Anschluss von Schachtabdeckungen und Verwaltung von Abwassersystemen

Überall auf der Welt wächst die Stadtbevölkerung rasant, der Klimawandel stellt eine zunehmende Bedrohung dar, und die globalen Kanalisations- und Abwassermanagementsysteme werden immer älter. Die Kombination dieser drei Faktoren übt einen enormen Druck auf die Abwasserinfrastruktur aus, und wenn nichts getan wird, um die Bedrohung zu mindern, stehen viele Kommunen vor einer tickenden Zeitbombe. Zwei Unternehmen, CTHINGS.CO und NID ApS , haben sich zusammengetan, um der wachsenden Bedrohung durch unzureichende Infrastrukturen zu begegnen, indem sie eine täuschend einfache Lösung eingeführt haben - vernetzte Schachtabdeckungen -, um zu überwachen, was unter der Erde vor sich geht.

Städte und Gemeinden haben lange versucht, Abwasserleitungen zu überwachen, aber da sie unterirdisch verlegt sind und die Zugangsstellen massive Schachtdeckel haben, war das eine große Herausforderung. Sehr oft wurde ein angeschlossenes Gerät in die Kanalisation gelegt, und nach zwei Wochen musste jemand hinuntergehen und die SIM-Karte manuell herausnehmen, sie in das System einlegen und analysieren. Möglicherweise wurde dies einige Wochen lang an einer Handvoll Standorte durchgeführt und die Geräte dann an einen neuen Standort gebracht. Diese Art von Verfahren ist arbeitsintensiv und bietet weder Echtzeitinformationen noch die Art von Gesamtdaten, die eine echte Optimierung des Systems ermöglichen. Es ist nicht sehr effektiv oder rationell, denn es besteht ein großer Unterschied zwischen dem Sammeln von Datenstichproben und der ständigen Verfügbarkeit von Daten in Echtzeit - es ist der Unterschied zwischen Crawling und Laufen.

Nun stellen Sie sich vor, ein Schacht ist seit acht oder zehn Monaten angeschlossen. Sie haben Daten gesammelt, und jetzt haben Sie genug, um eine echte Analyse durchzuführen. Sie können diese Daten mit Informationen des Wetterdienstes abgleichen, und schon bald kann die Gemeinde einen Alarm erhalten, Tage bevor der Regen kommt. Sie haben Informationen, die Ihnen sagen, dass Regen kommen wird, dass dieses bestimmte Gebiet betroffen sein wird, was bedeutet, dass es zu Überschwemmungen oder anderen Problemen kommen kann. Mit den vernetzten Schachtabdeckungen und den generierten Daten können Sie nun die Probleme angehen, bevor sie auftreten, z. B. die Reserven der Kläranlage leeren, um sich auf den Überlauf vorzubereiten. Die historischen Daten ermöglichen es Ihnen, Pläne für das zu erstellen, was kommen wird, anstatt nur im Moment zu reagieren.

Das dänische Unternehmen NID ApS ist der größte Anbieter von Schachtabdeckungen aus Verbundwerkstoffen in Skandinavien und hat eine sehr einfache Mission: die besten Schachtabdeckungen anzubieten, die es gibt. CTHINGS.CO bringt ein sehr ausgefeiltes und fortschrittliches technologisches Know-how mit und entwirft und entwickelt hochmoderne End-to-End-IoT-Lösungen. Durch die Kombination ihrer besonderen Stärken sind die beiden Unternehmen in der Lage, einen modernen vernetzten Schachtdeckel anzubieten, der erkennen kann, was unter der Straße passiert und diese Informationen in Echtzeit an die Behörden weitergibt.

"Heutzutage werden hydraulische Systeme, Theorien und Modelle verwendet, um zu verstehen, was in den Abwassersystemen passiert, aber diese lassen eine Menge Unbekannte zurück", sagt Niclas Rønne, CEO von NID ApS. "Vernetzte Schachtabdeckungen zeigen auf einfache Art und Weise, wann das Wasser steigt, wo es steigt und möglicherweise wie es steigt. Das ist von großem Wert für die Umwelt, denn bei großen Regenfällen kommt es zu Überschwemmungen. Im Moment nehmen wir die Tatsache in Kauf, dass es tatsächlich zu Überschwemmungen kommt, weil es zu groß und zu teuer wäre, die Systeme anders zu gestalten. Daher nehmen wir in Kauf, dass bei Regen das Abwasser in Felder, Seen oder unsere Straßen fließt.

"Außerdem stellt sich die Frage, was da unten eigentlich passiert. Im Grunde weiß das niemand. Stellen Sie sich vor, Sie arbeiten in einer Stadtverwaltung und es beginnt zu regnen. Alles, was Sie tun, ist zu warten, bis Sie sehen können, wo die Probleme liegen. Sie können vielleicht eine Vermutung anstellen, die aber nicht durch Fakten untermauert ist. Durch die Verbindung der Kanaldeckel erhalten Sie verwertbare Daten und können dem Problem kurzfristig zuvorkommen und dann längerfristig planen.

Die Lösung

Traditionell werden Schachtabdeckungen aus Gusseisen hergestellt und wiegen 50-60 kg. Sie sind sehr schwer, und wenn man sie entfernen muss, um in die Rohrleitungen zu gelangen, um Verstopfungen zu beseitigen oder andere Probleme zu lösen - was in der Regel etwa 20 Mal pro Tag an verschiedenen Stellen in einer Stadt geschieht -, dann müssen die Arbeiter eine halbe Tonne heben.

Nach der erfolgreichen Entwicklung des neuen, leichten Schachtdeckels benötigte NID einen Partner, der ein angeschlossenes Gerät an den Schachtdeckeln anbringen konnte, um ein Signal zu senden und Daten in Echtzeit zu erfassen. Hier kam das Know-how von CTHINGS.CO ins Spiel.

"Die modernen Verbundstoffabdeckungen von NID sind robust, aber leicht und blockieren das Signal nicht, so dass es möglich ist, ein angeschlossenes Gerät zu installieren. Wir haben sehr empfindliche Geräte in den Kanaldeckeln installiert, die mit einem 60-GHz-Signal arbeiten", sagt Arnold Wierzejski, Gründer von CTHINGS.CO. "Das Gerät verfügt über einen Sensor, ein Funkmodem und Tele2 IoT-SIM-Karten und ist in der Lage, in Echtzeit alles zu erfassen, vom Wasserstand oder der Dichte dessen, was die Rohre verstopft, bis hin zur Dampfentwicklung und der Frage, ob sich der Deckel dadurch gelöst hat. Wenn eines dieser Dinge passiert, wird sofort ein Alarm gesendet, so dass der Kunde das Problem proaktiv statt reaktiv angehen kann, was Zeit, Geld und Arbeitskräfte spart.

Die beiden Unternehmen testeten ihre Lösung in einem Vorort von Kopenhagen, wo es 2011 nach 150 mm Regen in zwei Stunden zu schweren Überschwemmungen kam. Obwohl Kopenhagen direkt am Wasser liegt, sind die Abwassersysteme veraltet und schlecht gewartet. Die Stadt weiß, dass sie etwas tun muss, denn wenn sie nichts unternimmt, entstehen jährliche Kosten in Höhe von 50 bis 85 Millionen Euro. Im Rahmen des von NID und CTHINGS.CO durchgeführten Pilotprojekts wurden mehrere Standorte überwacht, und während der Testphase wurden 2500 Messungen durchgeführt.

"Normalerweise sendet man die Daten einmal pro Tag", erklärt Arnold Wierzejski. "Aber wenn die Wettervorhersage Regen ankündigt, passt sich das System an und reagiert in Echtzeit, indem es die Häufigkeit der Messungen und Meldungen erhöht, so dass Überschwemmungen und andere Komplikationen entweder vermieden werden können oder die Behörden auf veränderte Bedingungen reagieren können.

Die Überwachung in Echtzeit bedeutet auch, dass die Kommunen das Loch und das Abwassersystem vorausschauend warten können, was Geld spart, effizienter und auch nachhaltiger ist. Und langfristige Datenerfassung bedeutet Planung für die Zukunft.

Eine End-to-End-Lösung

Die NID-CTHINGS.CO ist eine End-to-End-Lösung. Das Dashboard von CTHINGS.CO ist voll funktionsfähig und kann in jedes andere System integriert werden, das entweder bereits existiert oder in Zukunft existieren könnte.

"Was auch immer Sie bauen, was auch immer Sie erweitern, Sie werden den gleichen Zugang haben", erklärt Arnold Wierzejski. "Das heißt, wenn es ein bestehendes System gibt, das die Kunden zu nutzen gewohnt sind, können wir die gesammelten Daten für diese Systeme freigeben. Und es funktioniert auch umgekehrt: Wir können Daten abrufen, um die Analysen zu bereichern und aussagekräftigere Erkenntnisse zu gewinnen. Wir können also die Daten vermitteln, wenn der Kunde dies wünscht, und wir verfügen über alle Best Practices und Standards, die man erwarten würde."

Die Daten liefern sowohl Echtzeitinformationen als auch Berichte, die eine längerfristige Analyse ermöglichen. Diese regelmäßigen Berichte können auf einer Zeitachse erstellt werden, die dem Benutzer passt, sei es wöchentlich oder monatlich oder in einem anderen Rhythmus. Dies hilft ihnen zu verstehen, dass diese Abwasserleitung das meiste Wasser führt, dass diese Leitung die meisten Probleme hat und dass man entweder alle umliegenden Leitungen sanieren oder vielleicht eine neue bauen muss. Die Berichte helfen bei der Priorisierung von Arbeitsabläufen, bei der Feststellung, was am dringendsten erledigt werden muss, und beim Verständnis von Dominoeffekten innerhalb des Systems.

"Alle Statistiken und alle Bereiche, in denen große Herausforderungen erkannt wurden, werden gesammelt, um die Probleme zu definieren, denn unterschiedliche Systeme und unterschiedliche Schächte stehen vor unterschiedlichen Herausforderungen", sagt Arnold Wierzejski. "Es ist wichtig, dies zu verstehen, um Herausforderungen effektiv anzugehen.

Wenn die Geräte installiert sind und die Daten gesammelt und analysiert werden, können die Verantwortlichen, z. B. der Stadtplaner oder der Stadtverwalter, eine Risikoanalyse durchführen und die Risiko- und Sicherheitsschwelle für verschiedene Parameter ermitteln, so dass sie ihre Gemeinden schützen und die Ressourcen effektiver nutzen können.

Konnektivität und Roaming verwalten

Die Verwaltung ihrer Konnektivität und SIMs erfolgt über das Cisco IoT Control Center (2CONTROL), das grundlegende Funktionen wie SIM-Liste mit Status, Nutzung usw. bietet.

"Zu den Funktionen, die für uns am hilfreichsten sind, gehören individuelle Statistiken und Sitzungsdaten für jede SIM-Karte, was für die Optimierung der Übertragungsmuster und die Fehlersuche bei Konnektivitätsproblemen von Vorteil ist", sagt Arnold Wierzejski. "Die technischen Funktionen, wie Spotlight oder Diagnose, helfen uns, die Ursache von Verbindungsproblemen zu finden. Außerdem schätzen wir den Status der SIM-Karten und die Möglichkeit, SIM-Karten zu wechseln oder zu sperren, die eine Zeit lang nicht benutzt wurden. Das hilft wirklich, die Situation der SIM-Karten aus wirtschaftlicher und technischer Sicht zu überblicken."

Roaming spielt auch eine große Rolle bei der Produktexpansion des Unternehmens in ganz Europa, und der Zugang zu den Roaming-Vereinbarungen von Tele2 IoT erspart eine Menge Kopfzerbrechen.

"Die Zusammenarbeit mit lokalen Mobilfunknetzbetreibern (MNOs) ist sowohl zeitaufwändig als auch kostspielig", sagt Arnold Wierzejski. "Einen bereits bewährten Konnektivitätsanbieter mit einer professionell gepflegten und erweiterten Liste von Roaming-Partnern zu haben, ermöglicht es uns, unser Geschäft in sehr kurzer Zeit auf neue Länder auszuweiten, was bedeutet, dass unsere Time2Market sehr wettbewerbsfähig ist.

Herausforderungen

NID und CTHINGS.CO haben während der Pilotphase ihrer vernetzten Gullydeckel viel gelernt. Wie Arnold Wierzejski sagte, schneiden Geräte besser ab, wenn man sie in die Umlaufbahn schickt, als wenn man sie in einen Abwasserkanal steckt, weil dies eine wirklich raue Umgebung ist, in der alles im Kanal die Elektronik auffrisst.

"Unser Versprechen an unsere Kunden lautet, dass das Gerät etwa sechs Jahre überleben wird. Wir mussten also Verbesserungen vornehmen und Hardware mit Materialien entwickeln, die dieser rauen Umgebung wirklich standhalten können", erklärt Arnold Wierzejski. "Das Ergebnis ist ein aktualisiertes Gerät und ein verbesserter Quellcode, der jetzt seine Aufgabe erfüllt."

IoT und Konnektivität

Die Lösung von NID-CTHINGS.CO ist die erste ihrer Art in Europa und verwendet SIM-Karten von Tele2. LTE-M ist die Technologie der Wahl, da sie speziell für abgelegene Orte entwickelt wurde, die eine lange Akkulaufzeit und einen geringen Stromverbrauch benötigen.

"Einige Gemeinden haben eine Romanze mit Lora oder anderen Technologien, die nicht die Möglichkeiten von LTE-M bieten", sagt Arnold Wierzejski. "Ich denke, dass diese Romanze nur von kurzer Dauer sein wird, sobald sie erkennen, dass es keine Möglichkeit für eine langfristige Beziehung gibt.

"Es gibt zahlreiche Städte auf der ganzen Welt, deren Abwassersysteme veraltet und schwer zugänglich sind und die dringend bessere Möglichkeiten zu ihrer Instandhaltung benötigen. Ohne die Konnektivität von Tele2 IoT und die Echtzeitdaten, die wir damit sammeln können, kochen sie nur Spaghetti. Die Leitungen sehen aus wie Spaghetti, und die Städte versuchen nur, das System zu aktualisieren und aufzurüsten, indem sie weitere Leitungen hinzufügen, was das Problem nicht wirklich löst. Unsere Lösung ändert das, denn sie ermöglicht es ihnen, mehrere Standorte zu überwachen und Probleme früher anzugehen, bevor sie überhand nehmen."

Wachsendes Portfolio

Parallel zur Installation von vernetzten Schachtabdeckungen haben NID und CTHINGS.CO eine neue Lösung für den Versorgungsbetreiber Va Syd in Südschweden entwickelt, bei der Hydranten aus der Ferne überwacht werden.

"Wir nennen dieses Projekt Smart Hydrant Cap, mit dem wir sowohl die Nutzung messen als auch die Sicherheit überwachen", sagt Arnold Wierzejski. "Hydranten sind eine kritische Infrastruktur, und es ist wichtig, dass sie überwacht werden, um Manipulationen zu verhindern, z. B. bei einem Terroranschlag. Die Lösung, die wir entwickelt haben, ist patentiert und funktioniert mit jeder Art von Hydranten."

Eine weitere Erweiterung ihres Portfolios wird die intelligente Überwachung des Grundwasserspiegels umfassen, und ihre intelligente Industrieradarlösung kann in zahlreichen anderen Bereichen eingesetzt werden, z. B. in Klärgruben, Flüssen, Meeresufern, Seen sowie in künstlichen und natürlichen Reservoirs.

"Das Interesse an unserer Lösung nimmt weiter zu. Wir haben auch Anfragen erhalten, ob unsere Lösungen zur Überwachung von Getreide in Silos oder Öl in Tanks eingesetzt werden können - die Anwendungsfälle sind erstaunlich", sagt Arnold Wierzejski. "Es gibt andere Lösungen auf dem Markt, aber sie haben nicht das, was wir haben. Die maximale Reichweite unserer Konkurrenten liegt bei 2-3 Metern, unsere bei bis zu zehn Metern. Deren Geräte haben eine Lebenserwartung von einem Jahr bis 16 Monaten - unsere Lebensdauer beträgt sechs Jahre."

Die Arbeit an der Entwicklung einer überlegenen Reichweite, Leistung und Funktionsweise bei gleichzeitig geringerem Wartungsaufwand und einfacherem Betrieb aus der Ferne ist der Grund, warum die Lösungen von CTHINGS.CO und NID so gefragt sind - und warum sich das Unternehmen auf eine Erweiterung vorbereitet. Gegenwärtig hat CTHINGS.CO Kunden auf dem europäischen Festland, mit etwa 1300 Geräten im Einsatz. Das Unternehmen geht davon aus, dass diese Zahl in den kommenden Monaten durch neu geschlossene Partnerschaften exponentiell ansteigen wird.

"Wir freuen uns auch, unsere Smart ALARM-Lösung vorstellen zu können, die perfekt für den B2C-Markt geeignet ist, insbesondere für private Rückhaltebecken", sagt Arnold Wierzejski. "Mit dieser Lösung können Hausbesitzer den Flüssigkeitsstand in ihrem Tank überwachen und werden gewarnt, wenn er einen kritischen Punkt erreicht. Diese Funktion trägt dazu bei, kostspielige Wasserschäden zu vermeiden, und stellt sicher, dass die Hausbesitzer über eine konstante Wasserversorgung verfügen."

Eine weitere wichtige Funktion, die derzeit entwickelt wird, sind Überlaufstrukturen, mit denen die Leistung von Pumpstationen und die durch sie gepumpte Flüssigkeitsmenge verfolgt werden kann. Diese Funktion wird den Betreibern helfen, die Leistung von Pumpstationen zu optimieren und Überlaufsituationen zu vermeiden, die kostspielig und gefährlich sein können. Außerdem befindet sich eine Funktion zur Überwachung von Hydranten in der Entwicklung, die mithilfe von Sensoren den Wasserdurchfluss und den Druck in Hydranten überwacht.

"Suche nachuür die Zukunft prüfen wir die Möglichkeit, die Wettervorhersage in unsere Software zu integrieren. Durch die Verknüpfung von Wettervorhersagedaten mit unserer Wassermanagementlösung können wir eine breitere Perspektive auf die Auswirkungen von Wettermustern auf das Wassermanagement gewinnen. Diese Funktion wird es unseren Nutzern ermöglichen, fundiertere Entscheidungen über die Wassernutzung und -bewirtschaftung zu treffen und sicherzustellen, dass sie stets auf wetterbedingte Veränderungen vorbereitet sind."

Letztendlich werden diese neuen Funktionen den Nutzern ein angenehmeres und effizienteres Wassermanagement ermöglichen. Mit mehr Transparenz und Kontrolle können die Nutzer die Leistung optimieren, kostspielige Schäden vermeiden und eine sichere und zuverlässige Wasserversorgung gewährleisten. Das Ziel von CTHINGS.CO ist es unsere Möglichkeiten weiter zu verbessern und zu erweitern, um das Wassermanagement für jeden einfacher und effizienter zu machen.

Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie IoT Ihr Unternehmen unterstützen kann, nehmen Sie bitte Kontakt mit uns auf.