Nowoczesna gospodarka wodna

Woda jest medium niezbędnym do funkcjonowania zarówno gospodarstw domowych, jak i wszelkich zakładów przemysłowych. Woda pozyskiwana z ujęć powierzchniowych oraz głębinowych jest uzdatniania, aby następnie siecią wodociągową dotrzeć do odbiorcy. Ten wykorzystuje ją do swoich celów, a następnie zanieczyszczoną odprowadza sieciami kanalizacyjnymi do oczyszczalni. Tam, dzięki procesowi oczyszczania, woda może być w sposób bezpieczny odprowadzona z powrotem do środowiska. Nowoczesna gospodarka wodna koncentruje się na kontrolowaniu parametrów jakościowych oraz ilościowych wody na każdym etapie jej przetwarzania.

Komponenty automatyki związane z gospodarką wodną powinny charakteryzować się wysoką odpornością na wilgoć. Czujniki pomiarowe mają bezpośredni kontakt z wodą, a więc powinny być wykonane w odpowiednim stopniu ochrony. W przypadku etapów przed wykorzystaniem przez odbiorcę należy pamiętać o konieczności higienicznego wykonania danego komponentu.

Ocena jakości wody

Woda stanowi życiodajny zasób naturalny. Korzystając z niej, należy pamiętać o tym, że globalny wzrost populacji oraz postępujące zmiany klimatyczne powodują wzrost zapotrzebowania na nią. Należy więc zwracać szczególną uwagę na efektywność jej wykorzystywania. Istotne jest przywracanie pierwotnej formy wodzie po jej zużyciu.

Do oceny jakości wody służą czynniki fizykochemiczne oraz biologiczne. Wśród pierwszych z nich można wyróżnić takie właściwości jak: temperaturę, zapach, odczyn, przezroczystość, mętność twardość oraz przewodnictwo elektryczne.

Ważnym czynnikiem fizycznym wody jest jej odczyn pH. W szczególności wspomniany parametr ma znaczenie w procesach uzdatniających. Efektywność chlorowania czy usuwania manganu jest ściśle powiązana z odczynem. Odczyn ma ponadto wpływ na walory smakowe wody oraz jej właściwości korozyjne w stosunku do różnych materiałów, z których wykonane są instalacje wodne. W ofercie firmy Introl można znaleźć kilka rodzin czujników odpowiedzialnych za pomiar odczynu wody. Jedną z nich jest rodzina Polilyte Plus Arc. Szybki czas odpowiedzi oraz bezobsługowy charakter pracy elektrod są zagwarantowane przez wypełnienie układu odniesienia dedykowanym żelowym elektrolitem. Urządzenie jest wyposażone w interfejs analogowy oraz Modbus. Z czujnikiem zintegrowany jest przetwornik, który znajduje się w jego głowicy. W zależności od warunków procesowych należy wybrać odpowiedni model komponentu. Poszczególne modele różnią się zastosowanym typem membrany. Czujnik może pracować w zakresie od 0 pH do 14 pH w mediach o temperaturze od 0 °C do 130 °C.

Mętność wody jest wyrażana w jednostkach NTU i wiąże się bezpośrednio ze swoją czystością mikrobiologiczną, ponieważ mikroorganizmy chętnie bytują na zawiesinie. Im większa mętność, tym gorzej, powodem jej zwiększenia mogą być gliny, iły, związki żelaza, manganu czy plankton. Pojęciem przeciwstawnym mętności wody jest jej przezroczystość. Przykładowym czujnikiem służącym badaniu mętności wody jest produkt Turbimax CUS52D znajdujący się w ofercie firmy Endress + Hauser. Jego higieniczne wykonanie oraz obudowa ze stali nierdzewnej umożliwiają umieszczenie go bezpośrednio w rurociągach i kontrolowanie mętności w każdym punkcie sieci wodnej – zarówno związanej z wodą pitną, technologiczną, jak i przemysłową wodą użytkową. Dzięki możliwości pomiaru w locie, nie ma strat medium procesowego. Czujnik można również pracować w formie zanurzeniowej. Opisywany komponent zapewnia wysoką dokładność, niezależnie od stopnia zmętnienia wody.

O twardości wody decyduje stężenie soli wapnia i magnezu. Woda twarda pozostawia osady i kamień. Jest to zjawisko szczególnie niepożądane w przemyśle, ponieważ znacząco skraca żywotność urządzeń. Przykładem komponentu automatyki, który może posłużyć do badania twardości wody jest analizator Aquacon znajdujący się w ofercie firmy Introl. Do oceny służy metoda miareczkowania kolorymetrycznego. Podczas pomiaru wieloskładnikowy odczynnik jest podawany do komory pomiarowej za pomocą pompki perystaltycznej. Zmiana barwy po zakończeniu miareczkowania jest odczytywana przez układ fotometryczny. Mikroprocesor na podstawie ilości zużytego odczynnika wylicza twardość wody. Analizator pracuje w sposób ciągły i bezobsługowy, wymaga tylko okresowego uzupełniania odczynnika. Rożne modele opisywanego komponentu różnią się dostępnymi zakresami pomiarowymi, które sięgają 4, 20 lub 50 odH.

Kolejnym parametrem fizycznym służącym ocenie jakości wody jest jej przewodnictwo elektryczne. Im większa przewodność, tym więcej obecnych jest w niej jonów i większe jej zanieczyszczenie. Czysta woda niemal nie przewodzi prądu elektrycznego. Pomiaru przewodności dokonuje się, wytwarzając napięcie elektryczne w mierzonym roztworze. Wartość przepływającego prądu wskazuje bezpośrednio na przewodność cieczy. W zależności od podejścia można utrzymywać stałe napięcie i rejestrować zmianę natężenia prądu lub oceniać zmianę napięcia przy utrzymywaniu stałej wartości prądu. Należy pamiętać o wpływie temperatury medium na pomiar jej przewodności. Ruchliwość jonów jest wprost proporcjonalna do temperatury. Przykładem konduktometru, czyli miernika przewodności wody, jest urządzenie CTI-750 firmy Jumo. Zapewnia ono również pomiar temperatury dzięki dedykowanemu czujnikowi. Dzięki temu można odpowiednio kompensować pomiar przewodności. Komponent jest wykonany w wersji higienicznej, ma możliwość konfiguracji za pomocą dedykowanego oprogramowania lub w ograniczonym zakresie za pomocą przycisków na obudowie, można montować go zarówno w pionie, jak i w poziomie.

Uzdatnianie wody

W zależności od źródła pochodzenia wody używanej w procesach produkcyjnych należy dobrać sposób kontroli jej jakości oraz zdecydować o ewentualnym wdrożeniu procesu jej uzdatniania. Korzystanie z komunalnych sieci wodociągowych wpływa na znaczące uproszczenie tego procesu. Woda z tych sieci jest już bowiem uzdatniona, a tym samym pozbawiona większości niepożądanych związków. Wystarczająca może okazać się kontrola jakości wody na wejściu do zakładu. W zależności od specyfiki produkcji, może być konieczne usuwanie soli, które decydują o twardości wody.

Sytuacja komplikuje się w przypadku korzystania z własnych ujęć wody. Wtedy konieczne jest zbadanie w warunkach laboratoryjnych czerpanej wody oraz określenie jej właściwości fizykochemicznych oraz biologicznych. Dzięki temu możliwe staje się dobranie odpowiednich metod uzdatniania. Nadal konieczna jest bieżąca kontrola parametrów za pomocą sieci czujników, przetworników i analizatorów. Uzdatnianie może być realizowane za pomocą różnych metod oczyszczania. Pierwszą z nich jest filtracja mechaniczna. Polega ona na usuwaniu z wody cząstek sedymentacyjnych. Do tego celu używa się filtrów przemysłowych działających podobnie jak sita o dużej gęstości. Użyteczną metodą uzdatniania jest odwrócona osmoza. Mikroporowate membrany osmotyczne są w stanie odfiltrować z wody cząstki stałe oraz cząstki związków chemicznych. Ponadto są skuteczne w odseparowaniu wirusów oraz bakterii. Istotne z punktu żywotności maszyn usuwanie soli żelaza i manganu, przy okazji neutralizujące nieprzyjemny smak i zapach, polega na przekształcaniu ich związków w nierozpuszczalne. Wtedy możliwe jest ich odfiltrowanie. Jest to realizowane za pomocą przemysłowych odżelaziaczy oraz odmanganiaczy. Zwalczaniu niepożądanych czynników biologicznych służą przemysłowe lampy UV. Metodą uzdatniającą jest również kondycjonowanie wody, czyli wymuszanie zmian w jej składzie chemicznym za pomocą związków chemicznych o specyficznych właściwościach. Ważne jest ich odpowiednie dozowanie, do czego mogą posłużyć przepływomierze. Dzięki temu procesowi można dostosować wodę do potrzeb konkretnego procesu technologicznego. Efekty uzdatniania dobrze jest skontrolować, analizując właściwości wody na wyjściu układu uzdatniającego i oceniając jej zdatność do użycia w poszczególnych procesach przemysłowych.

Pomiar zużycia

Z ekonomią gospodarki wodnej związany jest pomiar zużycia wody na różnych etapach jej przetwórstwa. Dzięki temu procesowi możliwe jest wykrywanie ewentualnych nieszczelności w systemach wodociągowo-kanalizacyjnych, regulowanie przepływu oraz kontrola prawidłowości przebiegu procesów przemysłowych.

Urządzenia pomiarowe zużycia mogą stanowić elementy większych systemów zarządzania. Zadaniem wspomnianych systemów jest zbieranie informacji o zużyciu w sposób ciągły i zautomatyzowany, przesył pozyskanych danych do dedykowanej aplikacji działającej w sterowniku lub chmurze, analiza tych danych, ich prezentacja w przystępnej formie graficznej oraz archiwizacja. Zarchiwizowane dane można poddawać stosowanej analizie oraz porównywać, dzieląc je na wybrane przedziały czasowe. Ważna jest prostota dostępu do niezbędnych danych, co wiąże się najczęściej z możliwością zdalnego do nich wglądu.

Przykładowy dedykowany system zarządzania i monitoringu zużycia mediów oferuje firma Sabur. Rozwiązanie Sabur MZM umożliwia automatyczny odczyt i przesył danych z urządzeń pomiarowych do aplikacji. Dane są raportowane i archiwizowane, można je porównywać i analizować, stosując odpowiednie filtry. Możliwy jest zdalny dostęp do urządzeń pracujących w ramach systemu za pomocą przeglądarki internetowej, również na urządzeniach mobilnych. System umożliwia wczesne alarmowanie zbliżania się do wcześniej zdefiniowanych wartości wzorcowych różnorodnych parametrów. Zapewnia to zachowanie odpowiedniej ilości czasu na reakcję obsługi systemu w sytuacjach alarmowych.

Regulacji przepływu w celu dostosowanie ilości wody do potrzeb dokonuje się za pomocą zaworów. Najlepiej, gdy są one zautomatyzowane i połączone z przepływomierzami, tworząc system sterowania ze sprzężeniem zwrotnym. Dzięki temu można dokonywać w sposób ciągły płynnej regulacji o wysokiej dokładności. Przydatne mogą okazać się enkodery obrotowe, które umożliwiają precyzyjną regulację położenia zaworu.

Metody optymalizacyjne

Wodę w przemyśle wykorzystuje się do różnorodnych procesów technologicznych. Może służyć do nawadniania, rozcieńczania, mycia, transportu, chłodzenia, stanowić składnik surowcowy. Jej zużycie można zoptymalizować, korzystając z zalet dedykowanych systemów zarządzania i monitoringu. Bardzo ważne jest wczesne wykrywanie wycieków i ich eliminowanie poprzez wymianę uszczelek, nieszczelnych rur i zaworów. Istotna jest wielopunktowa kontrola przepływu wody, regulowanie wypływu wody z użyciem zaworów i ograniczników. W przypadku wykorzystywania wody jako surowca należy skutecznie zamykać jej dopływ do linii, gdy dochodzi do zatrzymania procesu produkcji. Ponadto należy dbać o stan techniczny urządzeń, eliminować akcesoria niskiej jakości, wybierać dysze ze stali nierdzewnej. Można również korzystać z wody technologicznej z innych obszarów, jeżeli w danym procesie jest to możliwe.

Pomiar przepływu, ciśnienia i poziomu

Z nowoczesną gospodarką wodną związane są zautomatyzowane pomiary przepływu, ciśnienia i poziomu.

Pomiaru przepływu dokonuje się w celu kontroli szczelności układu, detekcji usterek, odpowiedniego dozowania wody. Przykładowym przepływomierzem, który można znaleźć w ofercie firmy ABB jest przepływomierz elektromagnetyczny WaterMaster. Charakteryzuje go możliwość zanurzenia i zakopania, może więc pracować w rurociągach podziemnych. Przetwornik przepływomierza ma opcję autokalibracji oraz autotestu. Komponent może być montowany w rurach o dużym zakresie średnicy.

Innym przykładem przepływomierza jest Promag W, propozycja firmy Endress + Hauser. Jego konstrukcja pozwala na pomiar bez stosowania wewnętrznego przewężenia, a więc podczas pomiaru nie występuje spadek ciśnienia. Nadaje się do aplikacji, w których występuje ograniczona przestrzeń zabudowy.

Pomiar ciśnienia jest wykorzystywany do kontrolowania szczelności układów wodno-kanalizacyjnych. Niekontrolowany spadek ciśnienia jest oznaką wycieku, a więc sygnałem do działania dla służb utrzymania. Pomiar ciśnienia służy minimalizacji potencjalnych strat oraz czasu przestoju danego fragmentu instalacji. Ponadto wartość ciśnienia jest kluczowym parametrem w obiektach przepompowni. Przykładowym przetwornikiem ciśnienia dedykowanym do zastosowań w studniach głębinowych, przepompowniach i osadnikach jest zanurzalny przetwornik LH-20 znajdujący się w ofercie firmy WIKA. Niezawodność działania ma zapewniać podwójne uszczelnienie konstrukcji. Przetwornik występuje w obudowie ze stali nierdzewnej lub tytanu. Komponent jest dostępny w wielu wariantach różniących się zakresem pomiarowym, z których najszerszy obejmuje zakres od 0 do 25 barów. Jedna z wersji czujnika ma dodatkowy element pomiarowy do pomiaru temperatury medium. Możliwe jest dołączenie kompatybilnego modułu wyświetlacza.

Przykładem przetwornika ciśnienia jest przetwornik Introbar20 znajdujący się w ofercie firmy Introl. Elementem pomiarowym jest piezorezystancyjny czujnik krzemowy. Separację od medium zapewnia membrana i ciecz manometryczna.

Z gospodarką wodną związane są również pomiary poziomu w zbiornikach na terenach ujęć wody, w zakładach produkcyjnych czy na kolejnych etapach oczyszczania ścieków. Poziom wody wskazuje na prawidłowość przebiegu przetwórstwa wody. Przekroczenie spodziewanych limitów może świadczyć o nieprawidłowym działaniu zautomatyzowanych urządzeń sterujących. Przykładowo zbyt mały poziom może świadczyć o niedrożności dopływu. Może on być spowodowany nieszczelnościami w układzie lub nieprawidłowym wysterowaniem zaworów. Zbyt duży poziom może świadczyć o niedrożności odpływu lub zbyt dużym przepływem na wejściu do zbiornika. W każdym przypadku konieczna jest interwencja służb utrzymania w celu sprawnego zlokalizowania przyczyn problemu.

Przykładowym przetwornikiem poziomu jest komponent z oferty firmy ABB o nazwie LST300. Jest to urządzenie kompaktowe, obudowane metalem PVDF, odporne na korozję, którego działanie opiera się na metodzie ultradźwiękowej. Czujnik jest bezobsługowy, bezdotykowy, zapewnia ciągłość pomiaru w zakresie do 10 m.
Urządzenie ma wyświetlacz graficzny oraz zaawansowane menu diagnostyczne.

Jakie systemy automatyzacji powinny wdrożyć zakłady, które chcą w nowoczesny i efektywny sposób gospodarować zasobami wodnymi? Łukasz Wołoszyn, Product Manager – pomiary przepływu, Endress+Hauser Efektywne zarządzanie zasobami wodnymi jest procesem wymagającym, przede wszystkim z uwagi na konieczność przestrzegania restrykcyjnych norm i przepisów. Dodatkowo już na etapie wydobycia wody mogą pojawić się problemy spowodowane brakiem dostępu do zasilania. Ponadto spółki wodne i wodociągi są zobligowane zapewnić wysokiej jakości wodę dla gospodarstw domowych oraz na potrzeby przemysłu. Wymaga to czasochłonnej konserwacji infrastruktury pomiarowej, której elementy często są od siebie oddalone i trudno dostępne. W takich sytuacjach istotne jest zastosowanie nowoczesnych narzędzi optymalizujących proces. Netilion Water Network Insights (NWNI) to rozwiązanie Endress+Hauser umożliwiające stały monitoring parametrów ilościowych i jakościowych wody w dowolnym miejscu i czasie – z poziomu urządzenia mobilnego. NWNI to oparty na chmurze certyfikowany i niezależny od dostawcy ekosystem IIoT, który pomaga użytkownikom w ciągłym monitorowaniu procedur oraz zapewniający niskie koszty operacyjne dzięki szybkiej reakcji w przypadku awarii. NWNI, wraz z zasilanym bateryjnie przepływomierzem Promag W 800, umożliwia kompleksową automatyzację sieci wodociągowej. Promag W 800 jest wyposażony w zintegrowane algorytmy diagnostyki, jak Heartbeat Technology, pozwalające na ciągły monitoring jego pracy i weryfikację za pomocą jednego tylko kliknięcia, bez konieczności problematycznego demontażu i przerywania procesu. Powstały w ten sposób zgodny z normami raport potwierdza dokładność i sprawność przepływomierza.

Oczyszczalnie ścieków

Aby zanieczyszczona przez odbiorców woda mogła być zwrócona do środowiska konieczne jest jej odpowiednie oczyszczenie. Wśród metod oczyszczania wyróżnia się metody mechaniczne, biologiczne oraz chemiczne. Pierwszy stopień oczyszczania stanowią zazwyczaj bariery mechaniczne takie jak kraty, sita, piaskowniki, osadniki. Celem ich zastosowania jest usunięcie ze ścieków ciał stałych i grubych zawiesin mineralnych oraz organicznych. Biologiczne metody oczyszczania polegają na usunięciu za pomocą mikroorganizmów zanieczyszczeń biologicznie rozkładalnych. Metody chemiczne są użyteczne głównie w przypadku ścieków przemysłowych i służą oczyszczaniu z zanieczyszczeń, które nie ulegają rozkładowi biologicznemu. Ścieki miesza się z koagulantem, czego wynikiem jest powstawanie kłaczków wodorotlenku glinu lub żelaza. Przyspiesza to proces sedymentacji zawiesin.

Nowoczesna gospodarka ściekowa charakteryzuje się pełnym zautomatyzowaniem. Do zadań, które można zautomatyzować w oczyszczalniach ścieków zalicza się sterowanie pompami, mieszadłami, zaworami, monitorowanie poziomu ścieków w zbiornikach, dozowanie środków chemicznych w sekcjach odpowiedzialnych za chemiczne oczyszczanie ścieków, kontrola nieelektrycznych wielkości fizycznych, jak temperatura czy ciśnienie w różnych punktach układu. Ponadto ważne jest całościowe zarządzanie obiektami oczyszczalni, które jest możliwe dzięki wizualizacji całego systemu sterowania. Na niej powinny być sygnalizowane ewentualne ostrzeżenia, problemy lub usterki wraz z lokalizacją. Ponadto dobrze jest, gdy wizualizacja prezentuje w sposób czytelny aktualne dane procesowe, które są odpowiednio raportowane w pożądany przez użytkownika sposób.

Analizatory

Do kompleksowej analizy składów wody i ścieków służą analizatory – montowane na stałe w wybranym punkcie sieci wodno-kanalizacyjnej lub przenośne, które służą doraźnej oraz wyrywkowej kontroli.

Jednym z przykładów komponentu służącego do kompleksowej analizy cieczy jest Liquiline CM448 z oferty firmy Endress + Hauser. Ten ośmiokanałowy przetwornik umożliwia pomiar takich parametrów jak pH, redoks, przewodność, tlen rozpuszczony, chlor, mętność, poziom osadu, absorbancję i azotany. Urządzenie umożliwia podłączenie do ośmiu czujników Memosens dowolnego typu w zależności od zapotrzebowania. Każdy czujnik jest automatycznie rozpoznawany przez przetwornik. Urządzenie umożliwia pracę w takich sieciach komunikacyjnych jak: Profibus, Modbus, EtherNet/IP, Profinet. Wstępną konfigurację urządzenia może ułatwić możliwość przenoszenia danych za pomocą karty SD. Użyteczną funkcjonalnością przetwornika jest możliwość zdalnej kontroli parametrów diagnostycznych oraz konfiguracji urządzenia. Jest to możliwe za pomocą dowolnej przeglądarki internetowej, włączając w to urządzenia mobilne, np. smartfon czy tablet.

Przykładem analizatora właściwości biologicznych wody, który może być używany w ostatnim etapie uzdatniania wody jest produkt z oferty firmy Introl – analizator bakterii BACTcontrol. Stanowi on podstawę systemu szybkiego wykrywania. Przekroczenie norm jest sygnalizowane już po upływie 1–2 godzin. Badanie wskazuje na obecność bakterii, które niekoniecznie są chorobotwórcze, ale ich bytność wskazuje na skażenie wody i obecność organizmów chorobo­twórczych.

Wśród analizatorów do precyzyjnej analizy parametrów sumarycznych w komunalnych i przemysłowych oczyszczalniach ścieków można wyróżnić analizatory OWO, ChZT i SAC.

Analizatory OWO wykorzystują termiczne spalanie katalityczne. Po nim następuje detekcja nierozproszonego światła podczerwonego wytworzonego dwutlenku węgla. W obwodzie cieczy próbka jest zakwaszana, potem przepuszczana przez filtr rozdzielający cząsteczki, następnie spalana, a schłodzone spaliny poddane detekcji nierozproszonego światła podczerwonego. Przykładowym analizatorem OWO, czyli całkowitej zawartości węgla aktywnego jest produkt z oferty firmy A.P. Instruments – Aurora 1030D. Oprócz opisanej metody analitycznej można korzystać z wysokotemperaturowej metody spaleniowej.

Analizatory monitorowania chemicznego zapotrzebowania tlenu w wodzie (ChZT) wykorzystują metodę opartą na dwuchromianie i badają chemiczne zapotrzebowanie tlenowe. Próbka jest podgrzewana, a do niej dodawany jest odczynnik trawiący. Reakcja, która zachodzi w wyniku takiego działania wywołuje zmianę koloru próbki. Kolor jest zależny od ilości związków węgla. Do pomiaru koloru wykorzystuje się metodę fotometryczną. ChZT określa ilość tlenu potrzebnego do przeprowadzenia chemicznego rozpadu zanieczyszczeń. ChZT wskazuje na stężenie substancji organicznych, które mogą negatywnie wpłynąć na środowisko. Firma Hach oferuje m.in. analizator ChZT serii EZ do analizy ścieków i wód powierzchniowych.

Z kolei analizatory SAC to urządzenia, które wykorzystują czujniki UV i badają spektralny współczynnik absorpcji. Wiązka światła ultrafioletowego jest dzielona i kierowana na dwa odbiorniki. Jeden z nich pozwala na określenie intensywności światła na referencyjnej długości fali, drugi na mierzonej długości fali. Stosunek obu pomiarów stanowi podstawę do wyznaczenia wartości SAC z użyciem zaprogramowanych krzywych kalibracyjnych.

Systemy informacji geograficznej

Sieć wodno-kanalizacyjna bywa bardzo rozległa, dlatego narzędziem pomocnym w lokalizowaniu konkretnych elementów sieci mogą okazać się systemy informacji geograficznej GIS (Geographical Information System). Stanowią one wsparcie w ewidencji danych dotyczących rozmieszczenia poszczególnych elementów i obiektów sieci w przestrzeni. Cyfrowe mapy urządzeń wodno-kanalizacyjnych pozwalają na powiązanie dostępnych informacji z poszczególnymi składowymi sieci i umieszczenie ich w konkretnej przestrzeni. Można korzystać z różnego rodzaju map – wektorowych, rastrowych, wielkoskalowych, małoskalowych.

Omawiane systemy wspomagania komputerowego gromadzą, przechowują, integrują, analizują pozyskiwane informacje oraz wizualizują dane geograficzne. Systemy GIS z powodzeniem zastępują papierowe mapy i dokumentacje zawierające geometrię, rzędne terenu, rodzaj sieci, użyte do jej budowy materiały oraz średnice rurociągów. Znalezienie niezbędnych danych gromadzonych w papierowej formie zajmuje dużo czasu oraz jest nieefektywne. Ponadto problem stanowi nanoszenie ewentualnych zmian – poprawek i aktualizacji. Na mapach w formie cyfrowej można poza elementami infrastruktury nanosić zlecenia i informacje związane z konkretnymi elementami sieci oraz poszczególnymi środkami trwałymi majątku przedsiębiorstwa.

Początkowe koszty zakupu niezbędnego sprzętu oraz wdrożenia systemu informacji geograficznej są rekompensowane przez późniejsze usprawnienia wynikające z korzyści działania systemu w przedsiębiorstwie. Łatwiej i szybciej można podejmować decyzję projektowe oraz reagować na występowanie awarii na obiektach sieci. Najwięcej czasu i środków pochłania wprowadzenie danych początkowych, bieżąca praca z systemem polegająca np. na aktualizowaniu czy rozbudowie sieci jest już dużo szybsza i przynosi wymierne zyski.

Przesył danych

Istotną rolę w przypadku rozproszonych i częstokroć rozległych sieciach wodno-kanalizacyjnych pełni system przesyłu danych. Zarządzanie i sterowanie urządzeniami i komponentami sieci oraz bieżące monitorowanie parametrów procesowych w poszczególnych punktach sieci wymaga sprawnej wymiany danych i informacji.

Jednym z rozwiązań są sieci Wi-Fi. Zapewniają one duże prędkości przesyłu danych, ale ich zasięg jest stosunkowo niewielki. Nadają się wobec tego tylko do niezbyt rozległych systemów zakładowych, nie są użyteczne w systemach komunalnych. Urządzenia sieci wodno-kanalizacyjnej muszą być wyposażone w routery Wi-Fi. Jest to źródłem występowania dużej podatności na zakłócenia.

Innym rozwiązaniem są radiomodemy. Ich prędkość transmisji danych jest mała, ale zasięg znacznie większy niż w przypadku sieci Wi-Fi, sięga bowiem kilkudziesięciu kilometrów. Przykładowe radiomodemy można znaleźć w ofercie firmy Sabur. Jednym z nich jest RipEX2, który zapewnia przesył danych z maksymalną prędkością 1,7 Mb/s, jego obudowę stanowi odlew aluminium, może pracować w szerokim zakresie temperaturowym od -40 °C do 70 °C, działa w oparciu o system operacyjny Linux. Co ważne, opisywany radiomodem jest w stanie utrzymywać połączenia nawet w odległości przekraczającej 50 km.

Inną metodą transmitowania danych w sieciach wodno-kanalizacyjnych jest sieć komórkowa. Jej niewątpliwą zaletą jest możliwość nawiązywania komunikacji na duże odległości. Zazwyczaj wykorzystuje się ją do przesyłania niewielkiej ilości danych. Przykładowym zastosowanie jest informowanie w formie krótkiej wiadomości SMS o wystąpieniu awarii na obiekcie. Rozwój technologiczny sieci komórkowych poszerza nieustannie możliwości ich wykorzystania w nowoczesnych rozwiązaniach wodno-kanalizacyjnych. Należy jednak pamiętać o tym, że korzystanie z sieci komórkowych stanowi uzależnienie od operatorów sieci komórkowych, a tym samym występuje zagrożenie narażenia się na występowanie ewentualnych przerw w połączeniu.

Podsumowanie

Gospodarka wodna ma bezpośredni wpływ na życie każdego człowieka. Automatyzacja związanych z nią procesów jest wyznacznikiem jej nowoczesności. Kontrolowanie jakości wody oraz analiza składu ścieków na każdym etapie – od pozyskania po oddanie oczyszczonej wody do środowiska – jest bezsprzecznie konieczne. Centralne sterowanie procesami ułatwia całościową kontrolę nad prawidłowością przebiegu poszczególnych procesów – poboru, uzdatniania, transportu, dystrybucji oraz oczyszczania. Nowoczesną gospodarkę wodną charakteryzuje obecność sieci różnorodnych komponentów automatyki, tj. czujników, przetworników, analizatorów czy zaworów.

source: Automatyka 3/2023