远程监控

实时监测和控制水,废水操作

使用带有消息队列遥测传输(MQTT)的工业无线电改进了水和废水操作,以实现更快的通信和新的监控和数据采集(SCADA)软件。一个系统集成商使用无线系统来帮助提高可靠性、报告和降低风险。

由Crayton白 2020年1月12日
礼貌:接触自动化

水和废水系统的升级包括新的实时无线通信,以改进对实物资产和人员的管理。系统集成商帮助安装了现代监控和数据采集(SCADA)软件,而无需在现场拆除和更换所有设备。好处包括消除耗时的手工分析,实现显著的效率和时间管理收益。

位于加拿大阿尔伯塔省的Sylvan Lake镇有15000名居民,每年吸引着超过150万来自阿尔伯塔省各地的游客。

这个9平方英里的小镇有7个水站和12个污水泵站,组成了它的水基础设施运营。城镇的一半位于湖泊水平。因此,废水必须从海拔较低的地方泵到海拔较高的地方。蓄水池需要持续监测,以确保化学物质的注入得到控制,供水安全。随着该镇及其旅游业的发展,对关键基础设施的自动化和通信网络升级的需求也在增加。

Contact Automation Inc.是一家位于加拿大西部的系统集成商,过去四年为该镇现有的水基础设施SCADA和通信系统提供了维护和网络管理服务。该公司负责解决硬件通信和传感器故障,并在线管理新水和废水设施的网络占地面积扩大。该公司也意识到城市老化系统带来的限制和日常运营挑战。

塞尔万的SCADA网络最初是作为一个串行无线网络设计的。由于遗留设备已有近20年的历史,且配置众多,该系统缺乏灵活性,不允许用户与远程站点进行可靠的通信。

由于该系统的局限性,镇里的工作人员必须开车到每个现场地点,在一天内反复监测和报告该系统。市政官员认识到,对现有系统的要求超出了可能的范围,需要找到一种新的具有成本效益的解决方案,将智能公用事业技术集成在一起,以保持整个系统的安全与合规,同时适应增长和未来自动化技术的升级。

需求和项目痛点

该镇现有的通信系统带来了一系列持续的挑战。在过去的五年里,通讯网络变得不可靠了。由于硬件故障,它被系统范围的错误所困扰。

由于所有站点的检查报告都必须手工完成,历史操作数据不容易搜索或获取。虽然每个车站都有警报,但警报的增长和可扩展性受到限制,镇官员知道他们无法继续通过远程呼叫来管理系统。如果一个水泵坏了,哪怕只有几分钟,也可能导致环境灾难。

图1:FreeWave的ZumLink IQ集成了感应自动化的点火边缘MQTT,安装在Sylvan Lake的一个现场站。礼貌:接触自动化

图1:FreeWave的ZumLink IQ集成了感应自动化的点火边缘MQTT,安装在Sylvan Lake的一个现场站。礼貌:接触自动化

尽管我们尽了最大的努力来维护它,但目前的系统还是显老了一点。城市对这一关键的水利基础设施的自动化报告、实时监控和集中控制的需求日益增长,启动了一项为期两年的努力,以使其通信基础设施现代化,以满足当前的需求,并允许可扩展性来处理未来的需求。

小镇不再信任现有的通讯系统来监控和管理关键的公用设施基础设施。系统范围内的错误、人工流程和旧技术的增加阻碍了他们实现完全自动化系统的目标。

森林湖还需要一个资产管理、企业资源规划(ERP)系统和其他外部资源,作为其整体网络升级的一部分。经过多年的规划和获得资金批准,改造该镇水管理通信系统的倡议于2018年3月启动。

虽然该镇最初考虑过升级SCADA软件,但该计划很快演变成对整个系统的全面重建。在评估了许多技术后,系统集成商使用了推荐的工业无线电消息传递队列遥测传输(MQTT)

该镇正在运行一个投票/响应串行SCADA系统,在过去的20年里,每个现场站都是由不同的人编程的,这意味着不同站点的配置不同。其目标是使系统标准化。

工业无线电,加上MQTT,将解决城镇的警报和报告问题,并在每个现场站建立所需的标准化。发布/订阅或发布/订阅架构为网络上的任何人提供了细粒度数据,平台经过验证的坚固性为应用程序提供了一个可靠的家,这些应用程序可以将分析和智能与远程资产放在一起,并在长距离提供安全的无线数据传输和应用程序部署。

在边缘添加MQTT使现场站更智能,同时保持系统的总体占用空间和带宽需求较小。通常,如果安装了更多的硬件,购买和维护系统的成本就会上升。

图2:FreeWave ZumLink IQ Modbus寄存器的数据被提取出来,将网络数据集成到感应自动化的点火SCADA系统中。礼貌:接触自动化

图2:FreeWave ZumLink IQ Modbus寄存器的数据被提取出来,将网络数据集成到感应自动化的点火SCADA系统中。礼貌:接触自动化

该实现提供了迁移和升级每个站的能力,通过替换无线电硬件实现边缘物联网(IoT)。现场不需要部署其他硬件。监测水位线上的压力所需要的只是一个带有无线电的传感器。通过使edge更智能,现场系统得到了简化,通信和数据准确性得到了提高,基础设施成本也得到了降低。

结果和ROI

到目前为止,所有七个淡水抽水站及一个新的远程监测站均已升级。在城镇南侧的主要水库建立了一个新的中央控制中心。

由于网络升级,森林湖从一个偏远的监测站变成了在多个地点通过移动设备同时实时管理整个网络。主要维护办公室位于市中心,仍然是其核心业务的核心。从这个位置,他们可以很容易地在多个屏幕上查看整个系统。

旧的系统需要向每个站发出轮询/响应请求,以报告系统数据,可能需要五分钟才能完成——如果出现通信问题,则需要更长时间。这种延迟限制了他们查看实时数据和远程有效监控整个系统的能力。在某些情况下,它们会丢失数据峰值,而这些数据峰值可能会在问题变成活动警报之前指示出问题。旧的系统限制了他们只能对警报作出反应,而不能采取更积极主动的方式维护车站。

所有现场工作站与MQTT独立运行。如果一个站点有问题,系统的其余部分不会随之瘫痪。系统范围的更新和警报数据现在可在几秒内。结构化查询语言(SQL)历史数据库开发现在允许简单的数据报告和分析。年终合规报告也进行了转变,消除了耗时的手工分析,并取得了显著的效率和时间管理收益。

图3:Java和IE自动控制内存使用这些边缘计算信息也可以从感应自动化中引入点火SCADA系统。礼貌:接触自动化

图3:Java和IE自动控制内存使用这些边缘计算信息也可以从感应自动化中引入点火SCADA系统。礼貌:接触自动化

森林湖泊水操作管理系统和生成的数据是可靠的。使用该系统的人员可以在一个中心位置与团队进行通信,减少了故障点,并消除了每天多次开车从一个站到另一个站检查和监控基础设施的需要。野外无线电通信的可靠性接近100%。

将继续推动该镇12个污水处理厂上线。即便如此,该网络仍有能力根据需要增长和扩展。

Crayton白,系统集成商和PLC程序员,接触自动化。由副主编Chris Vavra编辑,控制工程, CFE媒体与技术,cvavra@cfemedia.com

更多的答案

关键词:无线网络,水和废水,MQTT

镇的加拿大阿尔伯塔省的Sylvan Lake想要改善它的水和废水处理操作。

系统集成商他们与“推荐使用带有消息队列遥测传输(MQTT)的工业无线电”(recommended using an industrial radio with messaging queue telemetry transport)合作,以实现更快的通信。

综合企业建立了一个可靠的系统,可以迅速向城镇提供信息,减少出现重大问题的风险。

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Crayton白
作者简介:克雷顿怀特,系统集成商和PLC程序员,接触自动化