Styre- og overvåkingsystem for distribusjon av drikkevann

Abstract

På bakrunn av oppdragsgivers mulige satsing innen vann og avløp, er det utarbeidet et styre- og overvåkingsystem for distribusjon av drikkevann. Systemet inneholder tre delsystemer. Ett system som detekterer lekkasjer i distribusjonsnettet, ett for å sikre vannkilden mot flom og ett for å levere drikkevann med riktig trykk. Det legges vekt på modulær kode, moderne teknologi, bruk av høynivå språk i kontainermiljø, kontinuerlig integrasjon, og innovative brukergrensesnitt. Prosjektet er avgrenset til fysiske komponenter som kontrollere og skjerm for brukergrensesnitt. Disse leveres montert på en demonstrasjonsrigg. Dette innebærer at utstyr og komponenter som pumper, vannkilden og lignende, blir simulert. Systemet er designet for å kunne kommunisere på publiser-abonner protokollen MQTT, via 4G. Dette innebærer utviklingen av en egen OPC UA til/fra MQTT link. Denne linken kjører i kontainermiljøet Docker, på alle delsystemene. Kjøring av kontainermiljø på komponentene er i den forbindelse kartlagt. Det er utarbeidet to brukergrensesnitt. Ett for å kontrollere systemet, utviklet i WAGO sin programvare, e!COCKPIT, og ett som visualiserer historisk data ved bruk av Grafana. For å muliggjøre dette er det laget en egen applikasjon som tar inn data fra MQTT og lagrer denne i en MySQL database. Da systemet er avgrenset, er det implementert simulering basert på virkelige verdier, slik at systemet oppfører seg mest mulig som om det skulle være koblet til et reelt anlegg. På tvers av alle kontrollerne er det satt opp en standardisert arkitektur. I tillegg er det utviklet et objektbibliotek som tilbyr et bredt utvalg av funksjonalitet. Det er implementert to metoder for å detektere lekkasje i distribusjonsnettet, hvor den ene er utarbeidet i dette prosjektet. Metoden er implementert i Python og visualisert i Grafana. Den benytter sammenligning av historisk data. Vannkilden er sikret mot flom, ved å bruke værmeldingen til å senke nivået i forkant av flommen. Det leveres stabilt trykk til forbrukerene ved hjelp av en reguleringsløyfe, samt en arbeidsdistributør som distribuerer arbeidet mellom tre pumper. Selv om store deler av anlegget er simulert, leveres det et fullverdig kontrollsystem, som enkelt kan tas i bruk på et reelt anlegg. Det er tatt i bruk moderne teknologi som gjør systemet innovativt og kompatibelt med fremtiden.