DK177525B1

DK177525B1 - Method for setting up, controlling and operating a waterworks by parameterizing the waterworks

Info

Publication number: DK177525B1
Application number: DKPA201200564A
Authority: DK
Inventors: Carsten Svinth Nielsen
Original assignee: Robotek Gruppen As
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2013-09-02
Also published as: CN104812968A; WO2014040599A1; EP2895658A1

Abstract

Ved drift af et vandværk anviser opfindelsen en beregningsenhed til parameterfremstilling af vandværket, som gør det let at opsætte, idriftsætte og styre vandværket, der har et givet antal fysiske enheder, såsom pumper, ventiler filtre, niveauføleres etc. Parameterfremstillingen udgøres af elektriske signaler i form af måle- og styresignaler til/fra de fysiske enheder. Beregningsenheden tilføres målesignalerne og styresignalerne fra de fysiske enheder. Beregningsenheden har et antal lagerpladser, der er inddelt i grupper, hvor hver gruppe repræsenterer en særlig type af fysiske enheder. På denne måde kan vandværket, grundet parameterfremstillingen, opsættes med lave omkostninger, da det ikke er nødvendigt at opbygge opsætningen helt fra grunden af med specialtilpasset hardware og software. Desuden er det ikke nødvendigt at investere i dyre licenser.In operating a waterworks, the invention discloses a calculation unit for parameter production of the waterworks which makes it easy to set up, commission and control the waterworks having a given number of physical units such as pumps, valves filters, level sensors etc. The parameter production consists of electrical signals in the form of measurement and control signals to / from the physical devices. The calculator is supplied with the measurement signals and the control signals from the physical units. The calculator has a number of storage locations divided into groups, each group representing a particular type of physical unit. In this way, the waterworks, due to the parameter production, can be set up at low cost, since it is not necessary to build the setup completely from scratch with specially adapted hardware and software. Furthermore, it is not necessary to invest in expensive licenses.

Description

DK 177525 B1DK 177525 B1

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til opsætning, styring og drift af et vandværk ved parameterfremstilling af vandværket, hvor vandværket er tilsluttet til et antal grundvandsboringer.The invention relates to a method for setting up, controlling and operating a waterworks in parameterisation of the waterworks, where the waterworks is connected to a number of groundwater wells.

5 Ved opbygning af vandværker, der tilsluttes et antal grundvandsboringer er der nutildags sædvanligt, at anvende sofistikeret software til styring af vandværkets pumper, ventiler, filtre og andre komponenter som indgår i vandværkets drift.5 When building waterworks that are connected to a number of groundwater wells, it is customary today to use sophisticated software to control the waterworks pumps, valves, filters and other components that form part of the waterworks' operation.

Denne software opbygges normalt helt forfra, hver gang et nyt vandværk skal to idriftsættes. En sådan opbygning er, ganske omkostningskrævende, da der både skal vælges hardware- og softwareløsninger. Desuden vil der ofte være involveret dyre licensaftaler.This software is usually built from scratch, each time a new waterworks needs to be commissioned. Such a structure is quite costly, as both hardware and software solutions must be selected. In addition, expensive license agreements will often be involved.

Det skal bemærkes, at JP 2001242909 beskriver et system, hvor forskellige typer af udstyr styres fra en kontrolenhed, der har et display, som viser typen 15 af udstyr og de tilsvarende parametre for driften af udstyret.It should be noted that JP 2001242909 describes a system where different types of equipment are controlled from a control unit having a display showing the type 15 of equipment and the corresponding parameters for the operation of the equipment.

Det er på denne baggrund et formål med opfindelsen at tilvejebringe en fremgangsmåde til opsætning og styring af vandværker, hvor de omtalte ulemper ar afhjulpet.Accordingly, it is an object of the invention to provide a method for setting up and controlling waterworks where the said disadvantages are remedied.

2020

Opfindelsens formål tilgodeses ved en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 angivne, der omfatter følgende trin: a) Fastlæggelse af antallet af fysiske enheder der er tilsluttet 25 vandværket b) Fastlæggelse af de fysiske enheders parametre, c) Omsætning af de fysiske enheders parametre til elektriske værdier i form af måleværdier og styresignaler til/fra de fysiske enheder d) Tilførsel af måleværdierne og styresignalerne til en beregningsenhed, 30 der har et antal lagerpladser til lagring af de elektriske værdier, hvor antallet af beregningsenhedens lagerpladser er større end det antal parametre, som repræsenterer vandværket.The object of the invention is met by a method of the method set out in the preamble of claim 1, which comprises the following steps: a) Determination of the number of physical units connected to the waterworks b) Determination of the parameters of the physical units, c) Conversion of the parameters of the physical units for electrical values in the form of measurement values and control signals to / from the physical units d) Supply of the measurement values and control signals to a calculation unit 30 having a number of storage locations for storing the electric values where the number of storage units of the calculation unit is greater than the number of parameters. , which represents the waterworks.

DK 177525 B1 2 På denne måde vil der blive tilvejebragt en standardløsning ved opbygning af vandværker, hvor styringen tilvejebringes ved at tilføre fysiske data, måleværdier og data til en beregningsenhed, der på forhånd er forberedt til at blive tilført karakteristiske parametre, måleværdier osv. for et givet vandværk.DK 177525 B1 2 In this way, a standard solution will be provided for the construction of waterworks, where the control is provided by adding physical data, measuring values and data to a calculation unit which is prepared in advance to be supplied with characteristic parameters, measured values etc. a given waterworks.

5 Man skal med andre ord ikke ’’starte helt forfra” ved opsætning af styringen.5 In other words, you should not "start all over" when setting up the controller.

En særlig hensigtsmæssig form af opfindelsen er, som angivet i krav 2, at lagenheden er inddelt i grupper, hvor hver gruppe repræsenterer en særlig type af fysiske enheder.A particularly convenient form of the invention, as set forth in claim 2, is that the bed unit is divided into groups, each group representing a particular type of physical units.

to På denne måde bliver det enkelt at opkoble de fysiske enheder til beregningsenheden.two In this way, it becomes easy to connect the physical units to the calculator.

Hensigtsmæssigt som angivet i krav 3, at der udover måleværdier og styresignaler til beregningsenheden tilføres driftsbetingelser for de fysiske 15 enheder, kan de fysiske enheders arbejdsbetingelser optimeres optimalt.Conveniently as stated in claim 3, in addition to measuring values and control signals to the calculation unit, operating conditions for the physical units are added, the working conditions of the physical units can be optimally optimized.

Det er desuden fordelagtigt, som angivet i krav 4, at de fysiske enheder udgøres af pumper, ventiler, flowmålere, niveaumålere, filtre, og andre fysiske kendetegn ved vandværkets tilslutninger.It is further advantageous, as stated in claim 4, that the physical units consist of pumps, valves, flow meters, level gauges, filters, and other physical characteristics of the waterworks connections.

2020

Hensigtsmæssigt som angivet i krav 5, omfatter driftsbetingelserne fastlæggelse af niveauer i rentvandsreservoiret og i afhængighed heraf bestemmes, hvornår en given pumpe skal idriftsættes eller sættes på stand by.Conveniently as claimed in claim 5, the operating conditions include determining levels in the clean water reservoir and, depending on them, determining when a given pump is to be commissioned or put on standby.

2525

Det er også hensigtsmæssigt, som angivet i krav 6, at filtrene der indgår i vandværket renses i afhængighed af driftstid og/eller vandmængde der gennemstrømmes.It is also convenient, as stated in claim 6, that the filters included in the waterworks be cleaned depending on the running time and / or the amount of water flowing through.

30 I disse tider hvor energi er en ressource, der har alles opmærksomhed, er det en fordel, som angivet i krav 7, at vandværkets Elforbrug overvåges og/eller registreres, og at overvågningen og/eller registreringen anvendes til optimering af hele vandværkets virkningsgrad.30 In those times when energy is a resource that catches everyone's attention, it is an advantage, as stated in claim 7, that the Waterworks Electricity Consumption is monitored and / or recorded and that monitoring and / or registration is used to optimize the entire waterworks efficiency.

DK 177525 B1 3DK 177525 B1 3

Opfindelsen skal herefter nærmere forklares under hensyn til tegningen på hvilken 5 Fig. 1 viser en principiel opbygning af et vandværkThe invention will now be explained in more detail with reference to the drawing, in which FIG. Figure 1 shows a basic structure of a waterworks

Fig. 2 viser en opsætningsmenu til styring af et vandværk, medens 10 fig. 3A - 3D viser forskellige procestrin ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen.FIG. 2 shows a setup menu for controlling a waterworks, while FIG. Figures 3A - 3D show different process steps of the method according to the invention.

På fig. 1. ser en principopbygning af et vandværk, hvor med 1a, U, 1C symbolsk er betegnet vandboringer med indvindingspumper. Antallet af 15 boringer kan naturligvis variere, og de kan ligge ved selve vandværket eller i afstand derfra.In FIG. 1. Sees a principle structure of a waterworks, where 1a, U, 1C are symbolically designated water wells with recovery pumps. Of course, the number of 15 bores can vary, and they can be at the waterworks themselves or at a distance from them.

Vand pumpes fra vandboringerne 1a, 1b, 1C gennem en flowmåler 2 og ventiler 4, 5 til her viste parallelkoblede filtre 10,11, der har udløb 27, 28, og fra udløbene 27, 28 gennem et ikke vist filtermateriale til et rentvandsreservoir 20 12 via ventiler 8,9. Filtermaterialet kan alt efter vandets beskaffenhed kan være et grovfilter eller et finfilter. Disse filtre går også under betegnelsen forfilter og efterfilter.Water is pumped from the water bores 1a, 1b, 1C through a flow meter 2 and valves 4, 5 to the parallel coupled filters 10, 11 shown here, having outlets 27, 28, and from the outlets 27, 28 through a filter material to a clean water reservoir 20 not shown. via valves 8.9. Depending on the nature of the water, the filter material may be a coarse filter or a fine filter. These filters also go under the term pre-filter and post-filter.

I vandboringerne måles aktuelt vandniveau ved hjælp af niveaumålere 1d, 1e, 1f.In the water bores, the actual water level is measured using level meters 1d, 1e, 1f.

25 En pumpe 16 pumper vand fra vandreservoiret 12, via ventiler 6, 7, ind i filtrene 10,11, for rensning af disse når det er påkrævet.A pump 16 pumps water from the water reservoir 12, via valves 6, 7, into the filters 10, 11, to purify them when required.

Fra rentvandreservoiret 12, pumpes vand af pumper 17, 17a, 17b, 17c via flowmålere 18, 19 ud til forbrugere.From the clean water reservoir 12, water is pumped out of pumps 17, 17a, 17b, 17c via flow meters 18, 19 to consumers.

Pumperne er tilsluttet frekvensomformere 29, 29a, 29b, 29c, som regulerer 30 pumpernes hastighed.The pumps are connected to frequency inverters 29, 29a, 29b, 29c, which control the speed of the pumps.

Som det videre ses på figuren, er der anordnet en skyllepumpe 16, der er beregnet til at pumpe vand ind i filtrene 10,11 for rensning af disse.As further seen in the figure, there is provided a flushing pump 16 which is intended to pump water into the filters 10, 11 for cleaning them.

DK 177525 B1 4DK 177525 B1 4

En niveaumåler 14a til måling af aktuelt niveau i rentvandsreservoiret 12, er forbundet til en samlekasse 15, der er tilsluttet til styreenheden 20.A level gauge 14a for measuring the current level in the clean water reservoir 12 is connected to a collecting box 15 connected to the control unit 20.

Denne niveaumåler kan være udformet som en tryktransducer, hvor det målte vandtryk svarer til niveauet i rentvandsreservoiret 12.This level gauge may be designed as a pressure transducer where the measured water pressure corresponds to the level in the clean water reservoir 12.

5 Til sam lekassen er der yderligere tilkoblet en overfyldningsdetektor 13 samt en detektor for registrering af minimalniveau i rentvandsreservoiret 1. Disse detektorer anvendes til styring af indvindingspumperne.5 An overflow detector 13 and a minimum level detector are also connected to the collection box in the clean water reservoir 1. These detectors are used to control the recovery pumps.

Med 30, 30a, 30b, er betegnet lukkekontakter for dæksler over vandboringerne, der i tilfælde af at de åbnes, afbryder pumperne, to Som det videre ses, kan styreenheden have en kommunikationsforbindelse til andre enheder, som vist ved 21, der kan være en telefonforbindelse.With 30, 30a, 30b, closure contacts are provided for covers over the water bores, which in the event of opening open the pumps, two. As can be seen further, the controller may have a communication connection to other devices, as shown at 21, which may be a telephone connection.

Desuden kan der til enheden 20 være tilsluttet en effektmåler 23, en ekstern stopkontakt 24 og en overvågningsenhed 25 til overvågning af de fysiske enheder.In addition, a power meter 23, an external stop switch 24 and a monitoring unit 25 for monitoring the physical units may be connected to the unit 20.

15 Her skal blot nævnes at alle de nævnte fysiske enheder har elektriske udtag, der kan forbindes til en styreenhed 20, med et display 22, der indeholder en beregningsenhed, f. eks. en PLC enhed, hvor beregningsenheden har et antal lagerpladser for tilslutning af de fysiske enheders elektriske udtag.It is worth mentioning here that all the physical units mentioned have electrical outlets which can be connected to a control unit 20 with a display 22 containing a calculation unit, for example a PLC unit, where the calculating unit has a number of storage places for connection of the electrical outlets of the physical devices.

Lagerpladserne er inddelt i grupper, hvor hver gruppe repræsenterer en fysisk 20 enheds karakteristiske elektriske egenskaber.The storage spaces are divided into groups, each group representing a physical 20 unit characteristic electrical properties.

Ovennævnte beskrivelse af et vandværk, gælder generelt, idet det bemærkes, at der kan være indkoblet andre enheder end de beskrevne, såsom blæsere, ventiler, kompressorer, tryklufts aggregater og lign.The above description of a waterworks applies generally, noting that units other than those described, such as fans, valves, compressors, compressed air units and the like, may be connected.

2525

Som det forstås bliver det på den beskrevne måde nemt at opkoble et givet vandværk med en særlig sammensætning af fysiske enheder til en beregningsenhed.As is understood, in the manner described, it becomes easy to connect a given waterworks with a particular composition of physical units to a calculation unit.

30 På fig. 2 ses displayet 22, der her viser en opsætningsniveau for aktiveringsikoner til opsætning og styring af et vandværk.30 In FIG. 2, the display 22 shows a setup level for activation icons for setting up and controlling a waterworks.

Som det ses, er der 4 aktiveringsikoner, nemlig et for grundoplysninger, et for boringer, et for filte og et for udpumpning.As can be seen, there are 4 activation icons, one for basic information, one for drilling, one for felt and one for pumping out.

DK 177525 B1 5DK 177525 B1 5

Andre ikke viste aktiveringsikoner, f. eks. et dataikon, kan tilføjes, helt afhængig af hvilken vandværk, der skal styres.Other activation icons not shown, such as a data icon, can be added, depending on which waterworks to control.

På fig. 3A vises et billede af grundoplysningerne fra fig. 2, når 5 aktiveringsikonet grundoplysninger aktiveres ved tryk på pilen.In FIG. 3A is a view of the basic information of FIG. 2 when the 5 activation information basic information is activated by pressing the arrow.

Som det ses er der indsat parametre for en flowmåler til registrering af udpumpning til forbrugere, og to flowmålere til registrering af indvinding fra vandreservoirerne.As can be seen, parameters have been inserted for a flow meter for recording pumping out to consumers and two flow meters for recording recovery from the water reservoirs.

Endvidere er der angivet parametre i form af niveauer for tilladelige værdier ίο for et rentvandsreservoir i form af niveauoplysninger og alarmbetingelser.In addition, parameters in the form of permissible value levels are specified or for a clean water reservoir in the form of level information and alarm conditions.

På fig. 3B ses et billede, hvor aktiveringsikonet boringer er aktiveret.In FIG. Figure 3B shows an image in which the bore activation icon is activated.

På det viste billede er der tale om tre boringer, hvor der for boring 1 er anført en kote (højdekurve) på 55,5m, en afstand på 25,5m samt niveaubetingelser 15 for boringen udtrykt som en elektrisk størrelse i intervallet 4 mA til 20 mA.In the picture shown there are three bores, where for bore 1 a bore (height curve) of 55.5m, a distance of 25.5m and level conditions 15 for the bore are expressed as an electric size in the range 4 mA to 20. must.

I praksis fungerer pumpeaktiviteterne på følgende måde:In practice, the pumping activities work as follows:

Pumperne styres som en start/stop funktion på grundlag af to forudindstillede niveauer i rentvandsreservoiret 12, således, at når niveauet for start (lavt niveau) er nået, startes en pumpe, der fortsætter med at pumpe indtil 20 stopniveauet i rentvandsreservoiret 12 er nået. Disse niveauer tilvejebringes af niveauføleren 14a.The pumps are controlled as a start / stop function on the basis of two preset levels in the clean water reservoir 12, so that when the start (low level) level is reached, a pump is started which continues to pump until the 20 stop level in the clean water reservoir 12 is reached. These levels are provided by the level sensor 14a.

Pumperne kan ind/udkobles alt efter hvor stort et forbrug, der aftappes fra rentvandsreservoiret 12.The pumps can be switched on / off depending on how much consumption is drained from the clean water reservoir 12.

Pumperne kan i øvrigt styres manuelt eller automatisk.The pumps can also be controlled manually or automatically.

25 Desuden er det muligt at få vist pumpernes løbende status, der kan være antal starter for en pumpe, antal driftstimer for en pumpe, osv.25 In addition, it is possible to view the running status of the pumps, which may be the number of starts for a pump, the number of operating hours for a pump, etc.

På fig. 3C ses billedet af aktiveringsikonet filter.In FIG. Figure 3C shows the image of the activation icon filter.

På billedet ses arbejdsbetingelser for skylning af forfiltre og efterfiltre.The picture shows working conditions for rinsing pre-filters and post-filters.

30 Skylningen af forfiltrene bestemmes af den udpumpede vandmængde i m3.The flushing of the pre-filters is determined by the pumped-out water volume in m3.

Den vandmængde der betinger et skyl, kan bestemmes af en bruger, idet der dog er krav på det maksimale antal dage, der må være mellem de enkelte skylninger.The amount of water that requires a rinse can be determined by a user, however, the maximum number of days that can be between the individual rinses is required.

DK 177525 B1 6DK 177525 B1 6

Selve skylningen kan udføres af enheder M1, M2, som en sekvens bestående af skylning med luft, skylning med luft og vand samt skylning med vand, og med ophold mellem hver skylleaktivitet.The rinsing itself can be performed by units M1, M2, as a sequence consisting of rinsing with air, rinsing with air and water, and rinsing with water, and with residence between each rinsing activity.

M3 betegner en enhed, der belufter filtrene under drift.M3 denotes a unit that aerates the filters during operation.

5 På fig. 3D ses billedet af aktiveringsikonet udpumpning og de betingelser der er knyttet til dem.5 In FIG. 3D shows the image of the pump icon and the conditions associated with them.

Her styres de pumper, der leverer rent vand til forbrugerne.Here, the pumps that supply clean water to consumers are controlled.

Disse pumper skal styres således, at der leveres et ønsket tryk og flow.These pumps must be controlled so that the desired pressure and flow are delivered.

10 Pumperne styres efter behov, og data, såsom antal driftstimer, for pumperne overvåges.10 The pumps are controlled as needed and data such as the number of operating hours of the pumps are monitored.

Som det ses på figuren er der i oversigten for udpumpning som eksempel angivet 38 Hz og 46 Hz. Disse værdier vælges, f.eks. således, at pumpernes virkningsgrad bliver størst mulig.As can be seen in the figure, the pumping out example shows 38 Hz and 46 Hz as an example. These values are selected, e.g. so that the efficiency of the pumps is maximized.

1515

Ovenfor er kun omtalt et blandt mange eksempler på, hvorledes vandværker kan styres og overvåges.The above is just one of many examples of how water works can be managed and monitored.

Der er naturligvis mange varianter af disse styreforløb, men afgørende er det, at man ud fra et standardkoncept, kan tilvejebringe et styreforløb, uden at det 20 er nødvendigt først at gennemanalysere, horledes man softwaremæssigt kan tilvejebringe styringerne, idet opfindelsen giver mulighed for at tilkoble alle fysiske enheders elektriske standard udtag til en forud forberedt beregningsenhed.There are, of course, many variants of these control processes, but it is essential that, from a standard concept, one can provide a control process, without the need to first analyze, how to provide the controls in terms of software, the invention allows for coupling all physical units electrical standard outlets for a pre-prepared calculator.

2525

Claims

A method for setting up, managing and operating a waterworks by parameterizing the waterworks, wherein the waterworks is connected to a number of groundwater wells, and comprising the following steps: a) Determining the number of physical units connected to the waterworks b) Determining the physical c) Conversion of the parameters of the physical units into electrical values in the form of measured values and control signals to / from the physical units d) Supply of the measured values and control signals to a calculation unit having a number of storage locations for storing the electric values, where the number of storage units of the calculator is greater than the number of 15 parameters representing the waterworks.

Method according to claim 1, characterized in that the electrical values are divided into groups, each group representing a specific type of physical units. 20

Method according to claims 1 - 2, characterized in that operating conditions for the physical units are added in addition to the measurement values and control signals.

Method according to claims 1 - 3, characterized in that the physical units are made up of pumps, valves, flow meters, level meters, filters, and other physical characteristics of the waterworks connections.

The method according to claim 4, characterized in that the operating conditions 30 comprise determining levels in the clean water reservoir and, as a result, determining when a given pump is to be commissioned or put on standby. DK 177525 B1 8

Process according to claim 4 or 5, characterized in that the filters included in the waterworks are cleaned depending on the running time and / or the amount of water flowing through.

A method according to claims 1 - 7, characterized in that the water consumption's electricity consumption is monitored and / or recorded and that the monitoring and / or registration