Případová studie – Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Valdespartera je ve Španělsku prvním nositelem označení „inteligentní město“. S malou pomocí Wonderware.
„Řízením městského systému vzdáleného řízení a monitorování řeší software Wonderware dvě věci, které jsou pro městský tým klíčové: funkční a hospodárné řízení a správu všech městských sítí, a dále přístupnost provozu a
analýzu jeho dopadu na životní prostředí – a to komplexně.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Cíle
- Úspěšná realizace integrovaného dálkově ovládaného systému řízení a monitorování městských inženýrských sítí, a to včetně dodávky pitné vody, kanalizace a čištění dešťové vody, zavlažování, dodávky elektřiny a zemního plynu, pouličního osvětlení a pneumatického sběru odpadu.
Problémy
- Byla zde potřeba integrovat a konsolidovat data získávaná z celé řady měřicích zařízení používaných k řízení infrastruktury.
- Valdespartera potřebovala jako první městská čtvrť svého druhu nepřetržitě sledovat a vyhodnocovat městské služby, aby mohla plnit cíle udržitelnosti stanovené v územním plánu města.
- Určení společné infrastruktury získávání dat pro měření a přenos informací do jednotného řídícího centra, které by dohlíželo na dodržování environmentálních kritérií.
Řešení a produkty
- Systémová platforma Wonderware®
- Wonderware InTouch®
- Wonderware Historian
Výsledky
- V rámci automatického systému je spravováno 196 kontrolních bodů devíti inženýrských sítí tvořících technickou infrastrukturu města. Tímto způsobem je zajištěno plnění environmentálních požadavků.
- 78 serverů a rozváděčů shromažďuje a uchovává informace získané z celkového počtu 21 483 komunikačních signálů přenášených z 9 000 digitálních elektroměrů instalovaných na území celého města.
- Shromážděná data jsou automaticky předávána zaměstnancům technické správy a dále do databáze, kde se ukládají ve formě tzv. poznatků veřejného zájmu pro budoucí analýzu v oblasti městské energetické účinnosti.
„Řízení provozu pomocí integrovaného řídicího softwaru, který by městu napomáhal dodržovat jeho strategii energetické účinnosti a udržitelnosti, bylo součástí plánu města již od začátku projektu. V důsledku toho zahrnuje technologická infrastruktura města širokou škálu všeobecných služeb, které jsou pod správou propracovaného systému řízení a monitorování, vytvořeného na základě softwarových řešení Wonderware.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Souvislosti
Zaragoza, Španělsko. Město Zaragoza je, coby hostitel mezinárodní výstavy Expo 2008 se zaměřením na aktuální témata vody a udržitelného rozvoje, nyní známé tím, že jde o vůbec první městský projekt, který byl již od začátku budován s ohledem na šetrnost vůči životnímu prostředí.
Jako ukázkový příklad dnešních bouřlivě se rozvíjejících „inteligentních měst“ používá digitální infrastrukturu a data pro zajištění obyvatelnosti, funkčnosti a udržitelnosti. K dosažení tohoto cíle musela mít čtvrť Valdespartera centralizovaný systém řízení a monitorování, který by provozním pracovníkům umožnil v reálném čase přistupovat ke kritickým provozním údajům, aby se v zájmu své obce mohli kvalitněji, rychleji a účinněji rozhodovat.
Softwarová řešení Wonderware byla vybrána, aby pomohla vytvořit integrovanou platformu pro řízení procesů městské infrastruktury a dodala trvale udržitelný výkon a flexibilitu pro řešení neustále se vyvíjejících potřeb města.
Ekoměsto Valdespartera Zaragoza se začalo formovat v roce 1999, kdy Zaragoza zahájila jednání se španělským ministerstvem obrany o nákupu pozemků, na nichž stála kasárna španělské armády. Transformací celého objektu na udržitelné město se Valdespartera měla stát jedním z prvních celků na světě spravovaných podle bioklimatických kritérií, jak je uvedeno v Kjótském protokolu.
V květnu roku 2003 byly po schválení konečného plánu projektu rozvoje města zahájeny práce na systémech infrastruktury projektu. První stavební povolení byla pro tento inovativní urbanistický projekt vydána v roce 2004 a v roce 2007 začala Valdespartera vítat své první obyvatele.
Integrované řídicí systémy klíčem k úspěšnému provozu objektů
Ambiciózní návrh „inteligentního města“ Valdespartera znamenal pro pracovníky územního plánování nutnost začlenění integrované softwarové infrastruktury pro centralizované řízení velkého množství budov a zařízení. Mezi tyto činnosti patří nejen nakládání s vodou a čištění odpadních vod, výroba elektřiny z vlastních solárních panelů a řízení podružných stanic, přívod plynu, veřejné osvětlení, odvoz odpadů, hromadná doprava, ale i obytná zástavba, zařízení společenského života i sportovní objekty.
Ambiciózní charakter návrhu „inteligentního města“ Valdespartera vyžadoval začlenění integrované softwarové infrastruktury pro možnost správy široké škály místních zařízení.
„Úspěšnost složitého modelu územního plánování typu ekoměsta Valdespartera Zaragoza závisela na zavedení integrovaného řídícího a analytického systému. Otevřená architektura Wonderware je ideálním nástrojem integrace. Může se totiž připojit k různým síťovým zařízením bez nutnosti implementace nových technologií. Dnes máme jednotnou technologickou infrastrukturu, která nám zajišťuje komplexní přehled o všech komunálních službách a činností souvisejících s bytovou výstavbou.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Vedení města Valdespartera si software Wonderware vybralo na základě úspěšných implementací v jiných projektech „inteligentních měst“ po celém světě, ale i díky jeho otevřené architektuře. Díky tomu lze systém snadno propojit s nejrůznějšími stávajícími systémy a přizpůsobit se budoucím potřebám čtvrti Valdespartera. Software Wonderware zajišťuje pro čtvrť digitální infrastrukturu a výchozí data pro přijímání opatření a zvyšuje tím komfort bydlení, funkčnost a udržitelnost pro všechny obyvatele.
Spuštění revolučního projektu ekoměsta
Valdespartera je unikátní projekt, který slouží jako laboratoř udržitelného rozvoje. Jeho model bioklimatického využívání staví na třech konceptech: 1) návrh optimalizovaných obecných komunálních služeb, jako je např. pneumatický sběr odpadu a efektivní úprava vod, 2) specifické stavební a architektonické parametry pro začlenění větrolamů snižujících negativní dopady větru v oblasti a budov s plochými střechami pro umístění solárních panelů a 3) použití stavebních materiálů zajišťujících vysokou úroveň izolace pro úsporu energie, stejně jako využívání materiálů z místních zdrojů a tím zamezení vysokým nákladům na energii nutným k dovozu exotických materiálů.
Dodržování požadavků udržitelného rozvoje v rámci inteligentního města
Pro úspěšné plnění bioklimatických požadavků plánu bylo vytvořeno devět řídících sítí pro možnost kontroly a dohledu nad širokou škálou procesů města sloužících k provozování jeho objektů. Hlavním cílem bylo umožnit vedení města sledovat chování všech operací v rámci inženýrských sítí města, definovat společnou infrastrukturu sběru dat pro měření výsledků a předávat informace do jednotného řídicího centra pro kontrolu dodržování environmentálních kritérií.
„Zásadní význam mělo ověřit si soulad urbanistických a architektonických opatření s bioklimatickými cíli vymezenými na počátku projektu.
Závazek města zapojit se do programu Concerto, iniciativy Evropské unie, jehož účelem bylo vybudovat energeticky účinná města, vyžadoval vytvoření databáze historických znalostí z veškerých činností městské správy. Systém vzdáleného ovládání řízený softwarem Wonderware nám umožňuje nejen přehled o provozu v reálném čase. S jeho pomocí také sbíráme aktuální data pro pozdější analýzu a šíření.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Zajišťováním konfigurace, nasazení, komunikace, bezpečnosti, datové konektivity a dalších služeb prostřednictvím jediného komplexního prostředí softwarového vývoje slouží systémová platforma Wonderware jako „průmyslový operační systém“ celé soustavy. Díky těmto službám má tým celé čtvrti možnost vybudování jediného a jednotného „modelového zařízení“, které logicky představuje procesy, fyzické vybavení, průmyslové systémy, a dokonce i starší systémy, díky čemuž je technické řešení a údržba účinnější a pružnější.
Propojením se stovkami terénních zařízení a systémů poskytuje systémová platforma Wonderware základní kontext pro data, což výrazně pomáhá při diagnostice a řešení problémů a současně poskytuje cennou dokumentaci celého systému po celou dobu jeho životnosti.
Systémová platforma Wonderware poskytuje standardní sadu průmyslových aplikací zajišťující městu dosahování optimálních postupů při celkové energetické účinnosti. V rámci sítě se shromažďují úrovně spotřeby energie v domácnostech a na různých dalších místech. Ty jsou analyzovány týmem na Univerzitě Zaragoza a ověřuje se tak dosahování cílů energetických úspor na území čtvrti Valdespartera.
Systém dálkového sledování a ovládání zařízení s pomocí InTouch
Díky celé řadě řízených sítí dochází ke konverzi veškerých provozních údajů v rámci Střediska městské udržitelnosti (SUC) za účelem sledování, získávání dat a jejich přehodnocování ze strany vedení. Pro úspěšné dodržování těchto procesů potřeboval tento tým účinný nástroj vizualizace, ale i vzdálené správy zařízení pro případ nutnosti, například otevírání a zavírání ventilů, nebo identifikace segmentů zařízení s nutností servisu.
V rámci automatického systému je spravováno 196 kontrolních bodů devíti inženýrských sítí tvořících technickou infrastrukturu města. Tímto způsobem je zajištěn soulad s environmentálními iniciativami.
„Animací rozsáhlých bloků diagramů získávaných z HMI a jejich promítáním na řídící video panel obsluhy získáváme informace, které tým potřebuje k efektivnímu řízení rozsáhlé infrastruktury města. Tyto video snímky současně zobrazují data a upozornění umožňující obsluze okamžitě řešit problémy.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Wonderware InTouch poskytuje otevřené a rozšiřitelné kontrolní řešení HMI a SCADA umožňující provoznímu týmu čtvrti Valdespartera rychle vytvářet standardizované a opakovaně využitelné vizualizační aplikace a jejich následné nasazení v rámci celého města. Lepším zobrazením procesů v reálném čase se díky použití InTouch výrazně zlepšuje efektivita obsluhy i kontrola nad všemi procesy, což přispívá k jednodušší standardizaci a řízení změn.
Řešení také přináší i značné úspory nákladů z hlediska řešení úkolů, které byly dříve prováděny manuálně obsluhou přímo na místě. Tyto aktivity lze nyní provádět na dálku z řídicího centra pomocí Wonderware InTouch.
InTouch je průlomové řešení v oblasti moderních technických nástrojů, poskytuje rychlejší hodnocení, efektivnější design HMI, lepší odstraňování problémů, a snadnější údržbu aplikací. Technikům umožňuje rychle zjistit a vyřešit nestandardní situace ještě předtím, než ovlivní celkový provoz. Při nesčetném množství zdrojů dat se aplikace InTouch připojuje ke stovkám dostupných I/O a OPC serverů a shromažďuje tak co nejobsáhlejší množství dat pro pozdější vyhodnocení celkových procesů.
Kromě stolních počítačů pracovníků obsluhy v centru SUC se pro potřeby dálkového dohledu nad provozem využívá i velkoformátový video panel pro snadné zobrazení činnosti nejrůznějších průmyslových systémů města. Obraz z monitorovacích rozhraní Wonderware InTouch HMI se promítá na video stěnu, kde jsou spolu s video snímky zobrazeny i hodnoty týkající se ovládání.
„Díky integraci systému Wonderware Historian má řídící tým možnost sběru dat v reálném čase pro jejich pozdější analýzu a šíření. Systém nám poskytuje nejen průběžný komplexní přehled o všech procesech běžících v rámci nejrůznějších městských sítí, ale definuje i jednotnou infrastrukturu sběru dat pro měření a následný přenos informací do jednotného řídícího centra, které zajišťuje dohled nad dodržováním environmentálních kritérií.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Lepší přehled nad průmyslovými procesy čtvrti Valdespartera
V rámci komplexní sítě čtvrti Valdespartera je také zajišťován sběr důležitých informací o různých úrovních spotřeby energie v domácnostech a dalších budovách. Nad touto činností bdí tým Univerzity Zaragoza a také ji analyzuje. Vedení tyto informace průběžně posuzuje a vyhodnocuje pro zajištění dosažení energetických úspor stanovených v celkovém plánu, a to ze strany komunálních služeb i obyvatelstva.
Wonderware Historian tento proces zjednodušuje a zajišťuje možnost rychlého přístupu k nashromážděným údajům pro účely hodnocení. Systém týmu pomáhá při zjišťování trendů pro potřebu stanovení co nejúčinnějšího využívání hromadné dopravy, výroby a spotřeby elektrické energie, ale také efektivního provozování vlastních zařízení pro úpravu a čištění vod i zařízení pro pneumatický sběr odpadu.
Systém Wonderware Historian je coby vysoce výkonný nástroj sledování historie procesů schopný ukládat ohromný objem dat získaných z průmyslových zařízení a domácností čtvrti Valdespartera. Aplikace tyto informace snadným způsobem načítá a bezpečně dodává příslušným týmům a umožňuje jim tak analyzovat procesy, kdekoliv a kdykoliv je to potřeba.
Wonderware Historian nabízí vysoký výkon, flexibilitu, škálovatelnost a vysokou spolehlivost, přičemž spojuje moderní způsob ukládání a komprese dat s dotazovacím rozhraním, které je oborovým standardem. Kromě toho má díky němu obsluha i snadný přístup k uloženým informacím o časové řadě. V kombinaci s aplikací Wonderware InTouch nabízí Wonderware Historian řadu konfigurací pro plnění potřeb kteréhokoli průmyslového zařízení čtvrti Valdespartera.
Data uložená v systému Wonderware Historian jsou snadno přístupná za pomocí celé řady nástrojů pro vykazování a analýzu dat, díky nimž lze data z aplikace zaslat do jakéhokoliv stolního počítače, chytrého telefonu, nebo tabletu. Propracované režimy načítání dat mají schopnost vyhovět i těm nejnáročnějším požadavkům na vykazování a analýzu dat, čímž je tvorba reportů jednodušší a šetří se cenné počítačové vybavení.
„Kromě sledování dat za účelem ověření účinnosti provozu objektů umožňuje Wonderware Historian křížovou kontrolu shromážděných informací s cílem určit, jak nějaká konkrétní akce ovlivňuje jiné. Systém vzdáleného řízení řeší dva problémy, se kterými se inteligentní města typu Valdespartera potýkají: zajišťuje vzdálené řízení a monitorování komunálních sítí a pomáhá posuzovat a analyzovat dopad provozu na životní prostředí.“
– Noelia Olona, vedoucí technické správy města, Ekoměsto Valdespartera Zaragoza
Jak již dnes spravovat ekoměsta zítřka pomocí softwaru Wonderware
Na základě realizovaného projektu nyní probíhá studie pro obohacení systému o nové funkce, jako je například video monitoring veškerých technických zařízení ve čtvrti Valdespartera (tj. nádrží, filtračních stanic a dalších) a získávání přímých informací o spotřebě energie v domácnostech pro účely fakturace.
Díky unikátnímu charakteru projektu a efektivnosti systému dálkového ovládání vybudovaného s pomocí softwaru Wonderware se vedení ekoměsta Valdespartera Zaragoza rozhodlo podat patent na ochranu metodiky použité k vypracování projektu i jeho technické struktury.
Aktuálně nashromážděná data již procházejí analýzou pro zjištění skutečných úspor energie a nákladů v rámci městského rozvoje navrhovaném v tomto rozsahu. Cílem je prokázat reálnost energeticky účinného urbanistického řešení. Není k tomu zapotřebí nic jiného než město schopné měření, sledování, křížové kontroly a porovnávání dat údajů o svém provozu. Díky Wonderware je to dnes realitou.
Společnost Schneider Electric je světovým expertem v ovládání energie. Svým zákazníkům a partnerům v oblastech průmyslu, energetiky, infrastruktury, IT a stavebnictví poskytuje řešení a služby pro bezpečné, spolehlivé a efektivní využívání elektrické energie.