Eine möglichst perfekte Versorgung seiner Abnehmer ist der Idealzustand für jeden Dienstleister in der Wasserwirtschaft. Dabei haben alle Kunden dieselbe gute Nutzungserfahrung, die Betriebskosten sind unter Kontrolle und der Wartungsaufwand beschränkt sich auf ein Mindestmaß. Der Schlüssel zum Erfolg liegt hierbei in der Anwendung von Automatisierungstechnik. Nur indem Pumpstationen, Ventile und die Instrumentierung mit einer Steuerungsplattform vernetzt werden, kann für das optimale Zusammenspiel aller Ressourcen gesorgt werden.
Die Automatisierung ist Teil eines insgesamt zunehmenden Digitalisierungsbedarfs des Marktes und verbessert Steuerbarkeit und Effizienz. In der Praxis werden hierfür Anlagen und Geräte über ein intelligentes Netzwerk verknüpft, sodass eine Software für die Koordination aller automatisierten Komponenten eingerichtet werden kann. Intelligente Geräte wie Frequenzumrichter und SPSen liefern im Zusammenspiel mit der Sensorik Daten und Feedback für eine detaillierte Visualisierung des gesamten Netzwerks oder Systems und ermöglichen eine präzise Steuerung in Echtzeit.
Wasserverluste reduzieren
Aquatoria von Mitsubishi Electric bietet bereits all diese Vorteile für den optimalen Betrieb. Die Lösung wurde speziell für die Wasserwirtschaft entwickelt und trägt durch die präzise Regelung des Systemdrucks dazu bei, eine optimale Qualität in der Wasserversorgung zu gewährleisten und Wasserverluste im gesamten Versorgungsnetz zu reduzieren. Hierdurch steigert sie die Betriebseffizienz und senkt die Gesamtbetriebskosten für Versorger auf ein Minimum.
Aquatoria kann so konfiguriert werden, dass Unwirtschaftlichkeiten beim Betrieb der Anlage erkannt werden. Die Lösung ist in der Lage, Pumpstationen automatisch zu optimieren, während gleichzeitig der Druck kontrolliert und dem jeweiligen Bedarf angepasst wird. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung des Energieverbrauchs. Durch die kontinuierliche Anpassung der Pumpleistung an die jeweils aktuelle Verbrauchernachfrage werden hohe Spitzendrücke vermieden. Die Verteilernetze werden dadurch entlastet und die Anzahl ungeplanter Wartungseinsätze gesenkt.
Künstliche Intelligenz im Spiel
Aquatoria basiert auf sogenannten hybriden Netzen, die Algorithmen von klassischen selbstlernenden Netzwerken mit „Fuzzy Logik“-Algorithmen zu einem automatisierten System kombinieren. Mittels solcher künstlichen Intelligenz (KI) gewährleistet beispielsweise das Modul zur adaptiven Steuerung – eines von insgesamt sechs Modulen – eine hochentwickelte Prozessvorhersage. Die in realisierten Applikation gesammelten Erfahrungen bestätigen, dass sobald mehrere Variablen im Spiel sind, mittels Aquatoria bessere Resultate erzielt werden konnten. So wurde bei einer Anlage bestehend aus mehreren Bohrlochpumpen, die in eine Pipeline einspeisen, eine Harmonisierung durch die „Fuzzy Logik“-Algorithmen von Aquatoria erreicht, in Verbindung mit einer durchschnittlichen Energieeinsparung von 15 %.
Echtzeitdaten erforderlich
Ein effizientes Management des gesamten Wasserverteilungssystems funktioniert nur, wenn relevante Wasser- und Prozessdaten in Echtzeit vorliegen. Wenn es um die Optimierung von Energieverbrauch, Wasserverlusten oder Asset Management geht, ist ein optimal strukturiertes Kommunikationssystem zwischen dezentralen Stationen und dem Kontrollraum ein wichtiges Element der dezentralen Leittechnik. Automatisierte Überwachungsprozesse und Berichte entlasten dabei das Personal der Wasserversorger von monotonen manuellen Analyseaufgaben und schaffen Kapazität für initiative Verbesserungen.
Auch hierfür bietet Aquatoria die notwendigen Strukturen. Basierend auf Mitsubishi Electric Scada ermöglicht es eine flexible Anpassung an spezifische Kundenanforderungen. Für den Bediener werden alle Informationen auf übersichtlichen grafischen Benutzeroberflächen (Graphical User Interfaces/GUIs) sowie im Leitstand dargestellt. Sie lassen sich dabei einfach und schnell modifizieren, sofern Änderungen der Infrastruktur abzubilden sind. Auf einer interaktiven Karte lokalisiert das integrierte Geomodul die jeweiligen Standorte der Anlagen und unterstützt den Bediener bei deren Verwaltung und Steuerung.
Neben dem Geomodul und dem KI-basierten adaptiven Steuerungsmodul integriert Aquatoria vier weitere Softwaremodule. Unter anderem handelt es sich hierbei um ein Konfigurationsmodul, um bestehende Anlagen zu bearbeiten und vorkonfigurierte Objekte einfach zu implementieren. Außerdem gibt es ein Pumpenauswahlmodul, um die installierten Pumpen anhand unterschiedlicher Betriebsarten zu bewerten sowie Energieeffizienz und Lebensdauer aufeinander abzustimmen. Ein weiteres Modul führt eine automatische Online-Analyse der Pumpstationen sowie des Versorgungsprozesses durch und dient somit der allgemeinen Überwachung. In Verbindung mit dem Infrastruktur-Diagnosemodul lassen sich Probleme im Kommunikationsnetzwerk ermitteln sowie alle relevanten Steuerungs- und Antriebsparameter sichern.
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