Da reattivo a predittivo: Potenziare AQUADVANCED® con dati DMA ad alta frequenza
Le utility a livello globale stanno affrontando la doppia pressione di infrastrutture invecchiate e dell'obbligo di ridurre significativamente l'acqua non contabilizzata (NRW). Un efficace controllo dell'NRW richiede la gestione proattiva delle Aree di Misurazione Distrettuale (DMA), passando da una risposta reattiva a un'operazione predittiva e basata sui dati. La piattaforma AQUADVANCED® Water Networks (AAWN) di SUEZ è progettata per facilitare questo cambiamento, aggregando i dati in cruscotti pronti per gli operatori e sovrapposizioni GIS per una gestione degli eventi superiore. Il successo di AAWN—compresi allarmi istantanei, analisi della pressione transitoria e calibrazione del gemello digitale—dipende fondamentalmente dalla qualità e dalla frequenza dei dati in input.
La Limitazione di Potenza e Dati
Barriera di Latenza
La maggior parte dei punti critici di monitoraggio DMA si trova in camere sotterranee o in siti remoti dove l'alimentazione principale non è disponibile.
Le soluzioni di monitoraggio tradizionali si basano sull'alimentazione a batteria, il che introduce un compromesso debilitante: la frequenza dei dati rispetto alla durata della batteria. Per garantire la sopravvivenza per mesi, questi registratori devono ridurre le misure e i tassi di trasmissione (ad es., registrazione ogni 15 minuti con caricamenti giornalieri). Questi dati a bassa frequenza e alta latenza creano punti ciechi critici, rallentando la rilevazione di esplosioni significative e non catturando transitori di pressione a veloce movimento, esattamente quando la rete ha bisogno di continuità.
Voce delle Operazioni (SUEZ):
“Affrontiamo problemi ricorrenti: perdite di trasmissione, durata limitata della batteria e lacune nella continuità dei dati. Per preservare la batteria, i dispositivi registrano tipicamente ogni 15 minuti e inviano i dati quotidianamente, il che rallenta significativamente i nostri tempi di reazione. Dati in tempo reale consentirebbero risposte più rapide a grandi incidenti, rivelerebbero transitori di pressione e alimenterebbero in modo ottimale i nostri gemelli digitali.”
Immagine 1: Esempio AQUADVANCED di SUEZ a Milano - Digitalizzazione della rete idrica di un operatore pubblico per ridurre i rischi e minimizzare gli interventi legati alle perdite.
Vantaggio tecnologico PYDRO PT1
Il PYDRO PT1 è un'unità multi-sensore autonoma progettata per risolvere permanentemente il vincolo energetico nelle reti idriche remote, consentendo alle utility idriche di passare a una filosofia di monitoraggio "sempre attivo".
Immagine 2: PYDROs PT1 installato in una Camera
• Principio di Autonoma: Il PT1 incorpora una miniatura turbina interna che raccoglie in modo efficiente l'energia cinetica direttamente dal flusso che misura. Ciò elimina qualsiasi dipendenza da fonti di alimentazione esterne (rete, solare o sostituzioni di batterie routine).
• Acquisizione Dati Continua: L'energia raccolta alimenta continuamente l'unità di rilevamento e il modulo di comunicazione, consentendo uno streaming di dati affidabile a livello di minuto (o sub-minuto). Il dispositivo mantiene un robusto buffer di energia interno per garantire un funzionamento continuo, anche durante periodi di flusso molto basso o zero.
Implementazione Operativa e Comunicazioni
Semplicità Operativa (“Adatta & Dimentica”): Il PT1 è montato a flangia direttamente nel sistema di tubazioni (DN100), evitando la necessità di opere civili complesse, cablaggi, armadi o pannelli solari. L'installazione e la messa in servizio tipiche possono essere completate da una sola squadra in meno di un'ora.
Il PT1 si integra direttamente nel sistema di tubazioni DN100, eliminando la necessità di cablaggi di alimentazione esterni, solari o armadi per batterie.
Comunicazioni Sicure & Intelligenti: I dati vengono trasmessi in modo sicuro tramite collegamento cellulare (LTE-M/NB-IoT) direttamente al cloud e integrati nelle visualizzazioni SCADA/AAWN. Fondamentalmente, la sua natura di auto-alimentazione consente la configurazione remota, il monitoraggio della salute e aggiornamenti firmware Over-The-Air (OTA), riducendo drasticamente i costi operativi associati alla manutenzione manuale e alle visite in loco (“truck rolls”).
Immagine 3: PT1 di PYDROs con antenna attaccata
Immagine 4: PYDRO consegna il PT1 a SUEZ per il Test di Laboratorio della Fase 1
Dalla Validazione in Laboratorio all'Accuratezza sul Campo
SUEZ e PYDRO hanno eseguito un rigoroso processo di valutazione in due fasi in collaborazione con i centri tecnici SUEZ (LYON/CTCM) per convalidare le prestazioni e l'idoneità operativa del PT1.
Fase 1: Metrologia di laboratorio (Banco di prova CIRSEE)
Il PT1 è stato sottoposto a test metrologici verificabili su tubazioni DN100 utilizzando il metodo di avvio/arresto automatico.
Risultato della Metrologia: A vari tassi di flusso (da 750 a 50.000 l/h), il PT1 ha raggiunto un errore volumetrico massimo di -2,44% a +2,20% rispetto al metro di riferimento. Ciò conferma la sufficienza metrologica del dispositivo, validando il suo utilizzo come un complemento altamente preciso all'infrastruttura di flusso esistente.
Immagine 5: Risultati Meteorologici
(0) Curva iniziale senza stabilizzatore
(1) Curva iniziale con uno stabilizzatore
(2) Curve con una valvola aperta al 100% a monte
(3) Curve con una valvola aperta al 30% solo a monte
(4) Curve con uno stabilizzatore e la valvola aperta al 30% solo a monte
Progettazione del progetto
Cliente:
Suez
Posizione:
CTCM, Lione, Francia
Orario di inizio:
4 settembre 2024
Cliente:
Suez
Durata:
4 mesi
Tipo:
Progetto pilota non retribuito
Apprendimenti: In questa serie di test di laboratorio, è stata valutata la precisione del PT1 e si è concluso che sia in condizioni normali che in condizioni di disabilità, il dispositivo mantiene un livello di precisione molto buono. Il cliente era soddisfatto dei risultati ottenuti.
Immagine 6: Laboratorio allestito con una valvola a farfalla posizionata a monte del PT1. Condizione sfavorevole.
Immagine 7: Figura 7: Solo nel caso di una valvola aperta al 30% a monte, i risultati superano considerevolmente i limiti OIML R49. Se viene utilizzato un stabilizzatore, questo problema può essere migliorato.
Fase 2: Prova sul campo
Il test principale era la capacità del PT1 di operare continuamente in un ambiente reale per 12 settimane, con prestazioni confrontate rispetto a un flussometro di riferimento.
Immagine 8: PYDRO CTO e SUEZ Projektmanager presso un sito di installazione
Immagine 9: Team SUEZ che installa il PT1
Immagine 10: PT1 Accanto al Misuratore di Flusso di Riferimento
Continuità dei Dati e Prestazioni ad Alta Risoluzione
Il trial ha confermato che il PT1 eccelle nell'acquisizione dei dati dove le soluzioni tradizionali a batteria falliscono:
• Flusso di Dati ad Alta Risoluzione: Nel corso del periodo di tre mesi, il sistema ha mantenuto con successo il 98% di tempo operativo per la continuità dei dati a livello di minuto (24/7). Questa trasmissione di dati continua e ad alta frequenza è una capacità fondamentalmente sbloccata dal meccanismo di autoalimentazione.
• Allineamento del Flusso: I dati del flusso minuto per minuto hanno dimostrato un allineamento eccezionale con il flusso di riferimento, catturando i cicli di consumo giornalieri, inclusi i picchi critici e i periodi di flusso ridotto, con alta fedeltà. (Vedi grafico di confronto sul campo)
Sovrapposizione dei dati di flusso PYDRO (blu) rispetto al misuratore di riferimento (rosso) per una settimana, dimostrando un'alta sincronizzazione e una cattura precisa dei picchi/cicli di consumo minimo.
Immagine 11: Confronto del flusso dei test di campo
Accuratezza volumetrica e analisi degli errori
Il PT1 ha dimostrato sia un'elevata stabilità a lungo termine sia ha fornito una chiara comprensione delle sfide nella comparazione dei dati a breve termine:
• Stabilità dell'Auditing Volumetrico: Quando i dati sono stati aggregati a livello settimanale, il PT1 ha raggiunto un superiore Errore Assoluto Medio di solo 0,81% rispetto al metro di riferimento. Questa precisione a lungo termine è vitale per audit affidabili del bilancio idrico e la verifica dell'Acqua Non Rivenuta (NRW).
• Comprensione della Deviazione a Breve Termine: Anche se la precisione aggregata è quasi perfetta, i dati mostrano una maggiore deviazione istantanea a intervalli più brevi (ad es., Errore Assoluto Medio del 9,02% all'intervallo di 15 minuti). Questo è caratteristico del confronto tra sistemi asincroni ad alta frequenza. La misurazione continua (a livello di minuto) del PT1 espone qualsiasi lieve errore di sincronizzazione temporale o scostamento tra il suo timestamp e l'intervallo di registrazione del metro di riferimento. Questi errori legati al tempo si autocompensano e si annullano man mano che i dati vengono aggregati in somme giornaliere o settimanali, confermando la robusta e superiore capacità di misurazione volumetrica sottostante del PT1.
Analisi Operativa: Cattura di Eventi Transitori
I dati ad alta frequenza hanno fornito un vantaggio operativo cruciale: la capacità di catturare eventi dinamici. Un caso notevole ha incluso la rilevazione di un evento di flusso inverso della durata di circa un'ora, un'anomalia che sarebbe stata persa o pesantemente smussata da un logger a 15 minuti. Questa capacità è fondamentale per identificare e gestire transitori di pressione dannosi e per convalidare gli input del modello di rete.
Dalla Validazione in Laboratorio all'Accuratezza sul Campo
Integrazione con AQUADVANCED® e riduzione dei costi operativi
La collaborazione SUEZ/PYDRO ha convalidato una tecnologia che affronta direttamente una barriera economica centrale alla digitalizzazione: il costo e la logistica dell'energia.
• Integrazione con AAWN: come prossimo passo, il flusso continuo di dati dal PT1 potrà integrarsi senza soluzione di continuità nell'architettura dei dati di AAWN, consentendo a SUEZ di sfruttare appieno la propria piattaforma digitale per dashboard in tempo reale, allerta proattiva e calibrazione del gemello digitale.
• Riduzione dei costi operativi (OpEx): eliminando la necessità di sostituzioni di batterie di routine, lavori civili legati all'energia e visite in loco per configurazioni o controlli di salute, il PT1 può influenzare direttamente il profilo OpEx:
Categoria KPI
Risultato Aggregato (Metriche)
Beneficio sbloccato
Continuità dei dati
98% disponibilità per dati a livello di minuto
I dati ad alta frequenza sempre attivi eliminano i punti ciechi e la latenza.
Accuratezza volumetrica
Errore Medio Assente Settimanale: 0,81%
Stabilità a lungo termine confermata per il calcolo e la revisione di NRW.
Efficienza Operativa
Sostituzioni della batteria: Zero
La gestione remota e l'auto-alimentazione eliminano l'OpEx ricorrente (sostituzioni di batterie, interruzioni di alimentazione).
Visibilità dell'evento
Rilevamento eventi: Confermato
La campionatura ad alta frequenza cattura eventi di flusso come il flusso inverso misurato che è stato perso da logger limitati.
