Anslutning av manluckor och hantering av avloppssystem

Över hela världen växer stadsbefolkningen snabbt, klimatförändringarna utgör ett allt större hot och de globala systemen för hantering av avloppsvatten och spillvatten blir allt äldre. I kombination sätter dessa tre faktorer ett enormt tryck på avlopps- och avloppsvatteninfrastrukturen, och om inget görs för att mildra hotet står många kommuner inför en tickande bomb. Två företag, CTHINGS.CO och NID ApS , har gått samman för att ta itu med det växande hot som otillräcklig infrastruktur utgör och introducerar en bedrägligt enkel lösning - anslutna brunnslock - för att övervaka vad som händer under marknivån.

Städer och kommuner har länge försökt att övervaka avloppsledningar, men eftersom de är underjordiska och åtkomstpunkterna har massiva brunnslock har det varit en stor utmaning. Ofta har en ansluten enhet placerats i avloppet och efter två veckor har någon varit tvungen att gå ner och manuellt ta ut SIM-kortet, sätta in det i systemet och analysera det. De kan ha gjort detta på en handfull platser under några veckor och sedan flyttat enheterna till en ny plats. Denna typ av verksamhet är arbetsintensiv och erbjuder inte realtidsinformation eller den typ av övergripande data som hjälper till att optimera ett system på ett verkligt sätt. Det är inte särskilt effektivt eller strömlinjeformat, eftersom det är en stor skillnad mellan att samla in dataprover och att ha data hela tiden i realtid - det är skillnaden mellan att krypa och att springa.

Föreställ dig nu att ett manhål har varit anslutet i åtta eller tio månader. Du har samlat in data och nu har du tillräckligt för att göra en riktig analys. Du kan samköra dessa data med information från vädertjänsten och mycket snart kan kommunen få ett larm flera dagar innan regnet kommer. Du har information som säger att regn är på väg, att just det här området kommer att påverkas, vilket innebär att du mycket väl kan drabbas av översvämningar eller andra problem. Med dina anslutna brunnslock och de data som genereras kan du nu ta itu med utmaningarna innan de inträffar, till exempel genom att tömma reserverna vid avloppsreningsverket för att förbereda dig för bräddning. De historiska uppgifterna gör att du kan skapa planer för vad som komma skall, snarare än att bara reagera i stunden.

Danska NID ApS är den största leverantören av manluckor i komposit i Skandinavien och har ett mycket enkelt uppdrag: att erbjuda de bästa manluckorna som finns. CTHINGS.CO bidrar med mycket sofistikerad och avancerad teknisk kunskap och designar och utvecklar banbrytande end-to-end IoT-lösningar. Genom att kombinera sina särskilda styrkor kan de två företagen erbjuda ett modernt anslutet brunnslock som kan känna av vad som händer under gatunivån och vidarebefordra den informationen till myndigheterna i realtid.

"Idag används hydrauliska system, teorier och modeller för att förstå vad som händer i avloppssystemen, men det finns många oklarheter", säger Niclas Rønne, VD på NID ApS. "Anslutna brunnslock berättar på ett mycket enkelt och smidigt sätt när vattnet stiger, var det stiger och eventuellt hur det stiger. Detta är mycket värdefullt för miljön, eftersom stora regnmängder kan leda till översvämningar. Just nu accepterar vi det faktum att det faktiskt kommer att bli överflöd eftersom det skulle vara för stort och dyrt att utforma systemen på ett annat sätt. Därför accepterar vi att avloppsvattnet rinner ut på åkrar, i sjöar eller på våra gator när det regnar.

"Det finns också en del som handlar om 'vad sjutton är det som händer där nere'. I princip är det ingen som vet. Tänk dig att du arbetar på en kommun och det börjar regna. Allt du gör är i princip att vänta tills du kan se var problemen finns. Du kanske kan göra en kvalificerad gissning, men den är inte uppbackad av fakta. Genom att koppla ihop brunnslocken får du data som du kan agera på och som gör att du kan komma före problemet på kort sikt och sedan planera på längre sikt."

Lösningen

Traditionellt har manluckor tillverkats av gjutjärn och vägt 50-60 kg. De är mycket tunga och om du måste ta bort dem för att komma åt rörledningarna och rensa bort blockeringar eller åtgärda andra problem - något som vanligtvis sker kanske 20 gånger om dagen på olika platser i en stad - är det ett halvt ton som måste lyftas av hantverkarna.

När det nya lätta brunnslocket hade utvecklats behövde NID en partner som kunde fästa en ansluten enhet på brunnslocken så att de kunde skicka en signal och samla in data i realtid. Det var här CTHINGS.CO:s expertis kom in i bilden.

"NID:s moderna kompositlock är tuffa men lätta och de blockerar inte signalen, vilket gör det möjligt att installera en ansluten enhet. Vi har installerat mycket känsliga enheter i brunnslocken som drivs med en 60 GHz-signal", säger Arnold Wierzejski, grundare av CTHINGS.CO. "Enheten har en sensor, ett radiomodem och Tele2 IoT SIM-kort och kan i realtid känna av allt från vattennivåer eller densiteten hos det som blockerar rören till ångans uppbyggnad och om locket har lossnat som ett resultat av detta. Om något av detta inträffar skickas ett larm omedelbart, så att kunden kan åtgärda problemet proaktivt istället för reaktivt, vilket sparar tid, pengar och arbetskraft.

De två företagen testade sin lösning i en förort till Köpenhamn, där det 2011 inträffade omfattande översvämningar efter att 150 mm regn fallit på två timmar. Trots att Köpenhamn ligger vid vattnet har staden åldrande och dåligt underhållna avlopps- och avloppsvattenhanteringssystem. och staden vet att den måste göra något eftersom kostnaden för att inte göra något kommer att kosta mellan 50 och 85 miljoner euro per år. Pilotprojektet som genomfördes av NID och CTHINGS.CO övervakade flera platser och under testfasen samlades 2500 mätningar in.

"Normalt skickar man data en gång per dag", förklarar Arnold Wierzejski. "Men om väderprognosen säger att det kommer att bli regn anpassar sig systemet och reagerar i realtid genom att öka frekvensen av mätningar och rapporter, så att översvämningar och andra komplikationer antingen kan undvikas eller så att myndigheterna kan reagera på förändrade förhållanden

Realtidsövervakning innebär också att kommuner kan använda förebyggande underhåll på hålet och avloppssystemet, vilket sparar pengar, är mer effektivt och även mer hållbart. Och långsiktig datainsamling innebär planering för framtiden.

En helhetslösning

NID-CTHINGS.CO är en end-to-end-lösning. CTHINGS.CO:s instrumentpanel är fullt operativ och kan integreras i alla andra system som antingen finns för närvarande eller som kan komma att finnas i framtiden.

"Oavsett vad du bygger, oavsett vad du expanderar, kommer du att ha samma åtkomst", förklarar Arnold Wierzejski. "Det innebär att om det finns ett befintligt system som kunderna är vana vid att använda kan vi exponera de insamlade uppgifterna för dessa system. Och det fungerar även tvärtom: vi kan hämta data för att berika analyserna och ge mer meningsfulla insikter. Vi kan alltså förmedla data om kunden vill det, och vi har alla de bästa metoder och standarder som man kan förvänta sig."

Uppgifterna genererar realtidsinformation samt rapporter som ger en mer långsiktig analys. Dessa periodiska rapporter kan vara på en tidslinje som passar användaren, oavsett om det är veckovis eller månadsvis eller någon annan iteration. Detta hjälper dem att förstå att den här avloppsledningen transporterar mest vatten, den här ledningen har flest problem, och du måste antingen rensa upp alla ledningar runt omkring dem eller kanske bygga en ny. Rapporterna hjälper till att prioritera arbetsflöden, vad som är mest angeläget att åtgärda och även förstå dominoeffekter inom systemet.

"All statistik och alla områden med omfattande utmaningar samlas in för att hjälpa till att definiera problemen, eftersom olika system och olika brunnar står inför olika utmaningar", säger Arnold Wierzejski. "Det är viktigt att förstå detta för att kunna hantera utmaningar på ett effektivt sätt.

När enheterna är installerade och data har samlats in och analyserats kan den som är ansvarig, till exempel stadsplaneraren eller stadsdirektören, göra en riskanalys och förstå riskgränsen och säkerhetströskeln för olika parametrar, vilket gör att de kan skydda sina samhällen och använda resurserna på ett mer effektivt sätt.

Hantera anslutning och roaming

Hanteringen av deras anslutningar och SIM-kort sker med Cisco IoT Control Center (2CONTROL), som erbjuder grundläggande funktioner för SIM-lista med status, användning osv.

"Några av de funktioner som är mest användbara för oss inkluderar individuell statistik och sessionsdata för varje SIM-kort, vilket är användbart för optimering av överföringsmönster och felsökning av anslutningsproblem", säger Arnold Wierzejski. "De tekniska funktionerna, som Spotlight eller Diagnose, hjälper oss enkelt att hitta grundorsaken till anslutningsproblem. Dessutom uppskattar vi att ha status för SIM-kort och möjligheten att byta eller stänga av SIM-kort som inte har använts på ett tag. Det hjälper verkligen till att hålla SIM-kortssituationen tydlig ur ett ekonomiskt och tekniskt perspektiv."

Roaming spelar också en stor roll i företagets produktutbyggnad i Europa, och genom att ha tillgång till Tele2 IoT:s roamingavtal slipper man en hel del huvudbry.

"Att samarbeta med lokala MNO-operatörer (Mobile Network Operators) är både tidskrävande och kostsamt", säger Arnold Wierzejski. "Att ha en redan beprövad leverantör av konnektivitet med en professionellt underhållen och utökad lista över roamingpartners gör att vi verkligen kan expandera vår verksamhet till nya länder på mycket kort tid, vilket innebär att vår Time2Market är mycket konkurrenskraftig.

Utmaningar

NID och CTHINGS.CO lärde sig mycket under pilotfasen av sina uppkopplade brunnslock. Som Arnold Wierzejski uttryckte det fungerar enheter bättre om man skickar upp dem i omloppsbana än om man placerar dem i ett avlopp, eftersom det är en verkligt tuff miljö där allt i avloppet äter upp elektroniken.

"Vårt löfte till våra kunder är att enheten ska överleva i ungefär sex år, så vi var tvungna att göra förbättringar och skapa hårdvara med material som verkligen kunde stå emot den tuffa miljön", förklarar Arnold Wierzejski. "Resultatet är en uppdaterad enhet och förbättrad källkod som nu får jobbet gjort."

IoT och uppkoppling

NID-CTHINGS.CO-lösningen är den första i sitt slag i Europa och använder SIM-kort från Tele2. LTE-M är den teknik som valts eftersom den är särskilt utformad för avlägsna platser med behov av lång batteritid/låg strömförbrukning.

"Vissa kommuner har en romans med Lora eller andra tekniker som inte erbjuder samma kapacitet som LTE-M", säger Arnold Wierzejski. "Jag tror att den romansen kommer att bli kortlivad när de inser att det inte finns någon möjlighet till en långsiktig relation.

"Det finns ett stort antal städer runt om i världen med åldrande avloppssystem som är svåra att nå och som är i stort behov av bättre sätt att underhålla dem. Utan Tele2 IoT:s uppkoppling och den realtidsdata som vi kan samla in skulle de bara koka spagetti. Ledningarna ser ut som spagetti och städerna försöker bara uppdatera och uppgradera systemet genom att lägga till fler ledningar, vilket egentligen inte löser problemet. Med vår lösning kan de övervaka flera platser och ta itu med problem tidigare, innan de blir överväldigande."

Växande portfölj

Parallellt med installationen av anslutna brunnslock har NID och CTHINGS.CO utvecklat en ny lösning för VA Syd i södra Sverige, som innebär fjärrövervakning av brandposter.

"Vi kallar detta projekt för Smart Hydrant Cap och med det mäter vi både användningen och övervakar säkerheten", säger Arnold Wierzejski. "Vattenposter är kritisk infrastruktur och det är mycket viktigt att de övervakas för att förhindra manipulering, till exempel vid en terroristattack. Den lösning vi har utvecklat är patentsökt och fungerar med alla typer av brandposter."

Deras portfölj kommer att utökas ytterligare med smart övervakning av grundvattennivån och deras smarta industriella radarlösning har ett stort antal andra användningsområden, inklusive septiktankar, floder, hav, sjöar och både konstgjorda och naturliga reservoarer.

"Intresset för vår lösning fortsätter att växa. Vi har också fått förfrågningar om våra lösningar kan användas för att övervaka spannmål i silos, olja i tankar - användningsområdena är fantastiska", säger Arnold Wierzejski. "Det finns andra lösningar på marknaden, men de har inte det vi har. Våra konkurrenters maximala räckvidd är 2-3 meter, vår är upp till tio meter. Deras enheters förväntade livscykel är ett år till 16 månader - vår livscykel är sex år."

Att lägga ner arbete på att utveckla överlägsen räckvidd, prestanda och drift samtidigt som de är mindre krävande när det gäller underhåll och lättare att använda på distans är anledningen till att CTHINGS.CO och NID-lösningarna efterfrågas - och varför företaget förbereder sig för att skala upp. För närvarande har CTHINGS.CO kunder över hela det europeiska fastlandet, med cirka 1300 enheter utplacerade på fältet. Företaget förväntar sig att detta antal kommer att växa exponentiellt under de kommande månaderna tack vare nya etablerade partnerskap.

"Vi är också glada över att kunna presentera vår Smart ALARM-lösning, som är perfekt för B2C-marknaden, särskilt för privata retentionstankar", säger Arnold Wierzejski. "Med den här lösningen kan husägare övervaka vätskenivån i sin tank och få varningar när den når en kritisk punkt. Denna funktion hjälper till att förhindra kostsamma vattenskador och säkerställer att husägare har en konsekvent vattenförsörjning."

En annan viktig funktion som håller på att utvecklas är Overflow Structures, som spårar pumpstationernas prestanda och mängden vätska som pumpas genom dem. Funktionen hjälper operatörerna att optimera pumpstationernas prestanda och förhindra översvämningssituationer, som kan vara både kostsamma och farliga. Det finns även en brandpostövervakningsfunktion under utveckling som använder sensorer för att övervaka vattenflödet och trycket i brandposter.

"Söker fur in i framtiden undersöker vi möjligheten att integrera väderprognoser i vår programvara. Genom att koppla väderprognosdata till vår vattenhanteringslösning kan vi få ett bredare perspektiv på hur vädermönster påverkar vattenhanteringen. Den här funktionen gör det möjligt för våra användare att fatta mer välgrundade beslut om vattenanvändning och vattenhantering, så att de alltid är förberedda på eventuella väderrelaterade förändringar."

I slutändan kommer dessa nya funktioner att ge användarna en trevligare och effektivare upplevelse av vattenhanteringen. Med större synlighet och kontroll kan användarna optimera prestanda, förhindra kostsamma skador och säkerställa en säker och pålitlig vattenförsörjning. CTHINGS.CO:s mål är att fortsätta att förbättra och utöka vår kapacitet för att göra vattenhantering enklare och mer effektiv för alla.

Om du vill veta mer om hur IoT kan hjälpa ditt företag är du välkommen att kontakta oss.