View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 1
Frühwarnsystem in der TrinkwasserversorgungBSI-KRITIS konforme Fernüberwachung
© Copyright
Das Werk ist einschließlich aller seiner Teile urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Urheberrechtsgesetzes ist ohne Zustimmung von AIRVALVE Flow Control GmbH, Soest unzulässig und strafbar. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen, Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen.
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 2
Bildung, Regeln und Faktenals Grundlage rationeller Entscheidungen
BildungWissen
RegelnDIN-DVGW
FaktenKenntnis
HandelnEntscheidung
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 3
StatistikTrinkwasserversorgung
Deutschland:Wasserdargebot und Nutzung
188 Milliarden Kubikmeter83 % ungenutzt10 % Wärmekraftwerke4 % Bergbau und verarb. Gewerbe3 % öffentliche Wasserversorgung
(0,1 % Landwirtschaft)
Quelle: bmu.deDeutschland weist eine Fläche von 357.386 km² auf. 188 Mrd. m³ entsprechen ca. 50 cm Wasserpegel in ganz Deutschland.
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 4
StatistikTrinkwasserversorgung
Deutschland:Wassergewinnung nach Arten
5 Milliarden Kubikmeter (37 x Möhne mit 134,5 Mio. m³)
61 % Grundwasser12 % Seen und Talsperren
9 % angereichertes Grundwasser9 % Uferfiltrat8 % Quellwasser1 % Flusswasser
Quelle: bmu.de
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 5
StatistikTrinkwasserversorgung
GrundwasserOberflächenwasserUferfiltratangereichertes UferfiltratSeen, Flüsse, Talsperren
Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 6
Statistik75% aller WVU versorgen Städte/Gmd. bis 10.000 Einwohner
Quelle: bmu.de
Anzahl deutscher Wasserversorger5.845 Wasserversorger (Jahr 2016)5 % ( 0 Einwohner)8 % ( < 100 Einwohner)
16 % ( 100 bis 1.000 Einwohner)46 % ( 1.000 bis 10.000 Einwohner)19 % ( 10.000 bis 50.000 Einwohner)3 % ( 50.000 bis 100.000 Einwohner)1 % (100.000 bis 200.000 Einwohner)1% (200.000 bis 500.000 Einwohner)
< 1% (500.000 Einwohner und mehr)
25%
7
5%
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 7
Statistik70% des Trinkwassers müssen hygienisch einwandfrei sein!
Wasserverbrauchpro Kopf
121 Liter (Jahr 2013)4 % Essen und Trinken
66 % Hygiene und Körperpflege30 % Haus, Auto, Garten, Verluste
Quelle: bmu.de
30 %
7
0 %
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 8
StatistikTrinkwasserversorgung
Tagesverbrauch pro Kopfbis 100 Liter> 100 - 115 Liter> 115 – 130 Liter
Quelle: Bundesanstalt für Gewässerkunde
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 9
StatistikTrinkwasserversorgung
WasserpreisDurchschnitt in Deutschland1,70 €/m³ (Jahr 2013)206 € für 2-Personen Haushalt
71 € Grundgebühr Quelle: bmu.de
Vergleich:Mineralwasser12x 0,7 Liter6,95 €= 827,38 €/m³
Vergleich:Wasserspender18 Liter Ersatzkanister17,49 €= 971,66 € / m³
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 10
StatistikTrinkwasserversorgung
Investitionen der deutschen Wasserversorgungsunternehmen
2,5 Mrd. € (Jahr 2013)63 % Rohrnetz (1.575.000.000 €)
Ziel: • geringe Wasserverluste• hohe Versorgungssicherheit
Quelle: bmu.deZur Erinnerung:Wassergewinnung: 5 Mrd. m³ pro Jahrdamit Investitionsanteil: 50 Cent/m³
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 11
Kennzahlensystemder deutschen Wasserversorgung
Sicherheit· Ressourcenauslastung· Anlagenauslastung· Qualitätskontrolle· Zuverlässigkeit· Schäden
Quelle: DVGW, IWW
Leistungsmerkmale der Wasserversorgung
Qualität· Trinkwasserqualität· Dienstleistungsqualität · Anlagenüberwachung· Anlagendokumentation· Wasserverluste
Kundenservice· Kundenbetreuung· Servicequalität· Kundenbeschwerden· Kundenzufriedenheit· Rechnungsstellung
Nachhaltigheit· Ressourcenschutz· Ressourcenverbrauch· techn. Substanzerhaltung· wirtsch. Substanzerhaltung· Personal und Soziales
Wirtschaftlichkeit· Erlös-/Ertragsanalyse· Kosten-/Aufwandsanalyse· Analyse nach Aufwandsarten· Trinkwasserentgelt· Personaleinsatz
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 12
Frühwarnsystemfür Gefahren in der Trinkwasserversorgung
Gewinnung• Grundwassermonitoring• Quellfassungsmonitoring• Gewässerpegel & Qualität• Regenmesser• Temperatur, pH, Sauerstoff• Nitrat, Leitfähigkeit, Trübung• Zutrittsüberwachung
Einsatzgebiete von Prozesswächternzur Erkennung von Trinkwassergefahren:
Verteilung• Wasserverlust / DMA• Rohrbruch-Alarm• Netzdruck-Monitoring• Druckregelung / PMA• Havarie von Schächten• Anti-Stagnations-Spülung• Zutrittsüberwachung
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 13
Frühwarnsystemfür Gefahren in der Trinkwasserversorgung
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 14
Ressourcen-ÜberwachungGrundwasser-Monitoring (70% Grundwasser & angereichertes Grundwasser)
Überwachung: Ressource (mittel-/langfristig fallende Pegel)Schadstoffeintrag (Nitrat, Salze/Leitfähigkeit)TemperaturverlaufVandalismus
Sensorik: • Pegelsonde• Kombi-Sonden
Temp., pH, Leitfähig, Nitrat, Sauerstoff• Überwachung des Schutzgehäuses
Wakeup-Zeiten:Pegel + Temp: 0,2 sPegel + Leitf.: 1,5 sLeitf. + Temp: 2 spH + Temp.: 2 sSauerstoff + Temp. 2 sTrübung: 10 s
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 15
Wassergewinnung & SpeicherungQuellfassungen & Behälter
Überwachung:Pegel/ DurchflussSchadstoffeintrag (Nitrat, Leitfähigkeit, Trübung)Temperaturverlauf und Zutrittsüberwachung
Sensorik: • Pegel (Pegelsonde, Ultraschall, Radar)• Durchfluss (Q/H, mech. Zähler, MID, Ultraschall)• Kombi-Sonden
Temp., pH, Leitf., Nitrat, Sauerstoff, Trübung• Nährungsschalter, Kontakte
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 16
Ressourcen-ÜberwachungNaturgewässer
Überwachung:PegelSauerstoffgehaltSchadstoffeTemperaturverlauf
Sensorik: • Kombi-Sensor: Sauerstoff + Temperatur• Kombi-Sonden pH, Leitf., Nitrat, Trübung…
Abb. links: Aasee bei Münster, 10.8.2018ca. 30 Tonnen Fisch (ca. 90%) der Fischedurch Sauerstoffmangel verendet. Erst danach Frühwarnkonzept erstellt.Abb. rechts: Stever b. Haltern, 6.8.2019ca. 1,2 Tonnen Fisch durch Sauerstoffmangelverendet. Gelsenwasser fischt Kadaver ab.
Quellen: wdr.de
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 17
Wassergewinnung und WasserverteilungHochwasser (Niederschlag und Pegelstände)
Gefahr: Über flutung & Verkeimung
Sensorik: • Ultraschall• Radar• Pegelsonde• Regenmesser
RadarsensorMessbereich 1: 0,3 … 8,5 Meter
optional bis 40 Meter !Wakeup: 2,5 Sekunden
Niederschlagssensorunbeheizt wintertauglichmit ImpulsausgangQuelle: meteorologyshop.eu/
PegelsondeWakeup: 0,2 Sekunden
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 18
TrinkwasserschutzLagerung umweltgefährdender Stoffe
Überwachung vonLagertankszum Beispiel Güllebehälter/Silos
Sensorik: • Pegelmessung• Endlagenschalter von Armaturen• Durchflussmesser• Schwimmerschalter• Strömungswächter
Beispiel: Halver, März 20151,7 Mio. Liter Gülle flossen in die Neye-Talsperre.Speichervolumen des Behälters: 6.000 m³ Gülle.Vermutliche Ursache: Geöffneter Schieber der Abfüllleitung. Im Bach kam es zu einem Fischsterben und in der flussabwärts gelegenen Neye-Talsperre bildete sich in 20 Metern Tiefe, direkt vor der Staumauer Wipperfürth, eine riesige Gülle-Blase. 50 Mio. Liter „Jauchewasser“ mussten in ein Klärwerk umgeleitet werden.Der Schaden wurde auf 214.000 € beziffert.
Quelle: wp.de
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 19
Frühwarnsystemfür Gefahren in der Trinkwasserversorgung
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 20
WasserverteilungWasserverluste
5,3 % Wasserverlustein Deutschland (2017)5,3% von 5 Mrd. m³ bei 1,70 €/m³ = 450 Mio. € entgangene Erlöse pro Jahr
1995: 9,1% …22 Jahre später … 2017: 5,3%bei 1,575 Mrd.€ Rohrnetz-Invest pro Jahr = 55 Mrd. € in 22 JahrenDie Investitionen zeigen Wirkung!
Quelle: Hamburgwasser (Ausstellung)aufgenommen am 22.7.20175 bar und 5 mm Durchmesser11.500 m³/a = 1,3 m³/h
Torricelli:
5 bar
ohne Reibung: 2,2 m³/h bei 5 mm ÆQuelle: statista.com
Ein klarer Trend!
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 21
WasserverteilungWasserverluste
A: Sichtbar
45% Verlustmenge
10% Häufigkeit
B: Schleichend
20% Verlustmenge
C: Unerkannt
35% Verlustmenge
55% Verlustmenge
90% Häufigkeit
A B C
55 % aller Verlustmengen sind unsichtbar!
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 22
WasserverteilungWasserverluste, DMA
Überwachung: Durchfluss / Volumenstrom> Zonenüberwachung / DMA
Sensorik: • mechanische Zähler (Impulsausgang)• Ultraschall (Impuls oder Modbus)• IDM/MID (Impuls oder Modbus)
Beispiel: Fa. LORENZ Meters, Typ Oktave (bis DN300)Batteriebetriebener Ultraschall-Durchflussmesser15 Jahre BatterielaufzeitIP68: direkter Erdeinbau, überflutbarAnlauf ab 15 Liter pro Stundeauslesbar über Impuls, 4-20 mA, M-Bus, Modbus, OMSkeine Ein-/Auslaufstrecken, Vor-/Rücklaufüberlastbar >> Q4 (Feuerlöschleitungen)
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 23
WasserverteilungDruck-Management, PMA
Überwachung & Regelung: Druck (Ein-/Ausgangsdruck)Durchfluss
Sensorik: • Drucksensoren (Vordruck, Nachdruck)• Durchflussmesser (Impuls oder Modbus)
Regelung: LS-V steuert Magnetventil, das dadurchzwischen zwei Pilotventilen mit unter-schiedlichen Ausgangsdrücken wechselt.
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 24
Frühwarnsystemfür Gefahren in der Trinkwasserversorgung
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 25
WasserverteilungÜberwachung abgelegener Bauwerke
Überwachung: Havarie / Über flutung (z. B. : BEV-Schacht)
Sensorik: • Schwimmerschalter• Pegelsonde
S chwim merschalter1x Voralarm (Service)1x Hauptalarm (sofort!)
Pegelsondekontinuier lich mitSchwellwertalarm
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 26
WasserverteilungWasserdichter, fernüberwachter BEV-Kompaktschacht DN80
Überwachung: HavarieDruckÖffnung
Sensorik: • Schwimmerschalter• Drucksensor• Nährungsschalter
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 27
WasserverteilungWasserdichter, fernüberwachter BEV-Kompaktschacht DN80
Überwachung: HavarieDruckÖffnung
Sensorik: • Schwimmerschalter• Drucksensor• Nährungsschalter
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 28
WasserverteilungStagnation / Hygienespülung
Überwachung & Regelung: Druck, Durchfluss, ZutrittAuf-/Zu Regelventil (LS-V)
Sensorik: • Druck- oder Druck-/Temperatursensor• Durchflussmesser (Impuls oder Modbus)
Regelung: LS-V steuert Magnetventil, das dadurchzwischen zwei Pilotventilen mit unter-schiedlichen Ausgangsdrücken wechselt.
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 29
WasserverteilungZutrittskontrolle
Überwachung: Tür- und FensterkontakteSchachtabdeckungenQuellfassungenBrunnendeckel
Sensorik: • Nährungsschalter• Magnetkontakte
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 30
Prozesswächeruniversell und spartenübergreifend einsetzbar
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 31
Prozesswächeruniversell und spartenübergreifend einsetzbar
Abwasser• Messen und protokollieren des Einstau-
und Entlastungsverhaltes von Regenwasserbehandlungsanlagen gemäß SüwVO Abw.
• Fremdwasser-Monitoring• Überwachung von Direkteinleitern
Weitere Einsatzgebiete:
Gasversorgung• Überwachung abgelegener
Reglerstationen• Netzdruck-Monitoring
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 32
Prozesswächeruniversell und spartenübergreifend einsetzbar
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 33
Prozesswächter-Sensorendigital und analog
Trübung
Leitf.+
Temp.
Leitf.+
Druck
O+ Temp.
Nitrat+
Temp.
pH+
Temp.Redox
+Temp.
Chlor
Kundenwunsch
Neigung+
Winkel
Sie entscheiden, was Sie überwachen wollen.Wir bieten Ihnen die passende Sensorik.
Durch-fluss Druck PegelDruck+
Temp.
Pegel+
Temp.
Distanz Radar
Distanz Ultras.
Zutr ittObjekt-schutz
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 34
ProzesswächerDatensicherheit
von der Anlage bis zu Ihrem PC
S ICH E R H E IT F Ü R IH R E INF R AS T U K T U R
Primäre Schutzziele mit hohen Anforderungen• Einsatz verlässlicher, vertrauenswürdiger Informationstechnologie• Datentransport, Speicherung, Auswertung nach nationalem Recht• Integrität, Authentizität und Vertraulichkeit der Systeme• Jederzeit Zugriff auf relevante Daten• Verhinderung unautorisierter Datenveränderung• Gewährleistung Echtheit, Überprüfbarkeit, Vertrauenswürdigkeit, Herkunft• Schutz aller Informationen vor unbefugter Preisgabe• weitere Anforderungen gem. Bausteinen BSI und ISO/IEC 27001
Kritisverordnung (BSI-KritisV)Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik
DVGW-Merkblatt W1060IT-Grundschutzkompendium (BSI)ISO/IEC 27001
Praxisbeispiel: HarzwasserwerkeSchematische Darstellung der direkten Kommunikationvon 240 Prozesswächtern mit der lokalen Leitstelle.
Prozesswächter > Mobilfunk (G2/G3) > Leitstelle
Der WasserMEISTER (Ausgabe 4|2019, Dez. 2019)
Fachbericht Harzwasserwerke
Der 2-seitige Bericht liegt zum Mitnehmen aus.
Verlässliche Kommunikation
Mobilfunk hat sich seit 1926 (Zugfunk) kontinuierklich weiterentwickelt.Heute ist er ein fester, unverzichtbarer Bestandteil unserer Gesellschaft.
Seine Netzabdeckung zeichnet ihn ebenso aus, wie seine hohe Verfügbarkeit.
Prozesswächter mitMobilfunkanbindungÜber 2G/3G an eine oder zwei Leitstelle(n)!
Alltag:Täglich und regelmäßig zu konfigurierten Uhrzeiten
Alarmfall:Während der Grenzwertverletzung oder eines anstehenden Signals (z.B. Überflutung)minütliche Messung und 5-minütige Übertragungan die Leitstelle. Auch nutzbar für Leckortung während programmierbarer Nachtstunden!
Verbindungsaufbau zu lokalem Serverüber Mobilfunk mit privater APN
• SIM Karte mit privater APN• Aufbau der Verbindung zu einer
festen, eigenen IP-Adresse
Verbindung über
Mobilfunk
Verbindung über
Mobilfunk
• DSL Modem• Feste IP
Lokales NetzwerkLokales Netzwerk• Verarbeitung Ihrer
Daten durch einen OPC DA oder UA Server
• IEC 60870-5-104• PCWin2
Verarbeitung IhrerDaten in einer
Leitstelle
Verarbeitung IhrerDaten in einer
Leitstelle
private APN(eigenes Netzwerk)
Verbindung zu lokalem Server ohne DSLbei fehlender DSL-Verbindung („Leitstelle im Outback“)
• SIM Karte mit privater APN• Aufbau der Verbindung zu einer
festen IP
Verbindung über
Mobilfunk
Verbindung über
Mobilfunk
• Mobilfunk Router oder feste IP mit APN
• SIM Karte mit privater APN• Keine Verbindung zum Internet !• Kein Zugriff dritter auf Ihre Daten
oder auf Ihre Infrastruktur
Verbindung über RJ45 LAN Kabel
zu Ihrem Netzwerk
Verbindung über RJ45 LAN Kabel
zu Ihrem Netzwerk• Verarbeitung Ihrer Daten durch
einen OPC DA oder UA Server• IEC 60870-5-104• PCWin2
Verarbeitung IhrerDaten in einer
Leitstelle
Verarbeitung IhrerDaten in einer
Leitstelle
GSM-Modem mit Router(wenn kein DSL vor Ort)
Verbindungsaufbau zu Rechenzentrummit kundeneigenem Server(bereich)
• SIM Karte mit privater APN• Aufbau der Verbindung zu
einer festen IP
Verbindung über
Mobilfunk
Verbindung über
Mobilfunk
• Server zur Verarbeitung der empfangenen Daten
• Rechteverwaltung der Benutzer und Gruppen
• Backup und Sicherheits-einstellungen vom Betreiber
Verbindung überdas Internet
Verbindung überdas Internet • Anmeldung mit Account
und teilweise mit Zwei-Faktor-Authentisierung
• Erstellung von Alarmmeldungen via E Mail und teilweise SMS
• Anlage von Visualisierungen
Verarbeitung IhrerDaten durch Export
FTP, CSV und weitere
Verarbeitung IhrerDaten durch Export
FTP, CSV und weitere
Zertifizierte KommunikationDie Implementierung von Prozesswächtern wurde bereits für folgende Prozessleitsysteme zertifiziert:
Acron (VIDEC)Aquasys (SCHRAML)Control Maestro (ELUTIONS)FlowChief (FLOWCHIEF)HIGH-LEIT ab Version 4.23 (IDS)ILTIS (IST SYSTEM TECHNIK)RITOP (Rittmeyer)SCADAnet (INVICO)Scada V10 (HST SYSTEMTECHNIK)WinCC (SIEMENS)WinCC OA/PVSS (SIEMENS)WinGuard (Advancis)... und viele weitere internationale SCADA-Systeme
Für detillierte Auskünfte über die Kompatibilität von Prozesswächtern mit bestehendenProzessleitsystemen wenden Sie sich bitte an unsere Support-Mitarbeiter.
ALLE ANB INDU NG E N AN LE IT S T E LLE N S IND DU R CH G E S CH U LT E S FACH PE R S O NAL (S YS T E MINT E G R ATO R , LE IT S T E LLE NH E R S T E LLE R , IT- ADMIN)Z U PR Ü F E N!
Copyright by AIRVALVE, D-59519 Möhnesee / Folie Nr. 46
Lassen Sie uns noch etwas diskutieren.Ihre Anregungen und Fragen sind uns wichtig!
Vergessen Sie nicht, Ihr Telefon wieder zu aktivieren.
Danke für Ihre Aufmerksamkeit.
Die aktuelle, 24-seitige Prozesswächter-Broschüreliegt für Sie zum Mitnehmen bereit.
Recommended