|
|
NADZÓR SIECI RUROCIĄGOWEJ
PRZY POMOCY TELEFONII
KOMÓRKOWEJ GSM
Roman Szewczyk, Wojciech Winiarski
Dziedziny występowania problemu i dotychczas stosowane rozwiązania
W rozproszonych sieciach przemysłowych, w tym w sieciach rurociągowych, wodociągowych, kanalizacyjnych i ciepłowniczych stosowane były do tej pory trzy główne rodzaje rozwiązań pozwalających na monitorowanie stanów awaryjnych. Był to monitoring poprzez linie kablowe lub połączenia radiowe albo zapewnienie trzyzmianowej obsługi każdego węzła technologicznego.
Monitorowanie stanów awaryjnych przy pomocy linii kablowych jest rozwiązaniem kosztownym ponieważ wymaga położenia długiej linii kablowej lub dzierżawienia jej od Telekomunikacji Polskiej (TP S.A). Miesięczny koszt takiej dzierżawy to abonament wynoszący 51,24 zł oraz opłata w wysokości 17,08 zł za każdy kilometr linii. Ponadto ten rodzaj monitoringu instalacji przemysłowej wymaga utrzymywania stałej, trzyzmianowej obsługi centrum dyspozytorskiego. Dodatkową, poważną wadą tego rodzaju połączenia jest zawodność powodowana na przykład kradzieżami kabli telefonicznych oraz trudnymi do zlokalizowania przerwaniami linii w wyniku np. prac ziemnych.
Instalacja systemu nadzoru wykorzystującego łączność radiową wymaga uzyskania zgody Polskiej Agencji Radiokomunikacji (PAR). Wiąże się to ze znacznymi kosztami oraz trudnościami w przypadku póżniejszej rozbudowy, ponieważ każda zmiana musi zostać zaakceptowana przez PAR. Ponadto takie rozwiązanie wymaga budowy centrum dyspozytorskiego w którym będą odbierane sygnały alarmowe i dopiero z niego informacje mogą być przekazane do załogi serwisowej.
Zapewnienie trzyzmianowej obsługi każdego węzła technologicznego pozwala na najszybszą reakcję na stany awaryjne jednak jest to rozwiązanie bardzo kosztowne. Jeden etat to wydatek około 25-35 tysięcy złotych rocznie. Jednocześnie pozbawienie obiektu nadzoru jest często bardzo ryzykowne ze względu na duże koszty ewentualnych napraw uszkodzonych urządzeń (np.: remont pompy po trwającym kilka minut suchobiegu to wydatek kilku tysięcy złotych).
Warto zauważyć, że bardzo często nie ma konieczności stałej obserwacji parametrów pracy instalacji, a jedynie istnieje potrzeba szybkiej reakcji w przypadku awarii, na przykład przegrzaniu pompy, czy przepełnieniu zbiornika ścieków. Z punktu widzenia automatyki sygnał z czujnika otwarcia włazu można traktować jako jeszcze jeden sygnał alarmowy i może być uwzględniony w systemie monitringu.
Proponowane rozwiązanie
Wad tych pozbawione jest proponowane rozwiązanie, czyli system monitoringu stanów alarmowych poprzez sieć telefonii komórkowej GSM, dostępny pod handlową nazwą System PIAP-GSM. Schemat systemu przedstawiono na rysunku 1.
Opis rozwiązania
Moduł systemu PIAP-GSM jest przeznaczony do umieszczenia w węźle technologicznym i podłączenia do sygnałów alarmowych w dowolnym standardzie przemysłowym.
Moduł PIAP-GSM może być zasilany z sieci 220V lub ze źródła prądu stałego 24V. Został on starannie zabezpieczony przed zakłóceniami zarówno ze strony linii zasilającej jak i ze strony wejść sygnałowych.
Obudowa modułu PIAP-GSM jest dostosowywana do wymagań stwarzanych przez środowisko obiektu w którym jest on zainstalowany. W przypadku agresywnej atmosfery lub dużej wilgotności przewidziano podwójne zabezpieczenie: stalową obudowę zewnętrzną IP65 oraz obudowę wewnętrzną z tworzywa sztucznego o wysokiej wytrzymałości.
Zalety rozwiązania
Podstawową zaletą systemu PIAP-GSM oferowanego przez Przemysłowy Instytut Automatyki i Pomiarów w Warszawie jest przesyłanie informacji w postaci komunikatów SMS bezpośrednio na telefony komórkowe serwisu oraz innych osób odpowiedzialnych za poprawną pracę nadzorowanych urządzeń. Dzięki temu o awarii w krótkim czasie zostają poinformowane właściwe osoby, niezależnie od miejsca w którym się znajdują. Nie ma także konieczności utrzymywania centrum dyspozytorskiego jak np. w systemach opartych na komunikacji radiowej czy kablowej. Jest to bardzo istotne w przypadku niewielkich sieci technologicznych, na przykład osiedlowej sieci kanalizacyjnej.
Ponieważ system wykorzystuje standardową sieć telefonów komórkowych jego instalacja nie wymaga uzyskania zgody Polskiej Agencji Radiokomunikacji ani wykonywania projektów sieci transmisji danych. Nie ma także konieczności prowadzenia kosztownych połączeń kablowych, które mogą zostać ukradzione lub zniszczone. Jeżeli zachodzi konieczność rozbudowy, związana na przykład z rozbudową sieci wodociągowej, włączenie do systemu kolejnego węzła nie wymaga żadnych modyfikacji w części już funkcjonującej. Potrzebna jest jedynie aktywacja karty SIM w dowolnej sieci GSM.
Jeżeli adresat komunikatów SMS znajduje się poza zasięgiem sieci lub ma wylączony telefon komórkowy, wysłane do niego komunikaty nie giną lecz są "kolejkowane". Gdy telefon odbiorczy znajdzie się ponownie w zasięgu sieci GSM przekazywane są wszystkie komunikaty alarmowe znajdujące się w kolejce. Każdy komunikat opatrzony jest datą i godziną wysłania przez system.
Kolejną zaletą tego typu rozwiązania jest niska cena utrzymania systemu. Koszt pojedynczego komunikatu SMS to około 60 groszy, a ponadto sygnały awarii występują dość rzadko.
Ponieważ węzeł systemu PIAP-GSM posiada wbudowany sterownik, może być dodatkowo wykorzystany w układzie automatyki i pomiarów stacji technologicznej. Pozwala to także na szerokie określenie warunków wystąpienia stanu alarmowego. Stan alarmowy, o którym będzie powiadomiony serwis, może wystąpić na przykład w momencie gdy pompa pracuje bez przerwy przez ponad 15 minut lub gdy w określonym czasie pompa zostanie załączona zbyt dużą liczbę razy.
Kolejna zaleta systemu PIAP-GSM to możliwość okresowego przesyłania wartości sygnałów pomiarowych z obiektu, na przykład wartości ciśnienia tłoczonej cieczy lub wartości łącznego dziennego przepływu medium. Istnieje wtedy możliwość budowy centrum komputerowego zbierającego i archiwizującego sygnały alarmów oraz wartości sygnałów pomiarowych z obiektu. Dzięki niemu obsługa może wykorzystywać metody statystycznego sterowania procesem przemysłowym (SPC), co pozwala na optymalizację przebiegu procesu i owocuje wymiernymi korzyściami finansowymi.
Dzięki zastosowaniu systemu PIAP-GSM możliwe jest przeniesienie ludzi dotychczas zajmujących się pilnowaniem obiektów do innych, bardziej efektywnych i przynoszących większe zyski dla przedsiębiorstwa zajęć.
Inne potencjalne możliwości zastosowania, możliwości rozwoju idei
Zastosowania systemów powiadamiania o stanach alarmowych przez sieć GSM, takich jak system PIAP-GSM, nie ograniczają się do sieci wodociągowo-kanalizacyjnych i ciepłowniczych. Mogą one znaleźć zastosowanie praktycznie w każdej sieci, której węzły są rozproszone na znacznym obszarze. Przykładem mogą być automaty sprzedające napoje w puszkach lub bilety MZK. Gdy zabraknie w magazynku automatu jednego z rodzajów napojów lub automat ulegnie zablokowaniu może on przy pomocy komunikatu SMS poinformować o tym obsługę. Informacja ta może także zostać zarchiwizowana w centralnym komputerze.
Systemy monitoringu poprzez sieć GSM mogą być także stosowane w systemach przeciw włamaniowych i antynapadowych. W tym przypadku komunikat o zagrożeniu może trafić bezpośrednio do załogi interwencyjnej firmy ochrony mienia lub na posterunek policji.
Kolejną niezwykle istotną zaletą monitoringu przy pomocy komunikatów SMS poprzez sieć GSM jest fakt, że komunikaty mogą być przesyłane na dowolną odległość na terenie całej Polski za tę samą cenę 60 groszy za komunikat. Pozwala to na umieszczenie urządzeń monitorujących w skomplikowanych systemach automatyki przemysłowej. W ten sposób producent może zostać niezwłocznie poinformowany o awarii węzła technologicznego za którego poprawną pracę odpowiada.
mgr inż Roman Szewczyk
mgr inż. Wojciech Winiarski