Das intelligente Fernwärmenetz und Dispatcher Operations-Dashboard – ein Projekt der ConnectPoint zusammen mit Veolia, Warschau
Das intelligente Fernwärmenetz ist ein Projekt, das CO2-Emissionen (um 14 500 Tonnen pro Jahr) und Wärme- und Wasserverluste im Netz verringert. Zu erreichen ist dies durch die Modernisierung der Infrastruktur, die Installation von Messgeräten und ferngesteuerten Anlagen (3 ferngesteuerte Pumpstationen, 79 Schächte und 2.500 Unterstationen) sowie durch modernste IT-Lösungen.
Die Struktur der IT-Lösung besteht, kurz gesagt, aus:
- einer Schicht nativer Systeme, die für die Kommunikation mit den Mess- und Steuergeräten zuständig sind,
- einem zentralen Datenspeicher (CRD), bestehend aus der Asset-Framework-Datenbank (AF), die für die Verwaltung der Datenstruktur zuständig ist, und der PI-Datenbank, die den Messdatenstrom sammelt,
- dem ESB-Integrationsbus, der für die Verteilung der Daten an die relevanten Systeme verwendet wird,
- einer analytischen Schicht zur Unterstützung der Arbeit der Dispatcher und
- einer Präsentationsschicht, die dazu dient, alle Daten an einem Ort auf einer Karte darzustellen.
DOD oder Dispatcher Operation Dashboard ist ein von der ConnectPoint entwickeltes Modul. Die Aufgabe bestand darin, alle für die Verwaltung des Warschauer Fernwärmesystems erforderlichen Daten zu sammeln und darzustellen. Die Anwendung arbeitet auf der Grundlage von ArcGIS for Server 10.4 Map Server und SQL-Datenbank.
Zu den gesammelten Daten gehören unter anderem Daten über die Fernwärmeinfrastruktur, die aus dem derzeit bei Veolia betriebenen GIS-System über vordefinierte Datenbankansichten heruntergeladen werden. Rohrleitungsabschnitte, Schächte, Fernwärmeunterstationen, Mess- und Absperreinrichtungen sind die Schichten, die einen Kartendienst bilden, der die Grundlage für jede Visualisierung ist.
Abb. 1
In Abbildung 1 ist die Zusammensetzung der so genannten Erschließungsschicht mit verschiedenen Elementen der Kernkarte zu sehen: von links das Kataster der Grundstücke und Gebäude (E-Overlay), dann Straßen, Gehwege, Rasenflächen und Bodeninfrastrukturen (S-Overlay) und unterirdische Infrastrukturen wie Stromkabel, Gas, Wasserwerke, Kanalisationen, Telefone (U-Overlay).
Luftbilder sind auch die Grundlage für viele GIS-gestützte Analysen. Veolia lieferte einen Fotoplan und Wärmebilder in drei Farbprofilen, die in Abbildung 2 dargestellt sind.
Abb. 2
Die Bestimmung der Verteilung von Druck, Temperatur, Transportzeit des Heizmittels oder der Leistungsverteilung zwischen den Quellen ist eine Aufgabe für den hydraulischen Berechnungssimulator. Er wurde über den ESB-Integrationsbus unter Verwendung des REST-Standards in das DOD integriert, so dass alle oben genannten Informationen in einer Karte dargestellt werden können. Diese sind in Abbildung 3 dargestellt.
Abb. 3
Höhenkarten, Karten des Grundwasserspiegels oder die Simulation eines überschwemmten Gebietes während des Hochwassers mit dem angenommenen spezifischen Wasserstand der Weichsel sind die Schichten, die den Dispatcher bei der Bewertung von Risiken und Bedrohungen im Zusammenhang mit dem Netzbetrieb unterstützen. Diese Aspekte sind in Abbildung 4 dargestellt.
Abb. 4
Dank der Integration mit dem Abrechnungssystem, dem Asset-Management-System, der mobilen Anwendung, dem GIS und der Anwendung zur Verwaltung der Außenteams steht die DOD-Anwendung im Mittelpunkt des Notfallmanagements. Der Disponent kann alle Ausfälle erfassen, auch solche, die mit Netzausfällen zusammenhängen. Nachdem er den Ort des Ausfalls auf der Karte markiert hat, erhält er Informationen über die nächstgelegenen Anschlüsse, um den Bereich, in dem der Ausfall aufgetreten ist, abgrenzen zu können. Nach dem Schließen der Anschlüsse kann der Dispatcher auf der Karte den Ort des Ausfalls, die geschlossenen Anschlüsse, die abgeschalteten Abschnitte und die abgeschalteten Verbraucher sehen und hat Zugang zu den Daten im Zusammenhang mit der Abschaltung, wie z. B. die Kosten der Abschaltung oder die Menge der abgeschalteten Leistung.
Weitere Vorteile
Das DOD-System besteht nicht nur aus Karten. Es umfasst auch viele Funktionen, die den Disponenten bei der Entscheidungsfindung unterstützen, und viele verschiedene Arten von Verzeichnissen.
Ein strategisches Fernwärmenetzschema (Grundschema) ist ein Schema, auf dem der Disponent u.a. die Hauptkammern mit Anschlüssen sehen kann. Der Zustand der im Schema dargestellten Anschlüsse wird in der zentralen Datenablage registriert. Durch die Integration mit dem PI-System können wir den historischen Zustand der Anschlüsse an einem bestimmten Tag und zu einer bestimmten Zeit auslesen. Aus dem Basisdiagramm können synoptische Diagramme einzelner Kammern aufgerufen werden, die Echtzeitdaten wie Druck- oder Temperaturmessungen darstellen (Abbildung 5).
Abb. 5
Das Arbeitsprotokoll des Dispatchers ist ein Verzeichnis, in dem alle Ereignisse im Zusammenhang mit der Arbeit des Dispatchers aufgezeichnet werden. Dabei handelt es sich sowohl um Meldungen, die beim Dispatcher eingehen, als auch um Arbeitsaufträge, die an die Außenteams oder Disponenten, die Wärmequellen verwalten, erteilt werden. Dieses Verzeichnis ist in die Telefonzentrale integriert. Auf dem Bedienfeld des Disponenten werden alle eingehenden und ausgehenden Anrufe angezeigt, die nach Auswahl mit dem Pfeil in einen Eintrag im Protokoll umgewandelt werden. Der Disponent kann jeden aufgezeichneten Anruf zurückverfolgen und anhören (Abbildung 6).
Abb. 6
Netzbetriebsszenarien, die vom Entscheidungsunterstützungssystem als Bestandteil des Intelligenten Wärmeverteilungsnetzes (ISC) entwickelt werden, werden an den DOD gesendet und dem Disponenten in Form von Tabellenzusammenfassungen präsentiert. Der Disponent kann viele Szenarien hinsichtlich der Kennzahlen (Kosten, Qualität, Quantität) vergleichen und dann eines zur Umsetzung annehmen. Das DOD stellt die einzelnen Schritte des Szenarios in Diagrammen (Abbildung 7) und auf einer Karte dar.
Abb. 7
Die Lösung ermöglicht u.a. die Darstellung mehrerer Karten, die miteinander verknüpft werden können, sowie von Verzeichnissen und Diagrammen auf dem Bedienfeld. Die Anwendung entspricht vollständig den modernen Programmierstandards (Java). Ein Beispiel für ein DOD-Bedienfeld ist in Abbildung 8 dargestellt.
Abb. 8
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung und Implementierung der vorgestellten Anwendung sowohl für uns als auch für Veolia eine große Herausforderung darstellte. Die Integration der Ergebnisse mehrerer technisch und betriebswirtschaftlich komplexer Systeme in eine einzige effiziente und benutzerfreundliche Anwendung stellt eine bedeutende Verbesserung dar. Mit der Umsetzung dieses Projekts verfügt Veolia über eine einzigartige Anwendung, nicht nur auf polnischer, sondern auch auf globaler Ebene.
Das Material ist auch im Arcana GIS-Portal verfügbar: