HOE U OPLOSSINGEN VOOR RIOOLNIVEAUBEWAKING SELECTEERT
Sep 06, 2023| HOE U OPLOSSINGEN VOOR RIOOLNIVEAUBEWAKING SELECTEERT
Rioolniveausensoren zijn de "ogen en oren" van waterbedrijven om te controleren wat er in hun ondergrondse wereld gebeurt. Tot voor kort werden enorme rioolconstructies gepland en onbeheerd achtergelaten, in afwachting van een catastrofale mislukking. Tegenwoordig houden steeds meer nutsbedrijven en lokale overheden hun kostbare infrastructuur nauwlettend in de gaten. Enkele voordelen van rioolniveaumonitoring zijn:
▪ Predetectie van blokkeringsomstandigheden
▪ Onderhoudsteams op het juiste moment naar de juiste plaats sturen
▪ Het voorkomen van catastrofale gebeurtenissen voor het milieu, zoals het morsen van rioolwater in steden
▪ Boekhouding en kostenberekening van afvalwater afgegeven door industriële installaties
▪ Hulp bij langetermijnplanning van rioolleidingen op basis van daadwerkelijke gebruiksprofielen
Dit korte How-To-artikel is een richtlijn voor nutsbedrijven die van plan zijn oplossingen voor rioolniveaubewaking te implementeren. Vier belangrijke kwesties worden in dit artikel besproken en hieronder opgesomd:
▪ Duurzaamheid van de kandidaat-oplossing
▪ Gebruik in een explosieve omgeving
▪ Communicatie en datalogging
▪ Beschikbare meetgegevens
1. Duurzaamheid
Systeemcomponenten die in riolen worden geïnstalleerd, moeten bestand zijn tegen zware omgevingscondities. Bovenaan de lijst met vijandige bedreigingen staan:
▪ Fysiek falen
▪ Indringing van vloeistoffen en vocht
Fysiek falen kan ontstaan doordat vaste stoffen in het riool het meetmechanisme verstoren. Dit type storing is het duidelijkst bij ondergedompelde sensoren, zoals mechanische vlotters en druksensoren. Het gebruik van contactloze sensoren zoals radar- of ultrasone sensoren vermindert het aantal fysieke storingen, maar elimineert deze storingen niet noodzakelijkerwijs. Met name wanneer het riool overstroomt, kunnen allerlei soorten stoffen aan de contactloze sensor blijven kleven en het stralingsvlak ervan blokkeren.
Het binnendringen van vloeistoffen kan een niet-omkeerbaar falen van het systeem veroorzaken. Daarom is een zeer hoge afdichtingssnelheid vereist. Formele afdichtingspercentages van IP68 (of NEMA 6P) zijn niet voldoende in rioolomgeving. De combinatie van vloeistofstroom, chemicaliën en reactieve gassen zijn omstandigheden die normaal gesproken niet worden getest bij laboratoriumverificaties van IP68 (NEMA 6P) afdichtingsgraad.
Samenvatting: Geef bij het controleren van de geschiktheid van oplossingen voor rioolmonitoring, onder de categorie duurzaamheid, de voorkeur aan contactloze sensoren die hoog in het riool zijn geïnstalleerd. Zoek ook naar aanvullende ondersteunende afdichtingsmechanismen, zoals dubbele afdichting of gegarandeerd gepland en uitgebreid preventief onderhoud.
2. Explosieve gassen
Op sommige rioollocaties kunnen explosieve gassen aanwezig zijn. Methaan is een typisch gas dat in ondergrondse riolen kan worden aangetroffen. Bij de juiste gasconcentraties kan een vonk het gas doen ontbranden, waardoor het kan ontploffen. Rioolmonitoringoplossingen moeten een optie hebben voor veilig gebruik in explosieve atmosferen. De aanvullende eisen voor een explosieveilig systeem zullen de prijs verhogen en mogelijk ook de prestaties verminderen. Daarom verdienen standaardsystemen de voorkeur in rioollocaties waar geen gevaar bestaat voor explosieve gassen. Systemen die veilig kunnen worden gebruikt in een explosieve atmosfeer moeten vergezeld gaan van een goede certificering door een of meer internationale of lokale standaardisatie-instellingen. De meest erkende certificeringen zijn:
▪ ATEX (Europese norm)
▪ FM (Amerikaanse standaard)
▪ IECEx (internationaal)
Er kunnen echter andere lokale voorschriften van toepassing zijn, zoals:
▪ NEPSI (China)
▪ GOST (Rusland)
Beveiligingsmethoden variëren: van explosieveilige behuizingen tot intrinsiek veilige elektronische circuits. Het is belangrijk op te merken dat certificering geldt voor het systeem als geheel. Het inzetten van systeemcomponenten, waarbij elk onderdeel afzonderlijk wordt gecertificeerd, garandeert niet dat de volledige oplossing gecertificeerd is.
3. Communicatie en datalogging
Informatie wordt doorgaans op een van de volgende manieren uit de rioolsensor gehaald:
▪ Lokale houtkap vergezeld van periodieke bezoeken aan het riool voor het downloaden van gegevens
▪ Draadloze transmissie van het type RF-radio
▪ Draadloze transmissies van het mobiele type
Lokale registratie is een betrouwbare techniek omdat er geen sprake is van draadloze communicatie. Lokale loggers verhogen de systeemkosten, maar zijn doorgaans niet zo hoog als draadloze zenders en communicatie-infrastructuur. Het grootste nadeel is de extra handelingen en menselijke betrokkenheid bij het downloaden van loggegevens. Deze betrokkenheid verhoogt de kosten en is foutgevoelig.
Draadloze transmissies worden geclassificeerd op basis van hun communicatie-infrastructuur. Het gebruik van RF-radio-infrastructuur omvat speciale communicatie-infrastructuur en het gebruik van gereguleerde RF-frequenties. De toegestane frequenties voor deze toepassing kunnen per land verschillen. In sommige gevallen bestaat de RF-communicatie-infrastructuur uit twee lagen, waarbij de veldsensor naar een lokale hub verzendt en de hub (via draden of draadloos) naar een centrale locatie verzendt. Het belangrijkste voordeel van op RF-radio gebaseerde oplossingen is betrouwbaarheid en dekking op maat. Het grootste nadeel is de noodzaak om een speciale infrastructuur op te zetten en uitdagingen op het gebied van lokale regelgeving.
Een alternatief voor RF-radiotransmissies is het gebruik van een bestaande mobiele infrastructuur. Het grote voordeel van dit plan komt voort uit het profiteren van een bestaande communicatie-infrastructuur en dus lagere kosten. Rioleringen bevinden zich normaal gesproken in stedelijke gebieden waar de mobiele dekking goed is. Het nadeel van het gebruik van mobiele communicatie is duidelijk zichtbaar in diepe of met metaal afgesloten riolen. Op deze locaties, of op locaties waar de omhullende structuren bestaan uit een combinatie van beton/metalen structuren, kan de ondergrondse mobiele dekking laag of zelfs geheel afwezig zijn. Externe antennes kunnen deze problemen in sommige gevallen omzeilen.
4. Meetgegevens
Rioolniveausensoren zijn niet noodzakelijkerwijs beperkt tot niveaumetingen. Aanvullende gegevens kunnen de mogelijkheden van de sensor uitbreiden:
▪ Niveau
▪ Stroom
▪ Temperatuur
▪ Andere sensoren van het generieke type
Informatie over het rioolpeil is essentieel voor het identificeren van overstortomstandigheden, verstoppingen, overmatig gebruik van leidingen, langetermijnplanning en meer.
Riooldebietgegevens (bijvoorbeeld in kubieke meter per uur) en rioolvolumegegevens (in kubieke meter) vormen een aanvullende informatiebouwsteen. Stroominformatie kan op twee manieren uit niveau-informatie worden gehaald:
▪ Gebruik van goten of stuwen in de rioolbuizen of onder mangaten
▪ Gebruik van Manning-formule
Temperatuurdetectie vergroot ook de bruikbaarheid van het systeem. Een korte temperatuurstijging kan er bijvoorbeeld op wijzen dat industrieel afval in het riool wordt gedumpt.
Ten slotte kan de mogelijkheid om via een standaardprotocol verbinding te maken met extra sensoren de effectiviteit van het systeem verder vergroten. Deze andere sensoren kunnen van het chemische type (zoals PH) of het biologische type zijn. Er moet echter worden opgemerkt dat onafhankelijke sensoren, klaar om te worden aangesloten op een terminal voor algemeen gebruik, zelden op de markt verkrijgbaar zijn.