Łączenie tradycyjnych metod monitoringu sieci z nowoczesnymi technologiami daje efekty

dr inż. Piotr Tuz
Dyrektor ds. technicznych AQUA-TECH

Według International Water Association (IWA) bilans objętości wody wtłoczonej do sieci dystrybucji zazwyczaj dzielimy na zafakturowaną konsumpcję i straty wody. Straty wody można podzielić na straty pozorne (np. kradzieże, błędy odczytów aparatur pomiarowych) oraz straty rzeczywiste, do których zaliczamy straty wody z wycieków (patrz tabela 1).

Tabela 1. Standardowy bilans wody wg IWA© Speruda 2010

W odniesieniu do dużych systemów wodociągowych, bardzo często prowadzi się podział na mniejsze podsystemy – strefy do pomiaru przepływu DMA⁽¹⁾ i ciśnienia PMA⁽²⁾. Kluczową kwestią związaną z opomiarowaniem DMA, które należy rozważyć, jest wybór wielkości wodomierza/przepływomierza, zdolność miernika do dokładnego rejestrowania przy maksymalnych i minimalnych przepływach, konieczność spełnienia wymagań szczytowego poboru i przepływu ppoż., wahania sezonowe oraz zmiany popytu. Przy wyborze odpowiedniego rozmiaru i typu licznika, bardzo ważne jest, aby ocenić rzeczywistą proporcję wycieku do popytu klienta i zaprojektować przyszłe zmniejszone wielkości wycieków przewidywane po wdrożeniu środków obniżania strat wody.

Aktywna kontrola wycieków

Kolejnym etapem ograniczania strat jest budowanie systemu aktywnej kontroli wycieków wody w systemie wodociągowym. Podejmowanie decyzji o jej wdrożeniu odbywa się na podstawie obserwacji nocnego przepływu wody, który jest uważany za najbardziej efektywne narzędzie rozpoznawania i skracania czasu wycieku. Prowadząc nocne pomiary przepływu w strefach na optymalnie dobranych urządzeniach, trzeba pamiętać, by spełnić warunek odnośnie minimalnego przepływu. Wdrożenie aktywnej kontroli wycieków wymaga odpowiednich narzędzi i wyboru metody lokalizacji wycieku.

Do najważniejszych wad tradycyjnego podejścia do obniżania strat na terenie naszego kraju należy zaliczyć:

• duże strefy DMA;
• więcej niż 2 urządzenia pomiarowe na wejściu do strefy w pierścieniowych układach;
• stosowanie w coraz większym stopniu tworzyw sztucznych do budowy sieci wodociągowej;
• podejmowanie decyzji o aktywnej kontroli wycieków na podstawie niejasnych przesłanek – brak możliwości budowy bilansu w strefie dla odbiorców niestandardowo pobierających wodę wykorzystujących radiowe systemy odczytu inkasenckie;
• wysokie koszty montażu urządzeń w strefach, powiązane z budową komór pomiarowych;
• brak monitoringu ciągłego odbiorców wody w strefie;
• często zbyt mała ilość punktów stałych pomiarowych do budowy dynamicznego modelu sieci wodociągowej;
• zbyt duży obszar do poszukiwań i lokalizacji wycieków metodami akustycznymi.

Podejście alternatywne bazuje na postępie technologicznym

Biorąc pod uwagę wady podejścia tradycyjnego opartego wyłącznie o podział sieci wodociągowej na strefy i uwzględniając zmiany technologiczne, jakie zaszły w ostatnich latach, strukturę wielkości urządzeń pomiarowych i podział klientów w zależności od sposobu użytkowania, istnieje możliwość zastosowania rejestratorów GSM/GPRS do ciągłego pomiaru przepływu i ciśnienia wody u końcowych odbiorców. Jeśli założylibyśmy, iż zaopatrzymy w zdalny odczyt duże wodomierze znajdujące się u odbiorców niestandardowo pobierających wodę, to wskaźnik długości sieci przypadającej na 1 takie urządzenie w wybranych miastach wahałby się od 0,36 wod./km sieci do 2,59 wod./km sieci.

Za zalety takiego podejścia należy uznać, iż przy minimalnych kosztach montażu dla każdego punktu, zbieralibyśmy dane zarówno do bilingu (systemy stacjonarnego odczytu – niższe koszty niż w przypadku budowania radiowych systemów stacjonarnych), budowania bilansu wody, jak i w odniesieniu do sieci wodociągowej mierząc ciśnienie. Ilość zainstalowanych urządzeń powinna dawać możliwość pokrycia sieci wodociągowej z intensywnością 1 rejestrator na 1-2 km sieci. Z jednej więc strony zbieramy „quasi online” dane billingowe, z drugiej możemy bilansować w strefach eliminując niestandardowy pomiar wody, a więc świadomie podejmować decyzję o prowadzeniu aktywnej kontroli wycieków. Mierząc zaś ciśnienie w wybranych punktach (nie każdy punkt do bilansowania wody będzie wyposażony w czujnik ciśnienia), zbieramy dane do kalibracji modelu sieci wodociągowej. Należy przy tym zauważyć, że:

• zmiana ciśnienia może informować o powstaniu wycieku wokół punktu montażu, a więc zawęzić czas jego lokalizacji,
• zmienność ciśnienia będzie pomocna przy wydawaniu warunków technicznych dla nowych odbiorców,
• kalibracja ułatwia podejmowanie decyzji o podziale na strefy PMA oraz o montażu np. regulatorów ciśnienia lub przepływu dla wybranych klientów.

Lokalizacja wycieku w 1 dzień

Druga z koncepcji opiera się o urządzenia, które mogą wpisywać się w model tradycyjny – podziału na strefy, jak również pozwalają od niego odejść. W tym przypadku wykorzystujemy urządzenia, które oprócz pomiaru natężenia przepływu i ciśnienia realizują ciągły pomiar natężenia dźwięku w sieci wodociągowej. Daje to przewagę nad innymi metodami akustycznymi, gdyż pomiar odbywa się na hydrofonie – a więc w kontakcie z wodą wodociągową. Nie ma więc znaczenia materiał użyty do budowy sieci czy też wstawki z innych materiałów użyte do naprawy rurociągów. Czujnik WLM ma możliwość online przesłać i analizować dane pomiarowe, korelując zachowanie 3 parametrów – wskazując moment i orientacyjne miejsce wycieku. Czujnik pozwala na określenie zmian wokół punktu instalacji w promieniu do 1000-1500 m. Zawiera więc średnio od 6-8 km sieci wodociągowej w układach pierścieniowych. Dlatego możliwa jest lokalizacja wycieku w ciągu 1 dnia od chwili powzięcia informacji o nim. WLM może stanowić również element zagęszczenia stref – np. w mocno zabudowanych centrach miast.

Dzięki łączeniu metod szybciej wiemy o wycieku

Podsumowując dotychczasowe rozważania należy stwierdzić, że bardzo istotnym czynnikiem dla ograniczania strat wody jest wdrażanie systemów stacjonarnych opartych o technologię GSM/GPRS. Mogą one stanowić zarówno rozwinięcie systemów opartych o podział na strefy, jak również stanowić autonomicznie działające instalacje współpracujące z informatycznymi systemami wdrażanymi w przedsiębiorstwach wodociągowych. Za niezwykle ważne należy także uznać porządkowanie danych i analizy wykonywane w systemach GIS. Dzięki zintegrowanym działaniom (np. powiązanie GIS, modelu matematycznego i monitoringu strefowego oraz monitoringu u końcowych odbiorców) jesteśmy w stanie wskazać odcinki, dla których należy wykonać pomiary lokalizacyjne wycieku, a przede wszystkim wiemy o jego istnieniu w systemie w niezwykle krótkim czasie.

dr inż. Piotr Tuz