На XIV Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН Сергея Васильевича Яковлева и 90-летию со дня создания факультета «Водоснабжение и водоотведение» НИУ МГСУ, отраслевые специалисты-практики, разработчики систем управления, специалисты инжиниринговых компаний и ВУЗов обсудили блок вопросов «цифровизации» водоканалов, в том числе результаты внедрения геоинформационных систем, совершенствование построения АСУТП, интеграцию информационных систем в целях повышения эффективности показателей водоканала и др.
Объекты цифрового водоканала
В Единое информационное пространство (ЕИП) водоканала ‒ корпоративной системы, связывающей разрозненные программно-аппаратные комплексы и системы в настоящее время могут входить объекты, представленные на рисунке.
Объединение в ЕИП всех действующих объектов водоканала ‒ актуальная задача, решение которой позволяет не только упорядочить деятельность подразделений и сотрудников, но и повысить скорость принятия решений.
Как показала конференция, к созданию ЕИП близко подошли в водоканале г. Екатеринбурга, в котором оно включает основную часть базовых объектов ЦВ. Для полного внедрения концепции «Цифровой водоканал» коллегам остается ввести в ЕИП химико-аналитические лаборатории (после внедрения в них лабораторных информационных менеджмент-систем-ЛИМС, ГОСТ Р 53798‒2010. Стандартное руководство по лабораторным информационным менеджмент-системам), объектов альтернативной энергетики и SCADA системы очистных сооружений.
Конечно, не везде объекты внутренней структуры водоканалов охвачены цифровизацией, их ввод в ЕИП осуществляется поступательно. В целом, можно обозначить положительные стороны идеи ЦВ:
интеграция технико-технологических платформ различных служб водоканала;
формирование аппаратного комплекса и ЕИП на основе: прозрачности, гласности, открытости, достоверности, однозначности.
Из общих проблем стоит выделить недостаток инвестиций и квалифицированного персонала, невысокую степень программной совместимости, сложности в обеспечении безопасности критической информационной инфраструктуры.
Совершенствование геоинформационных систем
Путь внедрения геоинформационных систем (ГИС) происходит на основе приобретения готовых программных продуктов, «заточенных» специально под нужды водоканалов. Распространены решения, подобные опыту создания Единой геоинформационной системы (ЕГИС) АО «Мосводоканал». Ее целью является обеспечение процесса поддержки принятия технически и экономически эффективных решений по управлению, обслуживанию, ремонту и развитию сетей. Задача ЕГИС – обеспечить комплексное ведение баз данных о полном жизненном цикле производственных активов: строительство – учет – эксплуатация.
Внедрение ГИС сегодня диктуется жесткой необходимостью преодоления убыточности основных видов деятельности водоканалов, повышения энергоэффективности и экономических показателей производства. Так, например, АО «Водоканал» г. Иваново внедрение ГИС считает одной из трех составляющих программы оптимизации производственных процессов (наряду с внедрением АСУТП и автоматической передачей данных приборов учета). Впечатляющие результаты системной работы по внедрению продуманной программы оптимизации свидетельствуют о ключевой роли ГИС в современном управлении водоканалом.
Совершенствование построения АСУТП
Для принятия сбалансированных решений в части проектирования усовершенствованных АСУТП на конференции были предложены основные принципы совершенствования АСУТП.
Интеграция информационных систем
Основным принципом формирования ЕИП является интеграция приложений, баз данных, сервисов и пр. в единую оболочку, через которую осуществляется доступ ко всем программным продуктам предприятия. Такая интеграция не только позволяет получить доступ ко всему спектру ИТ-сервисов с любого пользовательского рабочего места, но и решает такие задачи, как обобщение информации для возможности ее анализа, «одноразовый» ввод информации с возможностью ее дальнейшего многократного использования, построение иерархической системы для принятия решений на разных управленческих уровнях водоканала.
Имитационное моделирование систем водоснабжения и водоотведения
Методика построения имитационных гидравлических моделей (часть электронной модели ГИС) систем водоснабжения и водоотведения включает в себя следующие этапы:
- Формирование расчетной схемы модели
- Определение расходной характеристики модели
- Калибровка гидравлической модели сети
На базе электронной и имитационной моделей системы водоснабжения становится возможным:
- выявление проблемных участков в системе и составление списков реконструируемых трубопроводов;
- оптимизация диаметров действующих трубопроводов;
- разработка мероприятий, направленных на недопущение снижения минимально необходимого давление в системе в системе;
- разработка программы по снижению давления в городе;
- выбор точек контроля давления в системе;
- выбор места установки регуляторов давления;
- выбор оптимального режима работы насосных станций;
- разработка программ по снижению всех видов потерь воды.
Решение прикладных технологических задач оптимизации режимов начинается от потребителя и можно разделить на три этапа-направления: «Потребитель» (задачи 1 и 2), «Сети и трубопроводы» (задачи 3 и 4), «Насосные станции и насосы» (задачи 5–7):
- контроль и исключение сверхнормативного давления у потребителя;
- гармонизация работы НС, объединенных общим водоводом;
- диагностирование порывов;
- диагностирование утечек;
- диагностирование состояния насосов;
- оптимизация состава насосного оборудования;
- подбор насосного оборудования.
Технологическая реализация задач 1, 2, 6, 7 способствует снижению энергозатрат, а задач 2, 3, 4, 5 – повышает бесперебойность водоснабжения. Т.о. достигается снижение затрат на электроэнергию и обслуживание, а также потерь воды на утечки.
Электронные модели являются инструментом оценки текущего состояния системы водоснабжения, а также позволяют моделировать её перспективное положение. Для объективной оценки влияния мероприятий, направленных на улучшение работы системы водоснабжения, необходимо осуществить моделирование с использованием адекватной гидравлической модели (достигается путем её настройки и калибровки).
С обзором наиболее перспективных идей и практик по данной теме можно ознакомиться в статье В.И. Баженова и Е.С. Гогиной «Цифровое развитие – путь совершенствования, повышения эффективности и надежности работы водоканалов», опубликованной в июньском номере журнала «НДТ».
Информация предоставлена журналом «НДТ»