Sam system nie załatwi wszystkiego…

Wdrożenie projektu badawczego WatePrime w MPWiK w Piekarach Śląskich

Sprawne i skuteczne zarządzanie siecią wodociągową wymaga dziś zaawansowanych narządzi informatycznych. Piekarskie wodociągi w codziennej pracy wspierają się rozwiązaniami systemu WaterPrime - inteligentnej platformy analitycznej do wykrywania wycieków wody i poprawy zarządzania siecią wodociągową.

Infrastruktura wodociągowa MPWiK w Piekarach Śląskich składa się między innymi z ok. 224 km sieci wodociągowej, w której funkcjonuje blisko 7 tys. wodomierzy głównych odbiorców. W minionych latach podejmowaliśmy wiele działań zmierzających do obniżenia strat wody. Oprócz wymiany starej sieci wodociągowej, likwidacji ryczałtów i zabudowy wodomierzy o wysokiej dokładności, wdrożyliśmy system zdalnego odczytu wodomierzy, działający w oparciu o platformę IOT oraz o nowoczesną, energooszczędną i bezprzewodową technologię komunikacji LoraWan, obejmującą swym zasięgiem całe miasto Piekary Śląskie i wszystkich odbiorców.
Zamierzając jeszcze lepiej wykorzystać możliwości ww. systemu zaplanowaliśmy rozszerzenie jego działania o monitorowanie pracy sieci wodociągowej. Wynikało to z jednej strony z potrzeby bieżącego monitorowania wodomierzy naszych odbiorców (co robimy z dokładnością co do dnia i godziny), a z drugiej z chęci stałej i bieżącej kontroli pracy sieci wodociągowej i - co się z tym wiąże - kontroli wycieków wody.

Współpraca procentuje
Prace rozpoczęliśmy od działań związanych ze strefowaniem sieci wodociągowej, którą podzieliliśmy na kilkadziesiąt stref i stopniowo opomiarowujemy. Jednocześnie nawiązaliśmy współpracę z Polską Akademią Nauk oraz z dostawcą naszego systemu zdalnego odczytu wodomierzy.
Wspólnie uczestniczymy w trzyletnim programie finansowanym ze środków europejskich pod nazwą WaterPrime. Jego głównym celem jest opracowanie inteligentnego rozwiązania, które pomoże przedsiębiorstwom wodociągowym minimalizować straty wody, szybko i precyzyjnie wykrywać wycieki oraz umożliwi, w czasie rzeczywistym, monitorowanie pracy sieci wodociągowej. WaterPrime jest platformą analityczną bazującą na technologii sztucznej inteligencji; pracując na danych otrzymanych z naszej spółki uczy się diagnozować i rozwiązywać problemy, z jakimi się zmagamy.
Przystąpienie do projektu badawczego WaterPrime to kolejny krok w kierunku pełnej kontroli nad siecią wodociągową i sposób na ograniczenie strat wody.

Sam system nie załatwi wszystkiego
Wykorzystując możliwości programu, otrzymujemy informację o wyciekach i innych parametrach pracy sieci wodociągowej w czasie rzeczywistym, mamy możliwość szybkiej reakcji na awarie i inne odstępstwa od normy. Z doświadczenia wiemy jednak, że sam system nie załatwi wszystkiego - trzeba go zrozumieć, nauczyć się czytania i analizowania otrzymywanych danych oraz szybkiego reagowania na zdarzenia.
Podejmowanie działań zapobiegających wystąpieniu zdarzeń niepożądanych jest równie ważne jak szybka weryfikacja i reakcja na zdarzenia już zaistniałe. Dopiero stosując łącznie te dwie funkcjonalności możliwe staje się uzyskiwanie prawdziwych efektów takiego zarządzania siecią oraz eliminacja strat wody.

Trzy filary optymalizacji pracy sieci
Po analizie awarii, które wystąpiły na sieci wodociągowej MPWiK w Piekarach Śląskich (od momentu wdrażania projektu, czyli od 2021 r. do teraz) doszliśmy do wniosku, że optymalizacja pracy sieci wodociągowej przy pomocy systemu WaterPrime powinna opierać się na trzech podstawowych grupach działań:

• aktywna kontrola wycieków,
• szybkość usunięcia wycieku,
• kontrola i regulacja ciśnienia.

Wykorzystanie tych grup działań pozwala na ograniczenie strat wody, racjonalizację i obniżenie kosztów eksploatacji oraz dostawę do odbiorców dobrej jakości wody w wymaganej objętości i pod odpowiednim ciśnieniem.
Na przykładzie analizy wybranego okresu doszliśmy do wniosku, że zdarzają się sytuacje, w których nie wszystkie grupy działań można spełnić jednocześnie. Trudności w realizacji w/w założeń mogą powodować np. niesprzyjające warunki atmosferyczne (np. mróz i zalegające masy śniegu na chodnikach, przeszkadzające w zlokalizowaniu zasuw) czy okres wzmożonej zachorowalności (braki kadrowe). Wówczas, pomimo wiedzy o tym, że pojawił się wyciek lub inne niepożądane zdarzenie (np. skok ciśnienia w sieci) nie mamy możliwości szybkiej reakcji. Na szczęście są to sytuacje wyjątkowe i zdarzają się bardzo rzadko.

Korzystanie z systemu kontra przyzwyczajenie

Należy wspomnieć, że samo przekonanie pracowników do sensu korzystania z systemu nie było łatwym procesem. Początkowo, przy próbie lokalizowania wycieku, osoby przyzwyczajone do metod konwencjonalnych i powszechnie stosowanych wykorzystanie systemu pozostawiały na sam koniec. Obecnie, szukając wycieku, w pierwszej kolejności wydzielone strefy dzielimy na mniejsze podstrefy, a te na jeszcze mniejsze. Dzięki temu, że mamy możliwość czytania danych w systemie w czasie rzeczywistym i ponieważ zrozumieliśmy, co oznaczają napływające dane, jesteśmy w stanie szybko zlokalizować miejsce wycieku. Metody konwencjonalne i dotąd podstawowe stosujemy na końcu prac związanych z poszukiwaniem wycieku.
Wiemy już także, że kontrolowanie pracy sieci wodociągowej oraz awarii jest procesem ciągłym. Skuteczne ograniczanie strat wody wymaga regularnej, codziennej analizy danych. Nadzorowanie sieci z wykorzystaniem systemu WaterPrime nie może być prowadzone doraźnie, a musi się stać rutynowym zadaniem pracowników. W przeciwnym razie system nie będzie dawał spodziewanych rezultatów, a krytykom nowych rozwiązań łatwo będzie podważać sens jego stosowania.

Jak szybko można usunąć awarię?

Czas od momentu pojawienia się w systemie informacji o wycieku do jego usunięcia znacznie się skrócił, tak jak i czas zlokalizowania samej awarii. Dawniej o wycieku niejednokrotnie dowiadywaliśmy się wówczas, gdy skutki awarii ujawniły się na powierzchni. Obecnie widzimy w systemie nawet niewielkie straty wody i to już w momencie ich wystąpienia; w większości przypadków okazuje się, że są to wycieki podziemne. Średni czas ich usunięcia to obecnie ok. 7 dni.
Zdarzają się sytuacje, że skutki awarii od razu widoczne są w terenie. Wówczas, od otrzymania zgłoszenia, mamy dwie godziny na reakcję: przystąpienie do usunięcia awarii lub - w przypadku, gdy z jakichś przyczyn nie możemy jej zlikwidować w tym samym dniu (np. z uwagi na późne godziny wieczorne) - powiadomienie mieszkańców oraz zakręcenie wody.

Dobry kierunek w stronę obniżenia strat wody

Po dwóch latach działania systemu (systemu w trakcie budowy) i dzięki zebranym doświadczeniom, nasze straty wody znacznie się obniżyły. Dla porównania, w latach 2019-2020 sięgały one 12%-15%, a w pierwszym roku działania systemu, czyli w 2021, był to poziom 9%. W roku 2022 straty wyniosły ok. 8%, a obecnie coraz częściej zdarzają się miesiące, kiedy ich poziom oscyluje między 5 a 6%.
Widząc tak wymierne efekty projektu utwierdzamy się w sensowności prowadzonych na tak szeroką skalę działań inwestycyjnych. Analizując całość procesów związanych z projektem widzimy, że decyzja o wdrożeniu systemu zdalnego odczytu wodomierzy i powiązania go z inteligentnym systemem zarządzania siecią wodociągową, z punktu widzenia strat wody była najlepszą, jaką mogliśmy podjąć.

Efekty wdrożenia projektu

Uczestnicząc w projekcie zebraliśmy olbrzymią liczbę informacji i doświadczeń, co pozwala rzetelnie ocenić wszystkie aspekty funkcjonowania systemu WaterPrime. Wdrożenie programu w Piekarach Śląskich pozwoliło znacząco ograniczyć straty wody, uszczelnić system oraz w sposób precyzyjny wskazać klientów, którzy mogą działać na niekorzyść spółki. Ponadto udało nam się dokładnie oszacować zakup wody, a nawet przewidzieć zdarzenia niepożądane.
Dysponując precyzyjnymi informacjami o dziennym rozkładzie zużycia wody przez mieszkańców, możemy adekwatnie dostosować ciśnienie w sieci. Odkryliśmy, że pewne urządzenia zabudowane na sieci wodociągowej nie spełniają swojej funkcji. Np. reduktory działały z opóźnieniem przyczyniając się do niebezpiecznych wahań ciśnienia, niszczących sieć i powodujących kolejne awarie.

Projekt WaterPrime otworzył przed nami szereg nowych możliwości. Wstępnie poczynione założenia szybko stają się punktem wyjścia do odkrywania nowych zastosowań systemu. Okazało się, że nie jest on systemem zamkniętym, lecz dynamicznym narzędziem, dającym się łatwo modyfikować i kształtować poprzez dopasowywanie do naszych potrzeb, wymagań i wyobrażeń.

Autorką tekstu jest IZABELA MAŁOTA,
dyrektorka ds. technicznych MPWiK w Piekarach Śląskich

Artykuł ukazał się pierwotnie w numerze 2/2023 kwartalnika Kierunek WOD.-KAN.

Wykres nr 1 Straty wody

System użytkowany przez MPWiK w Piekarach Śląskich pokazuje w czasie rzeczywistym wszystkie parametry: dopływ, odpływ, konsumpcję i stratę. Obserwując w czasie rzeczywistym zwiększony dopływ (np. w godzinach nocnych), można natychmiast zweryfikować czy nastąpił wyciek po stronie sieci wodociągowej, czy też po stronie odbiorcy (np. awaria instalacji u odbiorcy, czy też napełnianie basenu).

Wykres nr 2 Ciśnienie

W momencie awarii reduktora ciśnienie przestaje być stabilne. Widoczne są znaczące wzrosty ciśnienia w nocy. To one były przyczyną kolejnych awarii pojawiających się w różnych miejscach strefy. Po wymianie wadliwego reduktora ciśnienie wraca do normy, a brak skoków ciśnienia eliminuje awarie.