Oprogramowanie InTouch

Korzyści systemu
    Przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne charakteryzuje duże rozproszenie obiektów przepompowni ścieków względem oczyszczalni ścieków oraz studni względem stacji uzdatniania wody. Nierzadko spotykamy się z sytuacjami, że skrajnie oddalone obiekty znajdują się w odległości kilku czy kilkunastu kilometrów od siebie. Utrzymanie rozproszonych obiektów w ruchu stanowi duże wyzwanie.
    Konieczność cyklicznego wizytowania przepompowni czy studni, będącego tradycyjnym sposobem nadzoru nad obiektem, generuje wysokie koszty spowodowane objazdami. Do istotnych wad zaliczyć trzeba brak dostępu do bieżących informacji na temat aktualnego stanu działania sieci wodno- -kanalizacyjnej oraz brak możliwości zdalnego wprowadzania zmian parametrów w obiektach oddalonych. Wszystkie te czynniki uniemożliwiają przewidzenie i zapobieganie niektórym awariom, co skutkuje opóźnieniami reakcji na nie. Brak historii pracy utrudnia podejmowanie trafnych decyzji dotyczących przedsiębiorstwa, co w konsekwencji stanowi o niskiej efektywności tradycyjnego systemu monitorowania sieci.
    Coraz częściej stosowanym rozwiązaniem, wolnym od powyższych wad, jest bezprzewodowy system monitoringu i sterowania, dzięki któremu użytkownik jest na bieżąco informowany o tym, co dzieje się w obiektach oddalonych. Informacje są gromadzone i przekazywane automatycznie, co pozwala na wyeliminowanie błędów i nieścisłości. Użytkownik posiada pełną kontrolę – ma możliwość zmiany parametrów i wysterowania urządzeń zdalnie, bez wizyty na obiekcie.
    System bezprzewodowego monitoringu i sterowania może być zastosowany dla przepompowni ścieków z centrum dyspozytorskim na połączonej z nimi oczyszczalni lub dla studni z centrum dyspozytorskim na stacji uzdatniania wody.

Niezbędne elementy systemu
    System bezprzewodowego monitoringu i sterowania wymaga zastosowania urządzeń pomiarowych w obiektach monitorowanych. Wielkości, które warto monitorować w przepompowniach, to: pomiar poziomu ścieków (najlepiej analogowy), stan pracy pomp, awarie pomp, licznik czasu pracy pomp, skrajne stany poziomu ścieków (min., max.), stan zasilania i prądy silników. Wyniki pomiarów trafi ają do sterownika PLC (sterownik programowalny), który lokalnie realizuje automatyczne sterowanie obiektem. Sterownik wyposażony w port komunikacyjny pozwala na przesyłanie danych do systemu nadrzędnego. Sterownik posiadający drugi port umożliwia podłączenie panelu operatorskiego dla lokalnego podglądu i kontroli.
    Alternatywą dla zestawu złożonego ze sterownika z osobnym panelem operatorskim są zintegrowane kompaktowe urządzenia „wszystko w jednym” („All-in-One”).
    Algorytm sterownika, w przypadku pracy w przepompowni, powinien zapewniać naprzemienną pracę pomp. Zbyt długa praca pompy może oznaczać zapchanie wirnika. Wyłączenie i ponowne włączenie urządzenia może pomóc w jego odblokowaniu, dlatego algorytm powinien nie dopuszczać do przekraczania maksymalnego zdefi niowanego czasu pracy pompy. W przypadku małego napływu ścieków i w celu uniknięcia ich rozkładu, ze sterownika zostanie przekazany sygnał do ich odpompowania. Mając na uwadze bezpieczeństwo obiektu i pracujących urządzeń, do sterownika można wprowadzić informacje o alarmach, takich jak otwarcie klap czy wtargnięcie na teren przepompowni.
    Dodatkowo, przepompownia powinna być zabezpieczona przed awarią sondy odpowiedzialnej za pomiar poziomu cieczy oraz sterownika i móc pracować dalej bez ich udziału w trybie uproszczonym na bazie pływaków.
    Kolejnym elementem bezprzewodowego systemu monitoringu i sterowania są urządzenia do transmisji danych. Możemy wybierać między trzema dostępnymi technologiami: radiomodemami, GPRS i Wi-Fi. Wybór konkretnej technologii ma duże znaczenie dla systemu monitoringu.
    Przesyłane informacje gromadzone i prezentowane są w systemie nadrzędnym SCADA. Jest to oprogramowanie, które wizualizuje użytkownikowi stan pracy całego systemu. Aplikacja jest zbiorem danych będącym głównym źródłem informacji dla obsługi – zawiera historię zdarzeń, trendy i wykresy.

System otwarty a dedykowany
    Wybór między systemem otwartym a dedykowanym jest kluczowy przy decydowaniu się na system monitoringu. Rozwiązania dedykowane, opracowane i oferowane tylko przez jedną firmę, wiążą użytkownika z nią trwale. Musi on mieć świadomość, że wszelkie modernizacje może wprowadzać tylko firma pierwotnie wdrażająca system. Do rozbudowy systemu, nawet po upływie gwarancji, użytkownik nie będzie mógł skorzystać z usług innego wykonawcy ani samodzielnie wprowadzać poprawek. Będzie to niemożliwe, ponieważ tylko firma wdrażająca posiada wiedzę i możliwości do ingerencji we własny system.
    Inaczej jest w przypadku systemów budowanych przez firmy korzystające z otwartych, ogólnodostępnych rozwiązań, których znajomość na rynku jest powszechna – tutaj użytkownik zawsze ma alternatywę. Sam fakt, że firma wdrożeniowa musi się liczyć z potencjalną konkurencją, powinien powodować większe zaangażowanie z jej strony. Stosowanie ogólnodostępnych elementów, wchodzących w skład systemu monitoringu, daje użytkownikowi większą gwarancję, że nie znikną one z rynku i że będą dalej rozwijane.
    Przedsiębiorstwa wodno-kanalizacyjne, posiadające swoją kadrę inżynierską, są w stanie wykonywać drobne modernizacje w systemie we własnym zakresie, obniżając tym samym koszty eksploatacji.
    Koszty wdrożenia systemu dedykowanego są mniejsze niż systemu otwartego, ale patrząc długofalowo eksploatacja systemu otwartego może wymagać mniejszych nakładów finansowych i będzie to rozwiązanie tańsze.
    Dobór systemu nie jest łatwą decyzją – użytkownik musi być świadomy różnic technologicznych, nakładów finansowych i konsekwencji wyboru konkretnego wykonawcy, który powinien zostać poprzedzony zaczerpnięciem informacji o jego referencjach i opinii innych użytkowników. Doświadczenie wskazuje, że użytkownicy systemów monitoringu bardzo często nie byli świadomi tych różnic, a głównym kryterium wyboru systemu monitoringu była cena wdrożenia.

Przesyłane informacje gromadzone i prezentowane są w systemie nadrzędnym SCADA.

Wybór bezprzewodowej technologii przesyłania danych
    Właściwości systemu monitoringu w dużej mierze zależą od wyboru technologii transmisji danych. Poniżej krótka charakterystyka najpopularniejszych na rynku rozwiązań.
    Najlepszym rozwiązaniem byłaby technologia oferująca niezależność i niezawodność radiomodemów, duży zasięg GPRS-u, największa prędkość oraz zerowe koszty przesyłu danych po Wi-Fi. Niestety nie ma „najlepszej technologii” – użytkownik musi wybrać rozwiązanie dopasowane do własnych potrzeb, zwracając szczególną uwagę na jej cechy.
    Technologia Wi-Fi jest wrażliwa na topografię terenu i wysoce podatna na zakłócenia, a anteny wymagają bezpośredniej widoczności, którą musi zapewnić użytkownik.
    Z tych samych przyczyn osiąga najkrótsze dystanse przy połączeniach punkt-punkt. Rynek zdaje się potwierdzać ten fakt, ponieważ w systemach monitoringu i sterowania nie są to częste rozwiązania.
    Według mojej opinii, spośród dwóch najbardziej popularnych technologii (radiomodemy, GPRS), rozwiązaniem bardziej efektywnym jest system sieci radiomodemów. Podstawową zaletą jest niezależność, szczególnie kiedy wykorzystuje pasmo licencjonowane 400-470 MHz. Użytkownik posiada własną infrastrukturę do transmisji danych, składającą się z radiomodemów i anten. Uniezależnienie od operatora zewnętrznego wiąże się z niezawodnością. Użytkownik samodzielnie nadzoruje i wykorzystuje infrastrukturę tylko do transmisji danych na potrzeby własnego systemu monitoringu.
    W przypadku GPRS-u infrastrukturą zarządza jeden z operatorów sieci komórkowych, na którego użytkownik ma bardzo znikomy wpływ w przypadku problemów z łącznością (obciążenie sieci, rekonfiguracja stacji przekaźnikowych). W przypadku radiomodemów użytkownik, decydując się na wykupienie częstotliwości w paśmie licencjonowanym, zyskuje dodatkową gwarancję od Urzędu Komunikacji Elektronicznej (UKE), że nikt inny nie będzie zakłócał pracy jego systemu. Opłaty za przyznaną częstotliwość są niewielkie i najczęściej plasują się w granicach 500 – 1000 PLN rocznie za całą sieć (niezależnie od ilości radiomodemów, ilości przesyłanych danych i częstotliwości odpytywania).
    GPRS nie wymaga przygotowania infrastruktury masztowo- antenowej, jak ma to miejsce przy radiomodemach, korzysta z przekaźników telefonii komórkowej. Zakłada się, że zasięg GPRS-u jest wszędzie, ale praktyka pokazuje inaczej – niestety bywają przypadki, gdzie sygnału nie ma bądź jest bardzo wątpliwej jakości. Wówczas pojawia się duży problem, bowiem przekonanie operatora GSM do postawienia dodatkowego przekaźnika jest bardzo trudne, o ile w ogóle możliwe. Kolejną trudnością bywa współpraca z kilkoma operatorami, w przypadku gdy żaden nie zapewnia sygnału dla całego monitorowanego obszaru. Nie jest to przeciwność nie do pokonania, ale na pewno dodatkowy kłopot.
    Wybór technologii jest rozległym i skomplikowanym zagadnieniem, z którym użytkownik musi się zmierzyć zanim podejmie decyzję o zakupie konkretnego systemu.

Radiomodemy SATEL EASy

Wybór systemu nadrzędnego
    Komputerowy system SCADA jest miejscem wizualizowania danych i interfejsem do zdalnego sterowania. Gromadzone są w nim informacje o alarmach bieżących i historycznych. Archiwizowana jest historia w postaci trendów i przebiegów.
    Dla użytkownika dane i ich analiza są źródłem informacji o tym, czy w jego przedsiębiorstwie wszystko działa tak, jak powinno.
    Systemy SCADA, podobnie jak systemy monitoringu, można podzielić na otwarte i dedykowane.
    System otwarty, czyli gotowe oprogramowanie narzędziowe, na bazie którego tworzona i konfigurowana jest aplikacja systemu monitoringu. Oprogramowanie takie posiada szereg wbudowanych funkcjonalności, tj. gotowych obiektów graficznych, przykładowych aplikacji, raportów wykorzystywanych podczas tworzenia aplikacji. To powoduje, że czas tworzenia systemu jest krótszy i bazuje na standardowym rozwiązaniu, które może być łatwo rozbudowywane. Producent dba o rozwój oprogramowania i o to, żeby użytkownik miał możliwość przeniesienia aplikacji na nową platformę systemu operacyjnego, jeżeli zajdzie konieczność na przykład wymiany komputera. Wizualizacja napisana w starszej wersji oprogramowania może być wielokrotnie przenoszona do nowszego środowiska.
    Największą zaletą jest niezależność, jaką daje takie rozwiązanie – użytkownik nie jest związany z firmą wdrożeniową. Po upływie gwarancji może wybrać inną firmę, która będzie zajmowała się rozwojem aplikacji. Co więcej, użytkownik posiadający przeszkoloną kadrę będzie mógł ingerować w wygląd, rozbudowę czy modernizację samodzielnie.
    W przypadku systemów dedykowanych mamy do czynienia z jedną firmą, która wdraża własny system. Dostarczona wizualizacja jest programem napisanym od podstaw przez pracowników firmy wdrożeniowej i wszystkie dalsze modyfikacje muszą być przez nią wykonywane. W przypadku mniejszych firm użytkownik nie może mieć pewności, że produkt będzie dalej rozwijany.
    Niezależnie od rodzaju systemu aplikacja powinna być tak napisana, żeby dostęp do informacji był odpowiednio zróżnicowany, tzn. uwzględniał strukturę stanowisk i zakres odpowiedzialności w przedsiębiorstwie. Analiza danych na wykresach, trendach czy raportach jest odpowiednia dla prezesa, natomiast śledzenie schematów technologicznych w postaci graficznej z informacjami o alarmach jest niezbędne dla obsługi.
    W sytuacji, gdy użytkownik nie dysponuje kadrą do bieżącej obsługi i nadzoru w miejscu pracy systemu, warto wyposażyć go w zdalny podgląd obiektu, który jest możliwy z dowolnego komputera za pomocą przeglądarki internetowej.
    Ciekawą opcją może być wykorzystanie cyfrowych map GIS jako dokładnej reprezentacji obszaru, na którym znajdują się obiekty użytkownika.

Fot. zasoby własne autora

Autor: Igor Zbyryt, Astor Sp. z o.o., oddział Warszawa

Artykuł został opublikowany w magazynie "Ochrona Środowiska" nr 1/2012