SISTEMA DI SUPERVISIONE, TELECONTROLLO E … · adduzione serbatoi di accumulo rete di...
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SISTEMA DI SUPERVISIONE, TELECONTROLLO E
AUTOMAZIONE DELLE RETI DI ACQUEDOTTO GESTITE
DA ACAOP S.p.A
Ing. Daniele Sturla – Acaop S.p.A – Stradella (PV)
S.p.A.
ACAOP S.p.A. (Azienda Consorziale Acquedotti
Oltrepo’ Pavese) è una società a capitale totalmente
pubblico che gestisce il servizio di acquedotto in 51
Comuni della Provincia di Pavia nell’Oltrepo
orientale e nel Basso Pavese S.p.A.
Area servita
da ACAOP
Comuni serviti:
n° 51
Popolazione servita:
ca. 60.000 abitanti
Acqua potabile erogata annualmente:
oltre 5.000.000 di mc
Dipendenti: n° 43
Utenze: n° 28.000
Ampiezza della rete: Km 1.700 di linea
Superficie servita: 460 Kmq
Stazioni di pompaggio: n° 42
Serbatoi: n° 76
Impianti di potabilizzazione acqua: n° 15
Pozzi di captazione: n° 60
Sede ACAOP S.p.A
Per poter efficacemente gestire il sistema già a partire dal 1977 gran parte delle centrali di
pompaggio , pozzi, impianti di potabilizzazione e serbatoi di accumulo sono supervisionate
dal centro di telecontrollo sito in Stradella.
Il mezzo di trasmissione dati piu’ utilizzato è quello via radio UHF tramite due ponti radio
disposti in modo da coprire tutto il territorio. Attualmente il sistema utilizza anche la rete
telefonica cellulare (gprs)
Schema tipico nostri impianti di acquedotto:
Pozzi Impianto di potabilizzazione centrali di sollevamento rete di
adduzione serbatoi di accumulo rete di distribuzione utenze
La morfologia del nostro territorio è caratterizzata da una vasta zona collinare con una scarsa
disponibilità idrica ed una zona di pianura in cui essa è invece discreta. Già a partire dalla
nascita della nostra azienda si è sentita l’esigenza di prelevare l’acqua dalla pianura e
“pomparla” verso tutto il territorio collinare.
Ne è nato un sistema molto complesso: basta pensare che in alcuni comuni dell’alta collina
l'acqua alle utenze arriva dalla pianura dopo 6 sollevamenti ( da quota 70 m.s.l.m fino a 600
m.s.l.m).
Rete radio UHF
I principali parametri di processo monitorati dal telecontrollo
sono:
•Livello idrico dei serbatoi
•Portata idrica delle tubazioni
•Pressioni di pompaggio
•Stato delle pompe di rilancio
•Allarmi vari (mancanza ENEL, sonde di livello, ecc..)
Scopo del telecontrollo acquedotto
Monitorare le variabili di processo e corretto funzionamento degli impianti
Implementare algoritmi di automazione e ottimizzare i pompaggi (tenendo conto delle
richieste di rete ma anche dell’ora, del giorno della settimana, della stagione, delle fasce
tariffe energia elettrica)
Intervenire in caso di guasto “prima che l’utente chiami per mancanza acqua”
Ricercare le perdite in rete
Il sistema di telecontrollo di ACAOP a partire dalla sua prima implementazione
ha avuto diversi aggiornamenti (all’incirca uno ogni 10 anni). Gli aggiornamenti
consistevamo nella sostituzione delle periferiche e/o del software del centro di
telecontrollo.
Il nuovo centro di telecontrollo
Nel 2006 il sistema consisteva in 43 periferiche Siemens Telegyr TG801, TG803
e TG805 ed uno Scada (basato sul software Factory Link) presso il centro di
telecontrollo che girava su sistema operativo OS/2
L’HW e il SW del centro, ormai obsoleto, necessitavano di una radicale
sostituzione mentre le periferiche potevano essere mantenute.
Si è quindi proceduto ad una ricerca di mercato per trovare la soluzione ottimale
per le nostre esigenze
Alla luce delle nostre passate esperienze e dello stato dell’arte attuale in materia il
nuovo centro doveva possedere i seguenti requisiti:
Essere in grado di dialogare con le periferiche esistenti
Essere aperto e standardizzato (standard OPC) in modo tale:
1. Poter dialogare con altre periferiche attraverso protocolli standard e mezzi
di comunicazione diversificati ( oltre ai ponti radio UHF, anche via GSM/
GPRS, linee ADSL, sistemi wireless TCP/IP)
2. Poter scambiare dati con altri SCADA ( poiché è previsto un unico
gestore del sistema idrico integrato per tutta la provincia sorgerà
l’esigenza di avere un unico centro di controllo in grado di scambiare i
dati con quelli già esistenti attraverso per es. la rete internet)
3. Non essere eccessivamente vincolati ad un unico fornitore sia dell’HW
che del SW (possibilità di utilizzare periferiche di diversi fornitori, evitare
richieste esorbitanti di costi per rinnovi di licenze)
Il nuovo centro di telecontrollo
Essere “user-friendly” vale a dire essere dotato di una interfaccia tale da poter
rendere agevole all’operatore finale l’aggiunta di nuove periferiche o nuovi
segnali, l’aggiunta di nuovi sinottici o nuovi garfici
Essere sicuro ( sistema ridondato)
Essere efficiente , affidabile e a prezzi di mercato
Il nuovo centro di telecontrollo
A seguito di una indagine di mercato e analisi delle offerte si è scelto
come fornitore la FAST S.p.A di Rubiera (RE)
Configurazione schematica del sistema
Ethernet Locale
20 periferiche
Telegyr TG 800
Radiomodem Radio Analogiche
Switch
Serial HUB
GSM
14 periferiche
Telegyr TG 800
14 periferiche
Fast MWS
12 periferiche
Fast MWS
Switch Ethernet Aziendale
GSM SMS di allarme
ai reperibili
Intranet - Internet
(supervisione da casa o
da smartphone/tablet)
Cam
po
E
ster
no
C
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i te
leco
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oll
o
Strumenti misuratori di portata, livello, pH, sonde di livello, segnali mancanza Enel, stato delle pompe e
macchinari, stato delle valvole, ecc..
PC MASTER PC SLAVE
7 periferiche
Fast Aqualog
rete internet
Oggi il nostro centro di telecontrollo è in grado di dialogare con:
N° RTU Modello Protocollo Mezzo di
comunicazione
Controllo
20 Siemens Telegyr
TG 801,803,805
Proprietrario Ponte Radio (radio
analogiche)
Tempo reale
14 Siemens Telegyr
TG 801,803,805
Proprietrario Ponte Radio
(radiomodem)
Tempo reale
14 Fast MWS
Fast Aqualog Master
Modbus RTU Ponte Radio
(radiomodem)
Tempo reale
12 Fast MWS Modbus TCP/IP Rete GSM Trend scaricati 2 volte
al giorno o su
allarme/evento
2 Fast Aqualog Master
Modbus TCP/IP Rete internet via GPRS
(VPN)
Tempo reale
5 Fast Aqualog Monitor/Aqualog T
(alimentazione a batteria)
Modbus TCP/IP
Rete internet via GPRS Trend scaricati 2 volte
al giorno o su
allarme/evento
E’ stato previsto un sistema Master/Slave ridondato costituito da 2 computer: il PC MASTER risulta essere il
principale ( interroga le periferiche ed esegue le automazioni) mentre il PC SLAVE prende il controllo del sistema
in caso di guasto del primo.
Schema funzionale del server di telecontrollo
Plant View SCADA
Fast Allarm , & Data
Logger
Gestione periferiche RTU, Modem, Ponti radio, ….
Alarm
Messenger
Networking
Custom Application
Automa Assetti
Ridondanza
RSM
Opc Server
Siemens-Landys
OPC Server
Tunneling
Opc Server
Modbus RTU
I dati raccolti tramite i canali radio (da periferiche TG800 e FAST MWS) e da rete
GSM/GPRS (raccolti in tempo reale oppure scaricati n volte al giorno o su evento)
vengono messi a disposizione in formato OPC ai client SCADA, ai programmi di
memorizzazione dei dati storici su database, ai programmi custom.
Opc Server
TCP/IP
Accumuli
OPC SERVER (Visualizzazione)
Softwares Client OPC Installati presso centro ACAOP
1. PLANT VIEW SCADA (interfaccia utente)
2. Fast Data Logger (programma di archivio dei dati su database)
3. Fast Alarm (gestione allarmi per interfaccia utente)
4. RSM (gestione della ridondanza tra i due PC)
5. AUTOMA e ASSETTI (programma custom di gestione dell’automazione)
6. ACCUMULI (programma custom per calcolo dei volumi idrici giornalieri)
7. FAST MESSENGER SERVER (programma per invio allarmi via SMS o email)
INTERFACCIA UTENTE – PLANT VIEW
Programma di consultazione, creazione e modifica delle pagine grafiche:
1. Visualizzazione in tempo reale dello stato degli impianti
2. Configurazione parametri e modalità di comunicazione per ciascuna RTU
(periodo di aggiornamento dei dati, disabilitazione connessioni, diagnostica di
comunicazione)
3. Indicazione, riconoscimento, storicizzazione degli allarmi
4. Invio dei comandi manuali
5. Visualizzazione dei trend
6. Creazione di nuove pagine grafiche o modifica di quelle esistenti
PAGINA DIAGNOSTICA
AUTOMA e ASSETTI : SOFTWARE DI AUTOMAZIONE
Oltre a varie automazioni locali ( es. pompe che alimentano serbatoi di accumulo comandate
via cavo o radio tramite logica a sonde, oppure automazioni di impianti con PLC) il nostro
acquedotto prevede un sistema di automazione che passa attraverso il centro di telecontrollo.
Tale automazione regola il pompaggio verso i serbatoi di accumulo e l’apertura e chiusura di
valvole con attuatori.
Esempio:
-Al centro di telecontrollo arriva il valore del livello del
serbatoio di Castelletto
-il server OPC mette a disposizione tale valore ai vari
Client tra cui il software di automazione
- l’automa stabilisce l’assetto i pompaggio previsto in
corrispondenza del livello e dell’ora
-dal centro, attraverso il server OPC, verranno inviati i
comandi di marcia o arresto pompa 1 e/o pompa 2 alla
centrale di pompaggio di Sabbie
-tale controllo viene effettuato ad ogni interrogazione
(circa ogni minuto)
-l’assetto di pompaggio è modificabile dall’utente
-L’automazione puo’ essere disabilitata e si possono
inviare comandi manuali
Serbatoio Castelletto
Centrale Sabbie
6.50
81.80
3.63
7.02
Interfaccia di impostazione
degli assetti di pompaggio
Log dei comandi inviati
dall’automa ad una centrale
RSM (Sofware per la ridondanza del sistema)
SOFTWARE ACCUMULI :
•Calcolo del volume giornaliero, orario, notturno transitante nella rete
•Volume calcolato per integrazione dei valori di portata misurata
•Indispensabile per la valutazione delle perdite di rete (volumi notturni) e per
le analisi quantitative degli impianti.
ANALISI PERDITE IDRICHE TRAMITE PORTATA MINIMA NOTTURNA
Andamento portata immessa in un distretto
( da 2 al 3 ottobre 2013)
Portata minima notturna
MESSENGER SERVER
Software per la generazione di allarmi e invio degli stessi via SMS, Telefono e
Questo programma analizza le variabili messe a disposizione dei server OPC , in base ai valori di tali
variabili genera degli allarmi (semplici o frutto di combinazioni logiche) e stabilisce quando e a chi inviare
l’allarme via SMS o e-mail o telefono
Gli allarmi sono impostati dai tecnici del telecontrollo e inviati via sms ai reperibili e in contemporanea via
e-mail al responsabile tecnico.
Serbatoio Castelletto
Centrale Sabbie
6.50
81.80
3.63
7.02
Esempio:
Allarme “semplice”
Se livello.serbatoio.castelletto < 25% da piu’ di 5 minuti
genera allarme e invia messaggio SMS ai reperibili e
email al responsabile.
Il testo del messaggio è “livello serbatoi Castelletto basso
< 25%”
Allarme “complesso”
Se livello.serbatoio.castelletto < 50% da piu’ di 10 minuti
e P1.Sabbie ferma e P2.Sabbie ferma genera allarme e
invia messaggio SMS ai reperibili e email al responsabile.
Il testo del messaggio è “livello serbatoi Castelletto < 50%
e pompe ferme”
Il reperibile puo’ collegarsi via internet col proprio PC al
centro di telecontrollo e valutare meglio la situazione.
Per ora ci si collega attraverso il software open source
Real VNC
OBIETTIVI FUTURI / CONCLUSIONI
Il nuovo sistema di telecontrollo a partire dal revamping del 2006 ad oggi ha avuto continui aggiornamenti:
- sono state via via aggiunte nuove funzionalità ( es. messenger server, controllo da remoto del sistema,
supervisione da tablet, ecc..)
- sono state aggiunte nuove periferiche (il tutto ad opera del personale ACAOP)
- sono stati utilizzati nuovi mezzi di comunicazione (GSM, GPRS)
In particolare nel 2013 si è dato inizio all’utilizzo di periferiche alimentate a batteria (Aqualog Monitor
della Fast ) per il monitoraggio (via GPRS) di siti remoti non raggiunti da alimentazione elettrica
(monitoraggio del livello di serbatoi a servizio di piccole frazioni) con un riscontro positivo a fronte di
limitati costi di acquisto e installazione (individuazione rapida di guasti, tempestività di intervento,
agevolazione nella ricerca perdite).
Si è installata in un pozzetto una periferica alimentata a batteria IP68 (Aqualog T della Fast ) per la misura
di portata e pressione in ingresso ad un distretto (portata tramite contatore Woltmann con uscita
impulsiva): ci ha permesso di individuare rapidamente perdite idriche analizzando la portata minima
notturna.
OBIETTIVI FUTURI
- Incrementare il monitoraggio dei serbatoi remoti (costo limitato)
- Incrementare il monitoraggio delle portate immesse nei vari distretti ai fini della ricerca perdite (costo
maggiore, legato alle infrastrutture necessarie per creare i distretti)
- Utilizzare come mezzo di comunicazione anche la rete internet WiMAX
- Nell’ottica di una riorganizzazione del Servizio Idrico Integrato della Provincia di Pavia (a breve
avremo un gestore unico) vi sarà la necessità di scambiare dati con altri sistemi di telecontrollo.
