NEMECKO/ALBSTADT: AKO TELEMETRIA VÝRAZNE ZNIŽUJE NÁKLADY NA DETEKCIU ÚNIKU

1. Albstadt región sa rozprestiera cez 3 údolia so 400m rozdielom nadmorskej výšky

» Stiahnuť Prípadovú štúdiu v PDF

Miesto

Albstadt je mesto ležiace v juhozápadnom Nemecku, asi 80 km južne od mesta Stuttgart. Albstadtwerke je spoločnosť zaoberajúca sa distribúciou pitnej vody, zemného plynu a elektriny v tomto regióne. Okrem správy a údržby miestnej distribučnej vodovodnej siete v Albstadte, Albstadtwerke prevádzkuje a udržiava aj sedem distribučných sietí zemného plynu a elektrickej energie.

Albstadtwerke disponuje 80 zamestnancami pre celú údržbu a výstavbu jej sietí a zariadení. Spoločnosť má určenú podniková politiku na mnoho rokov dopredu, priebežne hodnotí aktuálnu metodiku a zavádza nové inovatívne metódy detekcie únikov.

Obrázok 2. Typická vápencová pôda

Výzva

Obrázok 1 ukazuje polohu Albstadt-ského regiónu, ktorý je rozložený na troch údoliach a má prevýšenie 400 m. Toto geografické rozloženie krajiny vytvára rad operatívnych výziev, vrátane:

  • Vysoký Počet Rôznych tlakových pásiem:
  • Veľké dĺžky privádzačov
  • Veľké vzdialenosti pre pracovníkov údržby pri spravovaní siete

Približne 50% vody pochádza z nášho zdroja surovej vody, ktorá je spracovávaná v niekoľkých etapách v našich úpravovniach vôd na výrobu vysoko kvalitnej pitnej vody. Ďalších 50% je kupovaných od troch rôznych dodávateľov. Nachádzame sa asi 80km od jazera Constance, ktoré je jedno z najväčších jazier Európe.

Naša hodnota vody nefakturovanej je 20% (500,000 kubických metrov), ktorej percentuálna hodnota vzrástla za posledných 5 rokov o10%. Toto percentuálne navýšenie je ale spôsobené 50%-ným poklesom celkovej dodávanej vody; naše straty vody sú konštantné.

Hlavnou zložkou zeminy je vápenec, čo znamená, že takmer žiadny únik nie je viditeľný na povrchu, zemina je drenážna a poruche poskytuje dobré odvodnenie. Mali sme obrovské úniky 25 l/s, ktorá mizli pod zemou(obrázok 2). Naše prvé vyhľadávanie bolo v zóne Braunhartsbergej nádrže. Táto zóna sa skladá z 52 km potrubia pozostávajúcej z liatiny, UPVC a tvárnej liatiny a obsahuje väčšinu faktorov, ktoré spôsobujú sťaženie detekcie únikov.

Obrázok 3. Inštalácia prietokomeru.
Obrázok 4. Inštalácia snímača šumu, opakovača a komunikačnej GPRS ALFA stanice

Inovácie

Naším prvým krokom bolo nainštalovanie nainštalovanie pritokomeru na rezervoár. Dáta z neho boli zasielanéna dispečing a každý deň boli sledované minimálne nočné prietoky, či nedošlo k ich nárastu.To je zobrazené na obrázku 3.

Na presné dohľadanie úniku bol použitý korelátor a pôdny mikrofón. Tieto zariadenia sme používali mnoho rokov a zistili sme, že iba snímače s rádiovou komunikáciou môžu byť použité efektívne. Snímače zvuku sú namontované priamo na potrubí magnetickým pripojením umožňujúcim dobrý zvukový záznam. V takejto veľkej oblasti trvá dvojčlennej posádke často až 5-10 dní vyhľadanie poruchy a každodenne pri tom najazdia množstvo kilometrov.

Ďalším krokom bolo rozdelenie celej oblasti na menšie okrsky opatrené vodomerom, čo umožnilo lokalizovanie poruchy na menšej ploche a znížiť tak potrebný čas na vyhľadanie úniku.

Nemerali sme a neanalyzovali celkový tok v čiastkových oblastiach, len sme hľadali významné zmeny pri každodennom vodnom toku na lokalizáciu miesta úniku.

Obrázok 5. Braunhartsbergé tlakové pásmo v Zonescan net softwary.

Náš ďalší krok - optimálne riešenie?

Vyššie popísaným systémom sme boli schopní dosahovať lepšie výsledky. Avšak aj tak bolo potrebné zozbierané dáta prenášať do kancelárie, podrobiť ich detailnej analýze a po nej vyslať pátrackú skupinu na presné dohľadanie miesta poruchy pred začatím opravy.

Vďaka našej geografickej situácii sme strácali množstvo času chodením do kancelárie kvôli vyhodnoteniu dát a následne cestou späť do terénu na presné dohľadanie poruchy.

Preto sme sa rozhodli zaviesť systém, ktorý prenáša údaje každý deň priamodo kancelárie, znížiť dobu odozvy a čas strávený cestovaním.

Snímače šumu sú osadené na sieti ako predtým, zaznamenávajú hladiny hluku. Ak dôjde k prekročeniu vopred stanovených limitov , snímač posiela alarm priamo na dispečing. Každý snímač komunikuje s opakovačom pomocou rádiového spojenia. Všetky opakovače sú pri zbere údajov v kontakte so zberačom údajov(ALFA) pomocou rádia a cez GPRS sieť sú údaje odosielané na server. Následne k nim máme okamžitý prístup a môžeme ich vyhodnotiť.

Pomocou vyhodnocovacieho softvéru je v mapovom podklade možné určiť presnú polohu každého snímača a vytvorenie vzťahu k jeho susedným snímačom. Táto skutočnosť umožňuje priamu súvislosť medzi snímačmi a teda aj pomerne presné stanovenie miesta úniku.

Inštalácia bola rýchla a ekonomická bez nutnosti štrukturálnych zmien v distribučnom systéme.

80 snímačov, 42 opakovačov a 2 Zonescan ALPHA stanice boli osadené v Braunhartsbergej tlakovej zóne a zabezpečujú plne automatický monitoring celej oblasti pozostávajúcej z 52km potrubného systému.

Posúdenie

  • Spoľahlivosť: našli sme veľmi dobré zariadenie, bez nutnosti inštalácie antény nad terénom.
  • Životnosť batérie: pôsobíme v teplotnom rozsahu od –30 ° C v zime do 30 ° C v lete. V priebehu12 mesiacov prevádzky Zonescanu, sa nevyskytli žiadne problémy

Vyhodnocovacia platforma

Dáta sú odosielané na webserver, kde je pomocou hesla možné vojsť do vyhodnocovacieho softvéru. Tu sú mapové podklady, grafy šumov, frekvenčné spektrá zvukov a korelačné krivky. Obr. 5 ukazuje ako sú tieto údaje zobrazované: zelené, oranžové a červené body sú snímače. Zelená farba znamená, že v blízkosti snímača sa nenachádza žiadny únik, oranžová signalizuje možný únik a červená pravdepodobný únik vody. Oranžový krúžok označuje skorelované miesto poruchy.

Snímače je možné zobraziť aj v samostatnom obrázku - to napomáha v lepšej orientácii. Tento konkrétny únik bol identifikovaný z viac ako 15-tich kombinácií snímačov a bol odstránený v rekordne krátkom čase, vyskytol sa 9. februára a už 10. februára bola porucha odstránená.

Dokážeme identifikovať machanické zvuky, čo redukuje premrhaný čas venovaný odhaľovaniu falošných únikov.

Obrázok 6. Spektrálna analýza hluku.
6.2. frekvenčné spektrum

Obr. 6 (hore) zobrazuje korelačnú krivku a odhaľuje presnú polohu úniku, ktorý je 22.9 metrov od snímača 1 a 63.6 metrov od snímača 2.

Obr. 6 (nižšie) ukazuje frekvenčné spektrum detekovaného zvuku. FAlošné poplachy bývajú zväčša na nízkych frekvenciách od 50 do 150Hz , zatial čo skutočné úniky bývajú detekované na vyšších frekvenciách.

Únik vody na obr. 7; tento konkrétny únik bol vyhodnotený v Zonescan vyhodnocovacom systéme s menej ako polmetrovou presnosťou.

Obrázok 7. A únik nájdený Zonescanom.

Závery

S touto technológiou sme schopní udržiavať náš minimálny nočný prietok na 0,4 l/s, s priemernou dobou odhalenia úniku 1,5 dňa. Umožňuje nám znížiť naše straty vody na nižšiu hladinu než kedykoľvek predtým. Okrem toho sme znížili náklady na lokalizáciu úniku až o 98%.

Vďaka veľmi dobrým mapovým podkladom potrubného systému Zonescan produkuje presné umiestnenie úniku. Vzhľadom na náklady výkopu, ktoré sú 3000 €, pred výkopom stále potvrdzujeme presnú pozíciu úniku pomocou pôdneho mikrofónu .

S komunikáciou sme nemali žiadne problémy ani počas obzvlášť studenej zimy s vysokou pokrývkou snehu.

Našli sme aj veľmi malé úniky, ktoré by inak náš skúsený tím pátračov neobjavil a sami pátrači mi vravia, že počuje kašlať červíkov.

Autor

Frank Tantzky (email: frank.tantzky@ albstadtwerke.de) je Operačný Manažér siete v Albstadtwerke. Original dokument bol prezentovaný na Global Leakage Summit, London 2011.

Po prezentovaní tohto dokumentu na Global Leakage Summi, Albstadtwerke začala Inštaláciu Zonescan zariadení po celej ich sieti.