Vernetzung von Wasserwerken mit IoT-Gateways und unterbrechungsfreier Stromversorgung

Highlights 

✔ Abgelegene Wasserpumpensysteme sind anfällig für Wasserverluste, Geräteschäden und Versorgungsunterbrechungen. Diese Risiken erhöhen sich, wenn Überwachung und Steuerung durch Entfernung, Stromausfälle oder Verbindungsprobleme beeinträchtigt werden. 

✔ AXIMA, spol. s ro entwickelte eine automatisierte Steuerungslösung für Wasserwerke, die einen sicheren Pumpenbetrieb und eine kontinuierliche Überwachung zwischen einer entfernten Pumpstation und der Hauptwasseraufbereitungsanlage gewährleistet. 

✔ Teltonika TRB246 und TRB141 IoT-Gateways, unterstützt durch die unterbrechungsfreie Stromversorgung BAT120, bieten zuverlässige Mobilfunkverbindungen, SMS-Kommunikation und Schutz für kritische Wasserinfrastrukturen. 

✔ Das Remote Management System (RMS) ermöglicht Fernüberwachung, zentrale Verwaltung und vereinfachte Langzeitwartung, wodurch der operative Aufwand und die Anzahl der Vor-Ort-Besuche reduziert werden. 

Aufrechterhaltung des kontinuierlichen Betriebs der abgelegenen Wasserpumpinfrastruktur 

Wasserversorgungssysteme sind ein wesentlicher Bestandteil der öffentlichen Infrastruktur und erfordern einen kontinuierlichen und zuverlässigen Betrieb, um die unterbrechungsfreie Versorgung der Endverbraucher zu gewährleisten.  

Pumpstationen und Speicherbecken müssen permanent überwacht und gesteuert werden, um Überlaufen, Wasserverluste und Anlagenschäden zu verhindern. Selbst kurzzeitige unkontrollierte Betriebszustände können zu kostspieligen Ausfällen und Versorgungsunterbrechungen führen. 

Branchenschätzungen zufolge erreichen weltweit rund 30–35 % des aufbereiteten Wassers nie die Verbraucher, hauptsächlich aufgrund von Verlusten in den Verteilungsnetzen. Diese Zahlen verdeutlichen, wie unzureichende Überwachung und Steuerung von Pump- und Speichersystemen schnell zu massiver Verschwendung und erhöhten Betriebskosten führen können. 

Abgelegene Pumpanlagen bringen eine zusätzliche Komplexitätsebene mit sich. Begrenzter physischer Zugang, Abhängigkeit von mobiler Konnektivität und das Risiko von Stromausfällen erschweren die kontinuierliche Überwachung und zeitnahe Reaktion. 

Unter solchen Bedingungen kann ein Kommunikationsverlust oder ein verzögertes Eingreifen dazu führen, dass Pumpen außerhalb sicherer Grenzen arbeiten, was den mechanischen Verschleiß beschleunigt, den Energieverbrauch erhöht und das Risiko von Infrastrukturschäden steigert. 

AXIMA, spol. s r. o., ein tschechisches Unternehmen für industrielle Automatisierung und Engineering, ist auf die Planung und Implementierung von Steuerungssystemen für kritische Infrastrukturen, einschließlich Anwendungen im Wassermanagement, spezialisiert.  

Mit umfangreicher Erfahrung in den Bereichen Automatisierung, Überwachung und Systemintegration konzentriert sich das Unternehmen auf die Bereitstellung von Lösungen, die einen sicheren, effizienten und zuverlässigen Betrieb auch in abgelegenen und anspruchsvollen Umgebungen gewährleisten. 

Topologie 

Robuste IoT-Konnektivität für die Fernüberwachung und -steuerung von Wasserinfrastrukturen 

Unser Partner hat eine zuverlässige Wassermanagementlösung mit zwei Teltonika IoT-Gateways und einer unterbrechungsfreien Stromversorgung implementiert. 

In der Hauptwasseraufbereitungsanlage ist ein IoT-Gateway vom Typ TRB246 über Ethernet mit der lokalen SPS verbunden und dient als zentrale Kommunikationseinheit für das Automatisierungssystem. Die SPS, ausgestattet mit einem I/O-Modul C0-16ND3, verarbeitet Signale von Feldgeräten im Wasserreservoir, insbesondere von einem Schwimmerschalter, der den maximalen Füllstand des Tanks erkennt. 

Anhand dieser Eingangsdaten steuert die SPS den Pumpvorgang, um ein Überlaufen zu verhindern und eine stabile Wasserversorgung zu gewährleisten. Betriebsdaten, Alarme und Systemstatus werden über das Netzwerk-Gateway TRB246 übertragen und ermöglichen so die kontinuierliche Überwachung der Speicherstände und des Systembetriebs. 

Die lokale Überwachung und manuelle Steuerung erfolgen über ein HMI, das direkt mit der SPS verbunden ist. So können die Bediener Tankfüllstände, Pumpenstatus und Alarme überwachen und bei Bedarf eingreifen. Zusätzliche Systeminformationen werden auf einem LCD-Bildschirm an der Hauptstation angezeigt. 

Das Wasser wird über eine separate Wasserleitung vom Pumpwerk zum Speicherbecken transportiert. Von dort aus wird es über eine Abflussleitung und eine Abflussleitung zu den Endverbrauchern verteilt. Die Wasserpumpe, die sich in einem separaten Pumpwerk etwa 500 Meter vom Hauptgebäude entfernt befindet, ist für den Wassertransport durch dieses Leitungsnetz zuständig. 

Die IoT-Gateways TRB246 und TRB141 sind beide mit SIM-Karten ausgestattet, die das Senden und Empfangen von SMS-Befehlen unterstützen und so eine zuverlässige Steuerung gewährleisten. Das an der Pumpstation installierte LTE-Gateway TRB141 tauscht SMS-Nachrichten direkt mit dem IoT-Gateway TRB246 in der Hauptstation aus und ermöglicht so eine zuverlässige Kommunikation zwischen Pumpe und zentraler Steuerung. 

Zusätzlicher Schutz wird durch eine autonome Logik gewährleistet, die direkt im Netzwerk-Gateway TRB141 implementiert ist. Ein benutzerdefiniertes Skript schaltet die Pumpe nach einer vordefinierten maximalen Pumpzeit automatisch ab, wenn die Kommunikation abbricht, und verhindert so Geräteschäden und unsicheren Betrieb. 

Die Systemzuverlässigkeit wird durch BAT120 weiter erhöht. Unterbrechungsfreie Stromversorgungsgeräte sind sowohl an TRB246 im Hauptwerk als auch an TRB141 im Pumpwerk angeschlossen. Die batteriegepufferte Stromversorgung gewährleistet den Betrieb der Kommunikationsgeräte bei Stromausfällen und ermöglicht die unterbrechungsfreie Übermittlung von Alarmen und Statusmeldungen. 

Schließlich erfolgen Fernzugriff, Konfiguration und langfristige Systemverwaltung über das Remote Management System (RMS) von Teltonika. Es ermöglicht die Fernüberwachung und zentrale Verwaltung beider Gateways und gewährleistet gleichzeitig vollständige Transparenz und langfristige Zuverlässigkeit der eingesetzten Infrastruktur.