Von reaktiv zu prädiktiv: AQUADVANCED® mit Hochfrequenz-DMA-Daten betreiben
Versorgungsunternehmen stehen weltweit unter dem Druck einer alternden Infrastruktur und der Verpflichtung, das nicht fakturierte Wasser (NRW) erheblich zu reduzieren. Eine effektive Kontrolle des NRW erfordert das proaktive Management von Bezirksmessbereichen (DMAs) und den Übergang von reaktiven zu prädiktiven, datengestützten Betriebsweisen. Die AQUADVANCED® Wasser-Netzwerke (AAWN) Plattform von SUEZ wurde entwickelt, um diesen Wandel zu erleichtern, indem sie Daten in betriebsbereite Dashboards und GIS-Überlagerungen für ein überlegenes Ereignismanagement aggregiert. Der Erfolg von AAWN – einschließlich sofortiger Alarmierung, transienter Druckanalyse und digitale Zwilling-Kalibrierung – ist grundsätzlich von der Qualität und Häufigkeit der Eingabedaten abhängig.
Die Leistungsbeschränkung und Daten
Latenzbarriere
Die Mehrheit der kritischen DMA-Überwachungsstellen befindet sich in unterirdischen Kammern oder abgelegenen Standorten, an denen keine Stromversorgung verfügbar ist.
Traditionelle Überwachungslösungen greifen auf Batteriestrom zurück, was einen lähmenden Kompromiss mit sich bringt: Datenfrequenz versus Batterielebensdauer. Um monatelange Überlebensfähigkeit zu gewährleisten, müssen diese Logger die Mess- und Übertragungsraten drosseln (z. B. 15-minütige Protokollierung mit täglichen Uploads). Diese niedrigfrequente, hochlatente Daten schaffen kritische blinde Flecken, verlangsamen die Erkennung signifikanter Ausbrüche und erfassen keine schnell bewegenden Drucktransienten, genau dann, wenn das Netzwerk Kontinuität benötigt.
Stimme der Operationen (SUEZ):
„Wir stehen vor wiederkehrenden Problemen: Übertragungsverluste, begrenzte Batterielebensdauer und Datenkontinuitätslücken. Um die Batterie zu schonen, zeichnen Geräte in der Regel alle 15 Minuten auf und senden die Daten täglich, was unsere Reaktionszeiten erheblich verlangsamt. Echtzeitdaten würden schnellere Antworten auf größere Vorfälle ermöglichen, Drucktransienten aufdecken und unsere digitalen Zwillinge optimal versorgen.“
Bild 1: SUEZs AQUADVANCED-Beispiel im Metropolgebiet Mailand - Digitalisierung des Wassernetzes eines öffentlichen Betreibers, um Risiken zu minimieren und eingreifen im Zusammenhang mit Leckagen zu reduzieren.
PYDRO PT1 Technologischer Vorteil
Der PYDRO PT1 ist eine selbstbetriebsfähige, multi-sensorische Einheit, die entwickelt wurde, um das Energieproblem in abgelegenen Wassernetzen dauerhaft zu lösen, wodurch Wasserunternehmen zu einer "immer aktiven" Überwachungsphilosophie übergehen können.
Bild 2: PYDROs PT1 in einer Kammer installiert
• Selbstversorgendes Prinzip: Der PT1 verfügt über eine miniaturisierte interne Turbine, die kinetische Energie effizient aus dem Fluss, den sie misst, gewinnt. Dies eliminiert jegliche Abhängigkeit von externen Stromquellen (Netz, Solar oder routinemäßigen Batteriewechsel).
• Kontinuierliche Datenerfassung: Die gewonnene Energie versorgt kontinuierlich die Sensoreinheit und das Kommunikationsmodul, was zuverlässiges Streaming von Daten auf Minutenebene (oder unterhalb einer Minute) ermöglicht. Das Gerät verfügt über einen robusten internen Energiepuffer, um einen kontinuierlichen Betrieb auch während Perioden mit sehr geringem oder null Durchfluss zu gewährleisten.
Betriebliche Bereitstellung und Kommunikation
Betriebliche Einfachheit (“Fit & Forget”): Der PT1 ist direkt in das Rohrleitungssystem (DN100) flanschmontiert, wodurch die Notwendigkeit komplexer baulicher Arbeiten, Verkabelungen, Schränke oder Solarpanels entfällt. Die typische Installation und Inbetriebnahme kann von einer einzigen Crew in weniger als einer Stunde abgeschlossen werden.
Der PT1 integriert sich direkt in das DN100-Rohrleitungssystem und beseitigt die Notwendigkeit externer Stromverkabelungen, Solar- oder Batterieschränke.
Sichere & smarte Kommunikation: Daten werden sicher über einen zellularen Uplink (LTE-M/NB-IoT) direkt in die Cloud übertragen und in SCADA/AAWN-Ansichten integriert. Entscheidender Vorteil ist die Selbstversorgung des Geräts, die eine Remote-Konfiguration, Gesundheitsüberwachung und Over-The-Air (OTA) Firmware-Updates ermöglicht, wodurch die Betriebskosten im Zusammenhang mit manueller Wartung und Site-Besuchen („Truck Rolls“) erheblich gesenkt werden.
Bild 3: PYDROs PT1 mit angehängter Antenne
Bild 4: PYDRO liefert das PT1 an SUEZ für den Phase 1 Labortest
Von der Laborvalidierung zur Feldgenauigkeit
SUEZ und PYDRO führten einen rigorosen, zweistufigen Bewertungsprozess in Zusammenarbeit mit den technischen Zentren von SUEZ (LYON/CTCM) durch, um die Leistung und Betriebseignung des PT1 zu validieren.
Phase 1: Labormetrologie (CIRSEE-Testbench)
Der PT1 wurde verifizierbaren metrologischen Tests an DN100-Rohrleitungen unter Verwendung der automatischen Start-/Stopp-Methode unterzogen.
Metrologieergebnis: Bei verschiedenen Durchflussraten (750 bis 50.000 l/h) erreichte der PT1 einen maximalen volumetrischen Fehler von -2,44 % bis +2,20 % im Vergleich zum Referenzmessgerät. Dies bestätigt die metrologische Suffizienz des Geräts und validiert seine Verwendung als hochgenaue Ergänzung zu bestehender Flussinfrastruktur.
Bild 5: Meteorologische Ergebnisse
(0) Anfangskurve ohne Stabilisator
(1) Anfangskurve mit einem Stabilisator
(2) Kurve mit einem Ventil, das zu 100 % upstream geöffnet ist
(3) Kurve mit einem Ventil, das nur zu 30 % stromaufwärts geöffnet ist
(4) Kurve mit einem Stabilisator und das Ventil nur zu 30% stromaufwärts geöffnet
Projektdesign
Kunde:
Suez
Standort:
CTCM, Lyon, Frankreich
Startzeit:
4. September 2024
Kunde:
Suez
Dauer:
4 Monate
Typ:
Unbezahltes Pilotprojekt
Lerninhalte: In dieser Serie von Laborversuchen wurde die Genauigkeit des PT1 bewertet und festgestellt, dass das Gerät sowohl unter normalen als auch unter handicap Bedingungen ein sehr gutes Genauigkeitsniveau beibehält. Der Kunde war mit den erzielten Ergebnissen zufrieden.
Bild 6: Laboreinrichtung mit einem Butterfly-Ventil, das stromaufwärts des PT1 platziert ist. Ungünstige Bedingung.
Bild 7: Abbildung 7: Nur im Fall eines zu 30 % geöffneten Ventils upstream liegen die Ergebnisse erheblich über den OIML R49-Grenzwerten. Wenn ein Stabilisator verwendet wird, kann dieses Problem verbessert werden.
Phase 2: Feldversuch
Der primäre Test war die Fähigkeit des PT1, über einen Zeitraum von 12 Wochen kontinuierlich in einer realen Umgebung zu arbeiten, wobei die Leistung anhand eines Referenzdurchflussmessgeräts benchmarkiert wurde.
Bild 8: PYDRO CTO und SUEZ Projektmanager an einem Installationsstandort
Bild 9: SUEZ-Team installiert die PT1
Bild 10: PT1 Neben Referenzdurchflussmesser
Datenkontinuität und hochauflösende Leistung
Die Prüfung hat bestätigt, dass der PT1 bei der Datenerfassung hervorragende Ergebnisse erzielt, wo herkömmliche Batterielösungen versagen:
• Hochauflösender Datenstream: Im Verlauf von drei Monaten hat das System erfolgreich eine Verfügbarkeit von 98 % für minutengenaue Datenkontinuität (24/7) aufrechterhalten. Diese kontinuierliche, hochfrequente Datenübertragung ist eine Fähigkeit, die grundlegend durch den selbstversorgenden Mechanismus freigeschaltet wird.
• Flussausrichtung: Die minutengenauen Flussdaten zeigten eine außergewöhnliche Übereinstimmung mit dem Referenzfluss und erfassten tägliche Verbrauchszyklen, einschließlich kritischer Spitzen- und Niedrigflussperioden, mit hoher Genauigkeit. (Siehe Feldvergleichsgrafik)
Überlagerung der PYDRO-Daten (blau) gegen den Referenzmesser (rot) über eine Woche, die eine hohe Synchronisation und genaue Erfassung von Spitzen-/Niedrigverbrauchszyklen demonstriert.
Bild 11: Vergleich des Ablaufs von Feldversuchen
Volumetrische Genauigkeit und Fehleranalyse
Die PT1 zeigte sowohl hohe langfristige Stabilität als auch ein klares Verständnis der Herausforderungen bei der kurzfristigen Datenvergleich:
• Stabilität der volumetrischen Prüfung: Als die Daten auf wöchentlicher Ebene aggregiert wurden, erreichte die PT1 einen überlegenen Absoluten Mittelwertfehler von nur 0,81 % im Vergleich zum Referenzzähler. Diese langfristige Genauigkeit ist entscheidend für zuverlässige Wasserbilanzprüfungen und die Verifizierung von Nicht-Erlöswasser (NRW).
• Verständnis kurzfristiger Abweichungen: Während die aggregierte Genauigkeit nahezu perfekt ist, zeigen die Daten bei kürzeren Intervallen eine höhere sofortige Abweichung (z. B. einen Absoluten Mittelwertfehler von 9,02 % im 15-Minuten-Intervall). Dies ist charakteristisch für den Vergleich asynchroner, hochfrequenter Systeme. Die kontinuierliche (Minuten-eben) Messung der PT1 legt jeden geringfügigen Zeit-Synchronisationsfehler oder Offset zwischen ihrem Zeitstempel und dem Protokollintervall des Referenzzählers offen. Diese zeitbezogenen Fehler korrigieren sich selbst und heben sich auf, wenn die Daten zu täglichen oder wöchentlichen Summen aggregiert werden, wodurch die robuste und überlegene volumetrische Messfähigkeit der PT1 bestätigt wird.
Betriebliche Einblicke: Erfassung vorübergehender Ereignisse
Die hochfrequenten Daten lieferten einen entscheidenden betrieblichen Vorteil: die Fähigkeit, dynamische Ereignisse zu erfassen. Ein bemerkenswertes Beispiel war die Erkennung eines Umströmungsereignisses, das etwa eine Stunde dauerte, eine Anomalie, die von einem 15-Minuten-Datensammler übersehen oder stark geglättet worden wäre. Diese Fähigkeit ist von größter Bedeutung für die Identifizierung und Verwaltung schädlicher Drucktransienten und die Validierung von Eingaben in das Netzwerkmodell.
Von der Laborvalidierung zur Feldgenauigkeit
Integration mit AQUADVANCED® und OpEx-Reduzierung
Die Zusammenarbeit von SUEZ/PYDRO hat eine Technik validiert, die direkt ein zentrales wirtschaftliches Hindernis für die Digitalisierung angeht: die Kosten und Logistik der Energieversorgung.
• Integration mit AAWN: Als nächster Schritt wird der kontinuierliche Datenstrom von PT1 nahtlos in die Datenarchitektur von AAWN integriert, sodass SUEZ seine digitale Plattform für Echtzeit-Dashboards, proaktive Alarmierung und digitale Zwillingskalibrierung voll ausnutzen kann.
• Reduzierung der Betriebskosten (OpEx): Durch die Beseitigung der Notwendigkeit für routinemäßige Batteriewechsel, energiebezogene Tiefbauarbeiten und Standortbesuche zur Konfiguration oder Gesundheitsüberprüfung kann der PT1 direkt das OpEx-Profil beeinflussen:
KPI-Kategorie
Metrisch (Aggregiertes Ergebnis)
Nutzen freigeschaltet
Datenkontinuität
98% Verfügbarkeit für Daten auf Minutenbasis
Ständige, hochfrequente Daten beseitigen blinde Flecken und Latenz.
Volumetrische Genauigkeit
Wöchentlicher durchschnittlicher Fehler: 0,81 %
Bestätigte langfristige Stabilität für die NRW-Berechnung und -Prüfung.
Betriebliche Effizienz
Batteriewechsel: Null
Fernmanagement und Selbstversorgung beseitigen wiederkehrende Betriebskosten (Batteriewechsel, Stromausfälle).
Veranstaltungssichtbarkeit
Ereigniserkennung: Bestätigt
Die Hochfrequenzabtastung erfasst Flusereignisse wie den Rückfluss, der von gedrosselten Loggern verpasst wird.
