Vedenjakelukokonaisuus haltuun älykkäällä ohjausjärjestelmällä

Vesihuollossa hyödynnettävällä tuotannonoptimointiohjelmistolla voidaan ohjata vedentuotantoa ja jakelua kulutusennusteen mukaan. Järjestelmää voi käyttää monipuolisesti erilaisten tilanteiden ennakointiin ja prosessinohjauksen optimointiin. Vesitaseen kulutusseuranta- ja optimointisovelluksia – joita Insta kutsuu nimellä Opti – on toteutettu FCG Finnish Consulting Groupin ja Insta Automationin yhteistyönä useammalle vesihuollon asiakkaalle.

– Kyseessä on vedenjakelun vedenhankintaa ja pumppauksia optimoiva erillinen ohjelmisto, joka on integroitu automaatiojärjestelmään, FCG:n suunnittelupäällikkö Jarmo Antikainen selittää.

Energiansäästöä ja kapasiteettien tasausta

Vedenjakelu kuluttaa paljon energiaa, ja sen optimointia erilaisilla algoritmeilla ja optimoitavilla suureilla on tutkittu jo 1970-luvulta alkaen. Vesitaseohjauksessa vesilaitoksia ajetaan vuorokauden ympäri mahdollisimman tasaisesti – hiljaisen kulutuksen aikana vettä varastoidaan, ja kulutuspiikkien aikana varaston annetaan tyhjentyä. Ennustamalla kulutusta seuranta- ja optimointisovellusten avulla pyritään saavuttamaan optimaaliset asetusarvot veden pumppaukselle ja vesisäiliön pinnan korkeudelle.

– Sovelluksen avulla vesilaitos ottaa ikään kuin vedenjakelukokonaisuuden haltuun. Vedenpumppauksen optimoinnilla haetaan energiansäästöä, mutta myös kapasiteettien tasausta. Jos pystytään tasaamaan vedenpumppauksia optimoidusti, on mahdollista säästää laitosten koossa, Antikainen kertoo ja jatkaa:

– Sovelluksesta hyötyvät laitokset, joilla on paljon vesitorneja tai vedenottamoita. Asiakkaalla voi omien vedenottamoidensa lisäksi olla myös ulkopuolisia vedenhankintalinjoja, ja näitä eri lähteiden käyttöä optimoimalla voidaan tietää, mistä vesi kulloinkin kannattaa ottaa siten, että se on mahdollisimman edullista ja että vettä on kuitenkin verkossa riittävästi tarjolla kaikille.

Antikainen kertoo olleensa tekemässä ensimmäisiä vesitasepohjaisia ohjausjärjestelmiä Suomessa jo 1980-luvulla. FCG:tä edeltänyt Suunnittelukeskus Oy suunnitteli Porvoon Vedelle vuosituhannen vaihteen tienoilla suurta automaatiosaneerausta, jonka automaatiourakoitsijaksi Insta – silloinen Instrumentointi Oy – valikoitui. Tuolloin toteutettiin ensimmäinen yhteinen Opti-sovellus. Ohjelmistosta on käytetty myöhäisemmissä toteutuksissa myös nimeä Pääohjelma.

Antikainen kuvailee automaatiojärjestelmien ja niiden tiedonsiirtoratkaisuiden kehittyneen vuosien varrella, mutta Optin/Pääohjelman perusratkaisun pysyneen periaatteessa samana. Sovellus voidaan toteuttaa asiakkaan järjestelmään esimerkiksi automaatiosaneerauksen yhteydessä. Eri asiakkaille toimitetut sovellukset ovat keskenään samankaltaisia, mutta yksilöllisiä, sillä ne on räätälöity projektikohtaisen määrittelyn pohjalta toisistaan eroaviin järjestelmiin.

Uusi tapa hyödyntää automaatiota

Porvooseen toteutettu Opti päivitettiin viime vuonna nykypäivään osana Porvoon veden mittavaa automaatiouudistusta. Uusin vesitasepohjaisen ohjausjärjestelmän sovellus puolestaan toteutettiin Nivos Vedelle automaatiouudistuksen yhteydessä, jossa FCG vastasi esiselvittelystä, suunnittelusta ja urakanvalvonnasta, Insta automaation toteutuksesta.

– Nivoksen aiempi automaatiojärjestelmä oli kääntymässä käyttöikänsä loppuun, eikä kyberturvallisuuden osalta kattanut tämän päivän tarpeita. Varaosien saanti oli heikentynyt, ja järjestelmän raportointi- ja muut ominaisuudet olivat jäljessä, taustoittaa Nivos Veden toimitusjohtaja Kimmo Rintamäki.

– Halusimme parempaa vedentuotannon jakelun ohjausten hallintaa ja saada tarkempaa tietoa kulutusalueesta. Optin eli pääohjelman kautta saamme eri kulutusalueilta tietoja ja sitä kautta havaitsemme myös vuodot nopeammin, uudistusta johtanut Nivos Veden tuotantopäällikkö Päivi Nyyssönen selittää.

Nivoksen automaatiosaneerauksen yhteydessä haluttiin luoda vedenjakeluverkoston kulutuksen ja vuotojen mittaus- ja seurantajärjestelmä, jonka myötä tapa hyödyntää automaatiota muuttuisi. Hälytysten seurannan ja laitteiston kunnossapidon sijaan siirryttiin laskemaan alueellista vedenkulutusta, minkä etuna on nopea vuotoihin kiinni pääseminen. Samalla kehitettiin raportointia ja vedenjakelujärjestelmien sekä vesilähteiden käytön kokonaishallintaa.

Tarjouskilpailun jälkeen Insta valittiin automaatiouudistuksen sekä siihen sisältyneen ohjausjärjestelmän toimittajaksi.

– Vaadimme kahdennusta kriittisille paikoille, kuten koodaamiseen ja projektinhoitoon, ja Instalta se löytyi. Koska olemme monialayhtiö, meillä on myös korkeat kriteerit tietoturvan suhteen. Installa on lisäksi halu kasvaa ja kehittyä, ja koska tulevaisuuden haasteet ovat meilläkin kovat, kokonaisuus ratkaisi, Rintamäki taustoittaa valintaa.

– Talousveden jakelu ja sen pumppaaminen vedenottamoilta on osaamisemme kovinta ydintä, eikä kyse ole pelkästään huoltovarmuudesta ja jatkuvuudesta, vaan myös talousveden laadusta. Meidän tulee huolehtia siitä, että asiakkaillamme on jatkuvasti paineellista talousvettä turvallisesti saatavilla, Rintamäki jatkaa.

Nivos Veden toimitusjohtaja Kimmo Rintamäki.

Säiliöauton täytöt sekä vuodot näkyvät kuvaajissa

Nivoksella on meneillään uuden ohjelmiston kanssa nyt ensimmäinen kesä, vieläpä helteinen sellainen.

– Opti on ollut meillä vasta niin vähän aikaa, että eri vuodenaikoja ei ole vielä ehditty kokea. Kesällä kesämökkiläisten saapuessa vedenkulutus on aivan eri luokkaa. Opimme säätöjä vasta, teknisenä asiantuntijana uudistusprojektissa toiminut Nivos Veden työpäällikkö Robert Hole selittää.

Visuaalisesta esitystavasta on silti jo koettu olevan hyötyä, ja ohjelman hallittavuus verrattuna ”käsiautomaatioon”, kuten Hole aikaisempaa järjestelmää kuvailee, on uudella tasolla:

– Automaation tulee olla sellainen, että se on hyvä paitsi operaattoreille, palvelee myös ylemmän tason toimihenkilön tarpeita. Opti on selkeä, mutta tullakseen sen kanssa sinuiksi, sitä tulee käyttää riittävän paljon.

– Ohjelman graafiset kuvaajat helpottavat asioiden ja tilanteiden kehittymisen ymmärtämistä. Ohjelma on ennustanut hyvin, mutta toki alussa on tehty säätöjä ja teemme vieläkin hienosäätöä. Tämä on ollut uuden opettelua meille kaikille, Nyyssönen kertoo.

Opti on osoittautunut käytössä tarkaksi huomaamaan poikkeamia.

– Järjestelmä on herkkä ja havaitsee pienetkin muutokset kulutusalueilla. Jos pienemmällä kulutusalueella esimerkiksi palokunta ottaa vettä, tai säiliöautoja täytetään muuhun tarkoitukseen, tämä näkyy kuvaajissa selkeinä kulutuspiikkeinä. Yökulutusta seuraamalla on herännyt vuotoepäilyjä, ja sitten on varmistunutkin, että kyseessä oli vuoto, Nyyssönen kertoo.

– Mäntsälän alueilla olevien vesiosuuskuntien valvonta on myös parantunut. Päivystämme ympäri vuorokauden, ja jos huomaamme jotain poikkeavaa vedenkulutusalueseurannassa, pystymme ilmoittamaan vesiosuuskunnille, että teillä on mahdollisesti vuoto alueellanne. Koko alueen varautuminen on kehittynyt sitä kautta, Nyyssönen lisää.

Kuvat: Nivos

Tutustu tarkemmin vesihuollon ratkaisuihimme:

Lue lisää teollisuuden asiakastarpeisiin kehittämistämme työkaluista: