levert software voor de volgende oplossingen: WinCoach Suite: WinCoach is de productgroep waarin modern gestructureerde programma s voor communicatie en beheer van telemetrie en telecontrole systemen zijn ondergebracht. Deze software modules kunnen zowel onafhankelijk als in combinatie met elkaar worden gebruikt. WinCoach software kan worden ingezet voor diverse centrale systemen tot en met tienduizenden I/O signalen. De software is geschikt voor communicatie met verschillende telemetrieprotocollen en biedt open interfaces voor host applicaties van derden. TelDas: Voor telemetrie & data-acquisitie. Dit software pakket is bedoeld voor grafische presentatie en rapportage van onderstations en andere meetapparatuur in het veld. Het is beschikbaar voor kleine en middel grote systemen variërend van 200 I/O punten tot I/O punten. Het is een complete oplossing waarmee veel projecten in de watermarkt en infrastructuur kunnen worden beheerd.

8 Adroit Technologies producten: Voor de bouw van grotere centrale systemen maakt Datawatt al jarenlang gebruik van de producten van Adroit Technologies uit Zuid-Afrika. De producten blinken uit door hun modern ontwerp, openheid, betrouwbaarheid en ondersteuning. Met deze producten kunnen krachtige centrale oplossingen gerealiseerd worden die zich met de grootste systemen in de markt kunnen meten. Krachtig in presentatie en koppelingen met andere informatie bronnen zoals Meteo, Rijkswaterstaat en andere beschikbare databases. De volgende producten worden toegepast: - ADROIT Open Automation Technology: Krachtige SCADA software voor bewaken, alarmeren, bedienen, informatie verzamelen en automatiseren. Bestaat uit servers en clients die verspreid in een netwerk kunnen voorkomen maar in één systeem werken. - VIZNET Industrial Information Portal: Dit product is in staat om op een geavanceerde manier gegevens uit diverse databronnen (op netwerk, intranet of internet) te verzamelen, te manipuleren, te presenteren en om processen zowel administratief als technisch aan te sturen. - HOPUS Web based reporting: Uit diverse bronnen gegevens putten, samenstellen, rapporten en grafieken maken. Ze kunnen automatisch of handmatig worden gegenereerd en via internet in diverse formaten zoals Excel, HTML en PDF worden gedistribueerd. Het project dat Datawatt uitvoert voor Waterschap Hunze en Aa s is een goed voorbeeld van een integraal hoofdpost systeem waarin deze software wordt gebruikt om informatie en besturingen voor afvalwater- en oppervlaktewater objecten in één systeem samen te brengen. Bezoekadres: Tukseweg 128d, 8331 LH Steenwijk, Postadres: Postbus 119, 8330 AC Steenwijk. Nederland Tel: +31 (0) Fax: +31 (0) info@datawatt.nl Website: Uitgave November 2005, Versie 1.7 Wijzigingen voorbehouden