Fire automasjons studenter ved NTNU i Trondheim har i en Bacheloroppgave laget et styre- og overvåkingssystem for distribusjon av drikkevann med støtte fra Wago Norge.
Løsningen har allerede vakt oppmerksomhet blant vannverkaktører både nasjonalt og internasjonalt.
Oppgaven var delt i tre systemer – ett som detekterer lekkasjer i distribusjonsnettet, ett for å sikre vannkilder mot flom og ett for å levere drikkevann med riktig trykk til forbruker. Studentene Jone Vassbø, Johan Haukalid, Peder Ward og Markus Raudberget ved NTNU i Trondheim leverte oppgaven våren 2020, og avsluttet et treårig bachelorstudie innenfor elektro med spesialisering i automatiseringsteknikk ved NTNU.
Betydelig tap av drikkevann
Ifølge Norsk Vann og Folkehelseinstituttet lekker over 30 prosent drikkevann ned i bakken. I enkelte kommuner er lekkasjene på 50 prosent. I områder med stor lekkasje og høyt vanntrykk, kan det i verste fall medføre kvikkleireskred. Nå arbeider flere kommuner med å lokalisere og grave opp lekke vannrør i områder som er kvikkleireutsatt.
– Målet var å utvikle et styre- og overvåkingssystem for bruk i distribusjonen av drikkevann som ivaretar flomsikring, trykkregulering og lekkasjedeteksjon i distribusjonsnettet. Løsningen til NTNU-studentene gjør det mulig å varsle om tilstanden i vannledningene og utbedre feil på et tidlig tidspunkt før uforutsette hendelser skjer, sier leder for industri Stian Karlsen hos Wago Norge, i en pressemelding.
Bruk av WAGO PLS og IO
I prosjektet har WAGO levert utstyr, programvare og support via sin tekniske kundeservice.
– De bidro med koblingsmateriell, PLS’er, Touch skjerm for brukergrensesnitt og WAGO Cloud. Produktene er godt egnet til bruk på denne type applikasjoner, mener Vassbø, Haukalid, Ward og Raudberget.
Faglig og praktisk støtte
Det var høsten 2019 Wago Norge ble kontaktet av studentene ved NTNU i Trondheim.
– Ut fra gode erfaringer fra tidligere studieprosjekter, bestemte vi oss for å innlede et samarbeid med studentene. Jeg inviterte studentene med på en befaring hos Leksvik Vassverk der vi fikk innblikk i utfordringene de hadde med styring og overvåking. Vannverket var spesielt opptatt av lekkasjedeteksjon, som også ble et viktig tema i utformingen av oppgaven, sier distriktssjef for Industri Tor Erik Næbb.
God dialog med dem samt den faglige og praktiske støtten fra Wago var til stor nytte i utformingen av bacheloroppgaven mener NTNU-studentene.
– Løsningene er programmert, testet og oppkoblet med utviklet programvare direkte på WAGO PLS`er. Det er bygget en demonstrasjonsrigg til Wago Norge som kan brukes på fremtidige messer, sier studentene, som har hatt stort utbytte av denne oppgaven, mener han.
Automasjon møter IT
Bruk av moderne og fremtidsrettet teknologi var viktig. For å utnytte WAGOs PLS´er optimalt, benyttet vi leverandørens programvare e!COCKPIT. Docker teknologien ble benyttet for å innhente værdata fra yr.no som. Wago PLS’er benyttes både for å hente inn måledata, prosessere dem lokalt og sende dem til en skyløsninger via MQTT over mobilnett eller vanlig internett. I skyen analyseres data og visualiseres ved hjelp av Grafana som både kan vise trender og varsle ved mistanke om lekkasje.
Tekniske løsninger
Det ble implementert to metoder for å detektere lekkasje i distribusjonsnettet:
1. Avvik målt vannmengde inn på nettet sammenlignet med mengde ut.
2. Algoritmebasert evaluering av vannforbruk mot historiske data, time for time
• Systemet kan brukes på måling fra eksisterende mengdemålere, men vil bli mer treffsikkert desto flere målere man setter inn. Vannkilder kan sikres mot flom ved å evaluere målt nivå mot nedbør varsel fra YR.no eller annen nettbasert værtjeneste. Ved å la Wago PLS’en styre eventuelle damluker kan man dermed senke nivået i forkant av store nedbørsmengder.
• Pumpestasjoner er en sentral del av drikkevanns forsyninga der naturlig fall ikke sikrer nok vanntrykk. Studentene har lagd et PLS program som kan styre flere redundante pumper og sørge for at de oppnår mest mulig lik driftstid med tanke på slitasje og vedlikehold.
• Sist men ikke minst, har de lagd brukervennlig HMI/ skjermstyring tilpasset WAGO’s nyeste Tocuh skjermer. med Full HD oppløsning. Hele systemet er tilpasset sikker kommunikasjon via mobilnett eller internett. Det vil nok være en stor fordel for de fleste vannverk med tanke på at det ofte er stor avstand mellom systemkomponentene.
WAGO i VA prosjekter
Stian Karlsen hos Wago Norge sier at de valgte å samarbeide med studentene da VA – sektoren er et viktig satsingsområde for WAGO og vi har stor tro på at løsningene i Bacheloroppgaven kan benyttes av flere vannverk
– En stor tysk aktør har allerede vist interesse for løsningen. De fremhever spesielt løsningen som gjør det mulig å foreta avviksmålinger tilbake i tid ved hjelp av historiske data. Bacheloroppgaven er innovativ og utfordrer det etablerte tankesettet knyttet til overvåking og distribusjon av drikkevann. Her kan kunden uten store og dyre innvesteringer oppnå bedre kontroll og oversikt over anleggene sine. Løsningen vil kunne implementeres i de aller fleste anlegg avslutter Karlsen og Næbb.
