Historia systemów telemetrii w Veolii Energii Poznań S.A. sięga końca lat 70., kiedy to powstały pierwsze stacje telemetryczne, zbudowane w  oparciu o technologię tranzystorową. Wybrane wtedy 4 lokalizacje były najbardziej istotne z punktu widzenia prowadzenia ruchu miejskiej sieci cieplnej, stały się też zaczątkiem rewolucji w zarządzaniu systemem ciepłowniczym w stolicy Wielkopolski. Kolejne lata i rozwój nowych technologii pozwoliły na rozbudowę systemu o nową generację urządzeń oraz zmianę sposobu łączności i opomiarowania (od łączy kablowych do transmisji bezprzewodowej). Poza zagęszczaniem ilości punktów pomiarowych, komór i przepompowni, przyszedł czas na objęcie telemetrią innych typów obiektów technologicznych.

Takimi obiektami na początku lat dwutysięcznych były małe źródła ciepła oraz węzły cieplne. Ze względu na ich nieco odmienną specyfikę, wdrożono dwa różne modele systemów telemetrycznych: dla źródeł ciepła gotowe sterowniki PLC firmy InVentia, a dla węzłów cieplnych urządzenia modułowe firmy VECTOR.

W pierwszej fazie skupiono się na pozyskaniu samych odczytów z ciepłomierzy do celów bilingowych, następnie podłączano pierwsze regulatory i dokonywano pojedynczych przesterowań. Następnym krokiem w rozwoju było sterowanie grupami regulatorów – aż do stanu obecnego, gdy masowo sterujemy tymi urządzeniami (choćby przy uruchomieniu, jak i zakończeniu sezonu grzewczego).

Podsumowując: obecnie mamy 3 filary telemetrii w Poznaniu, składające się na jeden z największych systemów telesterowania w Polsce.

Pierwszy filar – Telemetria Miejskiej Sieci Cieplnej

Telemetria zrealizowana została w oparciu o sterowniki PLC firmy SAIA. Komunikacja w wydzielonym  paśmie 448 MHz z 34 stacjami telemetrycznymi i 3 przepompowniami umożliwia zbieranie ponad 4000 pomiarów (głównie przepływy, ciśnienia, temperatury, pomiary binarne).

Miejska sieć cieplna w Poznaniu jest siecią pierścieniową, trudną do prowadzenia; dodatkowe utrudnienie stanowi lokalizacja źródła ciepła w północno-wschodniej części miasta. Doprowadzenie czynnika do najbardziej oddalonego miejsca może zająć nawet dobę. To między innymi zmusiło nas do użycia dostępnych technologii i systemów informatycznych, aby zapewnić dyspozytorom narzędzia wsparcia decyzji.

Zdecydowano o wdrożeniu aplikacji SCADA (ControlMaestro) i zbudowaniu synoptyk, a także przekazanie dyspozytorom, oprócz możliwości przeglądania parametrów pracy sieci, także sterowania klapami (odcinanie sekcji) i przepompowniami. Dodatkowo sieć podzielono na strefy, na których granicach umieszczono przepływomierze, celem bilansowania wody wpływającej i wypływającej z danej strefy, co doskonale sprawdza się przy określaniu przybliżonej lokalizacji wycieków. Dzięki bilansowaniu udało się uzyskać szczelny system sieci cieplnej.

System obecnie spełnia nasze wymagania, ale podlega ciągłemu doskonaleniu. W najbliższym czasie wdrożymy system EDRAL detekcji uszkodzeń sieci preizolowanej. Już teraz w oparciu o pomiar wzrostu zawilgocenia preizolatu czy przerwanie pętli alarmowej wykrywamy mechaniczne uszkodzenia odcinka sieci (np. podczas prac koparką). System rozbudowujemy także o dodatkowe pomiary, takie jak detekcja gazu (metanu) w komorach. Obecnie czujniki są zamontowane w 10 obiektach, w trakcie montażu mamy kolejne 11 sztuk.

Kolejny krok to monitoring położenia włazów do komór oraz warunki panujące w komorze – temperatura oraz wilgotność. Z jednej strony zależy nam na ciągłej poprawie bezpieczeństwa naszych obiektów technologicznych, z drugiej monitorujemy ewentualne sytuacje awaryjne – wzrost temperatury i wilgotności może świadczyć o potencjalnym wycieku.

Drugi filar – telemetria węzłów

Kolejnym etapem rozwoju opomiarowania była telemetryzacja węzłów cieplnych. Ten system został zrealizowany w oparciu o moduły telemetryczne firmy VECTOR (obecnie wykorzystujemy 6 generację tych urządzeń). Dane przesyłane są siecią GSM – przy użyciu technologii GPRS. System obejmuje 100% węzłów cieplnych w Poznaniu, podłączonych do niej jest 6800 ciepłomierzy i niemal 3000 regulatorów. Umożliwia to przede wszystkim:

•    Podglądanie parametrów pracy węzłów cieplnych, sterowanie parametrami regulatorów pogodowych – możliwość zdalnej zmiany parametrów pracy regulatora (np. w celu optymalizacji pracy węzła bądź na skutek interwencji).

•    Masowe włączenia i wyłączenia sezonu grzewczego – system pozwala na wysyłkę poleceń sterujących do wszystkich regulatorów – ad hoc bądź wg wcześniej zaplanowanego harmonogramu.

•    Cykliczne odczyty ciepłomierzy – tzw. bilingowanie – co godzinę pozwalają nie tylko nasycić systemy bilingowe, ale też służą do głębszych analiz pracy węzła.

•    Usługi BES – usługi efektywności energetycznej dla klienta końcowego. Poza aktywnym wpływaniem na pracę węzła (poprzez realizację harmonogramów sterowania), możliwe jest udostępnianie danych klientom końcowym.

W zasadzie system można by określić jako kompletny, gdyż oprócz podglądu umożliwia kompleksowe zarządzanie obiektami, niemniej jednak czekają nas zmiany i spory rozwój. Ze względu na ciągle rosnące potrzeby informacyjne obecne środowisko IT nie jest już tak wydajne, dlatego pracujemy nad budową nowej platformy telemetrycznej. Docelowo ma powstać jedna wspólna platforma, otwarta na różnych dostawców. Będąc właścicielem kodu źródłowego, mamy możliwość samodzielnego wytyczania kierunków rozwoju tej aplikacji, co daje nam pełną swobodę – zarówno od strony sprzętu, jak i oprogramowania. Z drugiej strony to także nowe technologie transmisji danych, przede wszystkim IoT – obecnie testowana już w Poznaniu we współpracy z firmą Abaro. Nowa platforma to także nowe narzędzie wsparcia decyzji dla dyspozytora, a konkretnie moduł sterowania przepływem – funkcjonalność dająca możliwość optymalizacji pracy źródło/sieć poprzez przesterowanie dużych obszarów sieci.

Trzeci filar – telemetria rozproszonych źródeł ciepła

Ten system powstał w 2004 roku, wykorzystując sterowniki PLC firmy InVentia, aplikacja natomiast stanowi autorskie rozwiązanie Veolii Poznań. Dane, podobnie jak w systemie Vector, przesyłane są siecią GSM – przy użyciu technologii GPRS. Obecnie zarządzamy w ten sposób 60 źródłami ciepła w samym Poznaniu, jak i mniejszych systemach w Wielkopolsce. W ramach tego systemu oprócz odczytu z  blisko 200 ciepłomierzy i 40 przeliczników gazu mamy również podgląd na pracę palników, pomp, czujników ciśnień, czujników zalania, itd. Najciekawszym elementem jest funkcjonalność tzw. „strażnika gazu” – czyli specjalnego algorytmu umożliwiającego kontrolę mocy zamówionej, a uścielając: takiego prowadzenia źródła ciepła, aby tego limitu nie przekraczać.  Ze względu na ogólny trend niskiej emisji, która wpisuje się w strategię Veolii, staramy się podłączać odbiorców do najbardziej efektywnego źródła ciepła, jakim jest miejska sieć cieplna. W konsekwencji sukcesywnie likwidujemy małe źródła ciepła, a w związku z tym system nie będzie dalej rozwijany.

Narzędzia IT – efektywne wykorzystanie systemów telemetrii

Wdrażając powyższe systemy opomiarowania, doszliśmy do etapu, gdy mieliśmy ogromną ilość danych, ale wiedzę rozproszoną pomiędzy trzema zasadniczymi systemami, dodatkowo nieskorelowaną ze sobą. Stąd idea zbudowania jednej centralnej bazy danych pomiarowych – wybraliśmy rozwiązanie PI OsiSoft. Drugim krokiem było wdrożenie jednego standardu nazewnictwa pomiarów. Dzięki temu uzyskaliśmy jedną platformę, która skupiała pomiary z trzech systemów telemetrycznych, usystematyzowała pomiary wg jednego klucza i umożliwiała ich agregację i grupowanie w logiczne struktury. Była to podstawa do wdrożenia wielu narzędzi analitycznych, nad którymi obecnie pracujemy i które sukcesywnie ulepszamy.

Stojąc przed wyzwaniem zbliżającego się przewrotu w branży ciepłowniczej i powstania sieci 5 czy 6 generacji, mamy poczucie pewnego bezpieczeństwa, że od strony opomiarowania i analityki jesteśmy do tego przygotowani – jeśli nie w 100%, to na pewno w znacznym stopniu. Dysponujemy narzędziami, które pomogą dostosować nasz system ciepłowniczy do tej rewolucji.

Artykuł został również opublikowany w nr 4/2018 magazynu "Energetyka Cieplna i Zawodowa".