Vesikolmion omistama Kalajoen keskuspuhdistamo puhdistaa Kalajokilaakson viemäriin johdetut jätevedet. Laitoksen asukasvastineluku on noin 42 000. Puhdistamolla on panostettu aiemmin automaation ja kaukovalvonnan kehittämiseen yhteistyössä Instan kanssa. Uusin hanke, tekoälypohjainen prosessinohjaus yhteistyössä Instan, Vesikolmion ja Suomen SähköFlotaation kanssa, toi merkittäviä säästöjä sekä energian että kemikaalien kulutukseen.
Tekoälypohjainen ylemmän tason prosessinohjaus hyödyntää reaaliaikaista prosessidataa optimoinnin tukena ja energiatehokkuuden parantamisessa. Kuvassa vasemmalta oikealle Suomen SähköFlotaatio Oy:n Perttu Pihlaja, Instan Vesa Nieminen ja Vesikolmio Oy:n Petri Lamminaho.
Tulokset yllättivät asiakkaan positiivisesti
Tekoälypohjaisen ohjauksen vaikutukset näkyvät Kalajoen keskuspuhdistamolla erityisesti ilmastuksen sähkön ja kemikaalien kulutuksessa. Ilmastuksen sähkönkulutus pieneni 41,2 prosenttia ja kemikaalien kulutus 66,3 prosenttia. Kun energiaa ja kemikaaleja tarvitaan vähemmän, prosessi toimii resurssitehokkaammin ja vakaammin. Samalla ratkaisu tukee ympäristöluvan vaatimusten täyttämistä pienemmällä energian ja kemikaalien kulutuksella.
– Halusimme saada puhdistamosta mahdollisimman energiatehokkaan ja samalla parantaa prosessin ohjattavuutta. Positiivinen yllätys oli kuitenkin, kuinka hyvin tavoitteet toteutuivat, kun tekoälyohjaus otettiin käyttöön, Vesikolmion toimitusjohtaja Risto Bergbacka kertoo.
–Tekoälyn hyödyntäminen prosessinohjauksessa on osoittautunut järkeväksi. Sen avulla saadaan merkittäviä taloudellisia säästöjä ja prosessia voidaan ohjata aiempaa tarkemmin, täydentää Kalajoen keskuspuhdistamon työnjohtaja Petri Lamminaho.
Ohjelmointi- ja prosessiosaaminen kulkivat rinnakkain
Insta vastasi tekoälypohjaisen ylemmän tason prosessiohjauksen logiikkaohjelmoinnista ja vei ohjausperiaatteet käytännön automaatioon. Puhdistamo on huoltovarmuuden kannalta kriittinen laitos. ”Meille oli erittäin tärkeää, että Insta pystyi toteuttamaan ohjauksen paikallisesti laitoksen omassa automaatioympäristössä”, toteaa Bergbacka.
–Tässä onnistuminen syntyi siitä, että kaikki palaset loksahtivat kohdalleen. Vesikolmio tuntee laitoksensa, Suomen SähköFlotaatio toi erittäin vahvan prosessiosaamisen ja meidän tehtävämme oli toteuttaa haluttu ohjaus käytännön automaatioon, sanoo ohjelmoinnista vastannut Instan Service Engineer Vesa Nieminen.
Prosessikehityksestä ja AI-ohjausten suunnittelusta vastanneen Suomen SähköFlotaatio Oy:n Perttu Pihlaja on samaa mieltä.
– Ilman erinomaista automaatio- ja koodausosaamista tämä ei onnistu. Insta sai vaativat ohjausperiaatteet toimimaan käytännön automaatiossa, ja sillä oli projektin onnistumisessa todella iso merkitys, hän sanoo.
Kalajoen keskuspuhdistamon tekoälypohjainen prosessinohjaus kehitettiin Vesikolmion, Instan ja Suomen SähköFlotaation yhteistyönä.
Luotettava data ja tekoälyn tuoma ennakointi avaimia hyviin tuloksiin
Perinteinen automaatio reagoi yleensä siihen, mitä prosessissa tapahtuu juuri nyt. Jätevedenpuhdistamon biologinen prosessi ei yleensä muutu välittömästi. Kuormitus, virtaama, lämpötila, ravinnesuhde ja lietteen käyttäytyminen vaikuttavat toisiinsa ja muutosten vaikutukset näkyvät viiveellä.
– Ihminen pystyy ohjaamaan prosessia, mutta ei samalla tiheydellä ja tarkkuudella kuin tekoälypohjainen ohjaus. Tämä uusi järjestelmä pystyy seuraamaan useita muuttujia reaaliaikaisesti ja tekemään säätöjä jatkuvasti prosessin tarpeen mukaan, Lamminaho kuvailee.
Projektissa tehtiin paljon työtä ennen kuin tekoälyohjaus voitiin tuoda mukaan. Toteutus eteni vaiheittain. Ensin parannettiin prosessin perusohjauksia, varmistettiin anturidatan luotettavuutta ja tarkennettiin ohjauksia uuden mittaustiedon perusteella.
– Perusohjaukset piti ensin saada toimimaan halutulla tavalla. Vasta sen jälkeen äly oli järkevää rakentaa niiden päälle, Pihlaja kertoo.
Nyt tekoälypohjainen ylemmän tason ohjaus toimii puhdistamon automaation päällä ennakoivana ja optimoivana ohjauskerroksena. Se hyödyntää reaaliaikaista mittausdataa, historiatietoa ja prosessin tilaa, jotta ohjaus pystyy ennakoimaan, mihin suuntaan prosessi on muuttumassa. Se ei korvaa puhdistamon automaatiota eikä käyttöhenkilöstön osaamista. Jos ennuste ei ole käyttökelpoinen, anturidataan ei voida luottaa tai poikkeustilanne sitä edellyttää, prosessi voidaan palauttaa yksinkertaisempaan ohjaukseen tai käsiajoon.
Yhteistyö ja sen tulokset ilahduttavat hankkeen kaikkia osapuolia
Tekoälyhankkeen aloite tuli Vesikolmion omalta henkilökunnalta.
– Meillä henkilöstö on perinteisesti ollut kehitysmyönteistä. Kun ihmiset pääsevät itse vaikuttamaan omaan työhönsä ja kehityshankkeisiin, myös vastuu ja työn mielekkyys kasvavat, Bergbacka kertoo.
Hänen mukaansa tekoälyohjauksen käyttöönotto muutti laitoksen arkea. Käyttöhenkilöstön työ ei vähentynyt, vaan painopiste siirtyi aiempaa enemmän mittalaitteiden kunnossapitoon, näytteenottoon, kalibrointiin ja prosessin toiminnan varmistamiseen.
Kalajoen keskuspuhdistamon hanke osoittaa, että tekoälyohjaus ei ole yksittäinen ohjelmistokerros, joka vain lisätään prosessiin. Se on kehitystyötä, jossa laitoksen toiminta, mittausdata, prosessilogiikka ja automaatio sovitetaan yhteen.
– Insta on ollut meille pitkäaikainen ja luotettava prosessi- ja automaatiokumppani. Tässä hankkeessa korostui erityisesti se, että Insta suhtautui uuteen ideaan avoimesti ja kehitysmyönteisesti ja oli valmis viemään ratkaisua käytännössä eteenpäin yhdessä meidän ja Perttu Pihlajan kanssa. Olemme olleet yhteistyöhön ja tuloksiin hyvin tyytyväisiä. Kannustamme myös muita vesihuoltolaitoksia lähtemään tällaiseen kehitystyöhön, sillä käyttöönoton jälkeen tulokset palkitsevat, Bergbacka sanoo.
Vesikolmio Oy:n omistama Kalajoen keskuspuhdistamo käsittelee Kalajokilaakson viemäriverkostoon johdetut jätevedet. Laitoksella on kehitetty energiatehokkuutta ja prosessinohjausta muun muassa tekoälypohjaisen ylemmän tason prosessinohjauksen avulla.
Seuraavaksi tekoälyä siirtolinjapumppausten ohjaukseen
Kalajoen keskuspuhdistamon tulokset ovat vahvistaneet Vesikolmion näkemystä siitä, että tekoälyä kannattaa hyödyntää vesihuollon prosessien optimoinnissa. Seuraavaksi yhtiö aikoo panostaa tekoälyn hyödyntämiseen siirtolinjapumppausten ohjauksessa.
Tuleva kehityskohde kertoo, että tekoälyohjaus ei jää yksittäiseksi kokeiluksi, vaan siitä on tulossa osa Vesikolmion pitkäjänteistä vesihuollon kehittämistä.
Haluatko kehittää prosessinohjausta datan ja automaation avulla?
Insta auttaa teollisuuden ja vesihuollon toimijoita kehittämään automaatiota, prosessinohjausta ja datan hyödyntämistä käytännönläheisesti. Tutustu Instan automaatio- ja sähköistysratkaisuihin ja ota yhteyttä asiantuntijoihimme.
