REALTIDSÖVERVAKNING, KONTROLL, STYRNING OCH PROAKTIV BESLUTSHANTERING AV VATTENLEDNINGSNÄT

Transkript

1 REALTIDSÖVERVAKNING, KONTROLL, STYRNING OCH PROAKTIV BESLUTSHANTERING AV VATTENLEDNINGSNÄT Michael Kamdem Tekniska verken i Linköping VA GIS Stockholm

2 GIS Verktyg + hydrauliska modeller Primära funktion GIS = Kartlägga nätet men ger också möjligheter för rumslig analys och datahantering. Hydrauliska modeller = Simulerar och genomföra sofistikerade beräkningar samt kunna inhämta data och redovisa beräkningsresultat i vatten distributionsnätet

3 GIS Vad och Var t.ex. Typer och placering av nät element Varför integration? Hydraulisk Modell Hur och Varför t.ex. Anslutningar, driftinställningar och kontroller Uppdateras löpande Relativt snabb uppdatering Längre intervall beroende på behovet Tidskrävande uppdatering Resultat Process där nya, uppdaterade eller övergivna element synkroniseras mellan GIS-databasen och den hydrauliska modellen. Kostnadseffektiva och tidsbesparande metod för att stegvis uppdatera sina modeller oftare med den senaste GIS-information.

4 Fördelar med GIS och hydraulisk modellering integration Båda systemen dela en enda databas. Bra ställe att samla in information och redigera den med tiden. Ger planerare tillgång till mer tillförlitliga, up-to-date information, minskad svarstid och tillgänglighet av modelleringselement och data. Ger enkel tillgång till kritiska data", t.ex. resultat av riskanalys, reparation och utbyte, kapacitetbedömning, förbättringsplanering.

5 Fördelar med GIS och hydraulisk modellering integration Verktyg för att snabbt köra scenarier för förbättringsplaner, flödesanalyser, vattenbalansutredningar, vattenkvalitet och framtida tillväxt av distributionssystemet. Få ut det mesta av sin GIS investeringar. Betydande tids- och kostnadsbesparingar. Förbättrar möjligheten att uppdatera och förbättra modelleringsinsatser och minimera framtida kostnader för hydraulisk modell utveckling och underhåll, allt medan du använder de mest korrekta och bästa tillgängliga data, och begränsa risker och onödiga antaganden.

6 Fördelar med GIS och hydraulisk modellering integration Resultat för "tänk om" scenarier kan snabbt erhållas, minimera kostnaderna och maximera effektiviteten. Denna nära relation mellan system möjliggör också en mer robust modellanalys. kraftfullt verktyg för att veta hur systemet fungerar vid tidpunkten modellen skapas, samt hur den ska utföra. Nackdel kanske inte vettigt om GIS data är inkorrekt eller inaktuell.

7 Hur kommer du igång? 1. Finns det ett GIS system? a. Om nej, utforma GIS-databasen för att inkludera data du behöver för hydraulisk modellering b. Om ja, bestäm vilka förändringar som kommer att behövas till databasen. GIS generellt görs för att arbeta med den hydrauliska modellen och inte tvärtom, eftersom modellerna är oftast ganska stel. 2. Se till att nätverkstopologin är korrekt i GIS. 3. Hur ska data hanteras? 4. Bestämma nivå av noggrannhet 5. Kompatibilitet (hydraulisk modellering programvara och GIS som används, eller planeras att användas)

8 Utmaningar Data kompatibilitet. När data flyttas mellan GIS och modellen. Anslutningsproblem med rörledningar och data brister. Data i GIS måste vara fullständig och korrekt ; up-to-date och korrekt

9 Lösningen! Dessa utmaningar kan lösas genom Kombination av rutiner, protokoll och verktyg som möjliggör överföring av korrigeringar och ändringar mellan modellen och GIS med datanoggrannhet. Kommunikationen mellan modell utvecklare, systemadministratörer och GIS personal förbättra samordningen och effektiv datahantering. Periodiska modell uppdateringar och underhåll av databaserna är avgörande

10 GIS och hydraulisk modellering integration Case study Tekniska verken i Linköping Trimble NIS AQUIS SQL Databas AQUIS Online-modell

11 Vad är AQUIS? AQUIS är ett modellverktyg(beräkningsprogram) vilket; Simulerar och genomföra sofistikerade beräkningar Grafisk kunna inhämta data och redovisa beräkningsresultat i vatten distributionsnätet. Schneider koncernen

12 Vad är Trimble NIS? Trimble NIS är ett nätverksinformationssystem. Kärnan av systemet består av ; 1. En intelligent nätverksmodell med integrerade GISfunktioner 2. Funktioner för dokumentering och hantering av nätverkstillgångar. Modellen har stöd för VA, el, fjärrvärme och gas. kan utökas med extern data som kundinformation. Kan användas av flera. Trimble Nis

13 AQUIS MODULER Hydraulisk modul Beräkningar av flöden, tryck, vattenhastighet, ledningsnätsförluster, riktningsändringar under kortare eller längre tidsperioder. Kvalitetsmodul Beräkning av vattenålder (medel- och maxålder), koncentration av olika substanser (t.ex. klorhalt), samt avancerad analys för spårning av vattnets ursprung från olika försörjningskällor. Läckagemodul- Detaljerad fördelning av läckage utifrån olika parametrar som t.ex. uppmätta tryckförhållanden, rörmaterial, läggningsår, mm Model manager Underlättar uppbyggnad och uppdatering av datormodellerna, t.ex. nätgeometri, debiterad förbrukning, mätdata, via olika typer av GIS-kopplingar. Data manager Gemensamt användargränssnitt mellan AQUIS och SCADA (Cactus) som möjliggör automatisk överföring av data mellan driftövervakningssystem och AQUIS för att kunna utföra beräkningar on-line eller i realtid. AQUIS On-line Uppkopplat mot SCADA systemet och mäts härifrån med data som utgör randvillkor för beräkningar som genomförs kontinuerligt.

14 MODELLEN UPPBYGGNAD Modellens geometri har byggts med data från Trimble Nis. Data såsom; Ledningsmaterial och dimension, koordinater, råhet, mm Markytans nivå (X,Y,Z) Leveranspunkter, koordinater, abonnent kategori. Årsförbrukningar (m³/år) Identifiera och beskriva reservoarer, reservoarvolymer, tryckstegringsstationer, pumpstationer med tryckmätning Förlust/läckage faktorn Förbrukningszoner: zoner i vilka levererat och debiterat volym är känn. Produktionsstatistik för att erhålla förbrukningsvariation.

15 Validering Nätverkstopologin är korrekt såsom i Trimble NIS Otillförlitlig GIS information har fält verifieras. Att det finns data kompatibilitet. Att export av GIS data till AQUIS har skett felfritt. God kommunikation mellan SCADA systemet och AQUIS modell och i viss utsträckning Trimble NIS. Tillämpa genomsnittliga och maximala dygns/timfaktorer i systemet.

16 Linköpings dricksvattennät Vattentorn Tryckstegringspump Vattenverk/TS station Ventil

17 Linköpings dricksvattennät Flödeszoner (18)

18 Kalibrering - Tryck och flöde Modellen kalibrera mot uppmätta värden. a. Brandpost trycktester med tryckanalysresultat från modellen. b. Pumpstation vattentryck mätningar Ca 200 realtids mätvärden

19 Kalibrering

20 Statiskt databas Hur funkar det? AQUIS OFF-LINE Beräkningar utförs baserat på mätvärden( flöde, tryck, pumpstyrning) eller förbrukningsvariation kopplat till ett statiskt databas. AQUIS

21 Hur funkar det? AQUIS ON-LINE Realtids data från SCADA systemet (Cactus) matas in i AQUIS modellen för att beräkna, analysera och spåra den uppkomna situationen. Data import och kontroll genomförs med Data Manager. Trimble NIS AQUIS Trimble NIS AQUIS Data Manager SQL CACTUS

22 Dataflöde: Cactus SQL H2O SQL AQUIS H2O SQL Trimble NIS H2O WinServer2008 Cactus Microsoft SQL Data Manager DB Databas: H2O/DM AQUIS DM DataServices Intern buffert

23 On-line Beräkning Data flöde Mätningar medelvärde Randvillkor uppfyllda Scenario validerat Flödes faktorer Felfritt kommunikation

24 Användningsområden modellen Hydrauliska analyser 1. Flöden 2. Tryck 3. hastighet Vattenkvalitet analys: 1. Ålder 2. Vattenhastighet 3. Spårning av vattnets ursprung 4. Vattenomsättning 5. Växlande flödesriktning 6. Transporttid Läckage detektering Läckage kontroll på en daglig basis under en viss tidsperiod Drift/Underhåll planering 1. Köra planerat drift/underhåll scenarier av nätet innan arbete inleds. 2. Experimentera med olika operativa lägen. 3. Underlag för spolplaner

25 Användningsområden modellen Krisberedskap planering 1. Förbereda, simulera och säkerställa beredskapsplaner. Effekter av öppning och stängning av ventiler kan bedömas genom simuleringar, som avslöjar störningar i konsumenternas försörjning. Framtida/exploateringsprojekt 1. Ledningsdimensioner 2. Tryck och flödeanalys av befintliga nät 3. Ventil och Pumpstyrning 4. Reservoarer Kontroll av befintlig nät 1. Över dimensionerat sträckor 2. Flödesmätning inom zoner Förbrukning Prognoser

26 Årsförbrukning (m³/år) Abonnenttyper såsom; a. Hushåll b. Flerfamilj bostäder c. Industri d. Annat

27 Förbrukning, läckage och anslutningslinje Förbrukning Läckage fördelning leveranspunkter

28 Vattenålder + Klagomål

29 Hastighet + Klagomål

30 Flödesmätarområden utbyggnadsplan Gult= utbyggnad 2015

31 Ledningsnät flöden/flödesriktning

32 Läckagekontroll och avstängning NLM (Night Line Measurement ) -lägsta värdet för en viss tidsperiod. Flödesmätare på nätet skall generera data att stänga bort delar av ledningsnätet vid stora läckflöden. Tröskelnivå

33 Fjärrstyrda ventiler (16)

34 Ventil status och öppningsgrad

35 Beredskapsplanering - Krisläge Scenario 400 m3/h Råberga Vattenverk Endast det centralt område får vatten.

36 Flöde/Flödesriktning Endast det centrala område får vatten Om det finns vatten öppnas stråk ut då och då.

37 Spårning av vattnets ursprung centrala Linköping Dag1: Kl. 19:00 Dag 2 kl. 11:00 Källor definierat 3 källor i centrala Linköping Transporttid Flödesriktning Spårning

38 Drift/Underhåll planering 1. Köra planerat drift/underhåll scenarier av nätet innan arbete inleds. 2. Olika operativa lägen. 3. Effekter av vattenspolning

39 Några fördelar Möjligheter att kunna köra så många "what if" scenarier som vi finner lämpligt, samt analysera nätet med avseende på en mängd olika faktorer. Vi kan mer effektivt hantera förbättringsplaner i distributionssystemet, samtidigt som smartare beslut om nätet tas. Optimal vatten distribution ur en hydraulisk synpunkt, vattenkvalitet och framtida exploateringar. Bättre och mer informerade kommunikation mellan avdelningar inom division Vatten som leder till en bättre förståelse av ledningsnätet. Exakt modell porträtt av ledningsnätet! Divisionen har gynnats ekonomiskt av att inte behöva lägga ut modelleringsarbete. Det har kunnat ändra riktning och omfattning snabbt på ett behov när det uppstår.

40 FRÅGOR?