SCADA системи за водната инфраструктура

Използването на ефективни и прецизни системи за мониторинг на водоснабдяването и канализацията е от решаващо значение за осигуряване на Вашата общност с чиста вода и за отвеждане и третиране на отпадните води на достъпна цена. От източника до кранчето и от канализацията обратно до източника, водата която използваме всеки ден преминава през стриктно наблюдение, за да се гарантира, че съответства на изискванията в европейските и държавните разпоредби. По-старите системи за мониторинг на водната инфраструктура изискваха много персонал, време и ресурси, за да поддържат работата си. Сега е обичайно да виждаме цифрови мрежи и компютърни системи, които наблюдават всяка стъпка от процесите, като събират и анализират данни в реално време. Известни под съкращението SCADA, те дават много възможности, които ще разгледаме в настоящата статия.

Текст: списание Инфрабилд

Дигиталната трансформация помага на ВиК компаниите да получат възможности за по-ефективен и устойчив градски воден цикъл. Използването на дигитални решения за по-добро разбиране на търсенето, потреблението и качеството на водата подпомага прилагането на по-ефективни стратегии за управление на водата. Интелигентните сензори и оборудването за автоматизация генерират огромно количество ценни оперативни данни. Въпреки това, ако не се управляват правилно, тези „големи данни“ могат да бъдат непосилна задача. Предизвикателството е от тези данни да се представи ясна, приложима информация на точните хора в точното време, като по този начин да се подобри вземането на решения и да се оптимизира оперативното представяне.

В помощ на това предизвикателство са модерните системи за контрол и събиране на данни SCADA. Абревиатурата SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) се използва за компютърно базирана система за събиране и анализиране на данни в реално време за наблюдение и контрол на оборудване, което се занимава с критични и чувствителни към времето процеси, материали и събития. Компании ангажирани с управление на ВиК инфраструктура, пречиствателни станции за отпадни води и отдели за комунални услуги прилагат SCADA, за да оптимизират работата, да намалят разходите и да откриват къде в системите възникват проблеми в реално време, като за целта се използват различни точки за регистриране на данни.

Развитие - локални и базирани в облак SCADA системи

SCADA системите са използвани за първи път през 60-те години на миналия век и сега са неразделна част от почти всички промишлени инсталации и производствени съоръжения, включително водоснабдителни и канализационни системи. SCADA непрекъснато се подобрява през последните няколко десетилетия и е отнело време за технологична еволюция, за да получим сегашните системи за интегриране и анализ на данни. С напредването на компютърните технологии нараства и приложението на SCADA в индустриалните и комуналните области. Микропроцесорите и програмируемите логически контролери доведоха до по-добри автоматизирани системи. Процесите на автоматизиран мониторинг станаха по-сложни през 90-те години, когато комуналните услуги внедриха локални мрежи (LAN) и актуализираният софтуер за интерфейс човек-машина стана по-лесен за четене. Докато тези системи превъзхождаха по-старите технологии, софтуерът в някои случаи често беше труден или невъзможен за интегриране в съществуващи системи за управление на водоснабдяването и отпадъчните води. SCADA системите с отворен код най-накрая се превърнаха в норма след 2000г. и възприеха модерни информационни технологии като език за структурирани заявки (Structured Query Language/SQL). Напредъкът дойде чрез трансформиране на обработката на информация и задаване на команди от централно звено към разпределителна мрежа, където всяка станция отговаря за определена задача. Това подобри устойчивостта и безопасността. В този момент обаче, не са взети предвид съображения за сигурност, дългосрочни разходи за поддръжка или стандартизация.

Последващите подобрения на SCADA системите се фокусираха върху използване на подход на „мрежова“ система. Това позволи на SCADA да се разпространи в повече от една локална мрежа и да се раздели географски с помощта на мрежа за контрол на процеси (PCN). Днес последното поколение SCADA е уеб или облачно базирано, за разлика от локалните системи от миналото. Растежът на интернет и индустриалната свързаност доведе до внедряване на уеб базирани технологии, позволяващи на потребителите сигурно да преглеждат данни, да обменят информация и да контролират процеси от всяка точка на света, по всяко време. Облачно базираните системи използват уеб браузъри за човеко-машинен интерфейс (HMI). Използването на модерен уеб браузър осигурява достъп до HMI/SCADA приложение навсякъде. HMI/SCADA приложенията са различни - някои имат един екран, докато други могат да навигират от един екран към друг, с възможност за разбивка в различни секции или отваряне на изскачащи прозорци за повече подробности.

Усъвършенстваните системи позволяват на потребителите да имат достъп от всяко устройство, което е свързано с интернет, включително мобилни телефони и таблети. Тези подобрения правят възможно 24/7 интегриране на данни и поток от целия свят. Такива постижения имат огромни последици за обществените и комуналните услуги. Те включват широка гама от функции, насочени към подобряване на ефективността, повишаване на безопасността и позволяване на по-добри оперативни и бизнес решения.

Избор на тип SCADA

Най-голямата разлика между локални и базирани в облак системи е къде се намират софтуерът и данните и кой обикновено отговаря за сигурността, производителността, поддръжката и контрола. Локалният SCADA съхранява софтуера и данните в обекта на актива и целият обхват на хардуера, софтуера и архитектурата се притежава и управлява от оператора. Базираната в облак SCADA, от друга страна, работи с уеб базирани приложения, където нейното управление, включително актуализации и сигурност, обикновено се управлява от доставчика на SCADA, който също така поема работата с хардуера, сървърите и софтуера. Важно е да се отбележи, че въпреки че базираната на облак SCADA е разработена след локалния тип, и двете имат своите предимства и недостатъци и изборът трябва да се основава на приложението, обхвата и бизнес стратегията.

Като цяло локалната SCADA е много благоприятна за бизнеси, които имат ресурсите и волята да управляват своите системи и да управляват активи, които обикновено са разположени в непосредствена близост и са с висока сложност. Притежавайки устройствата, работещи със софтуера и съхраняващи данни, и като ги разполага физически в обсега си, бизнесът решава какви действия да предприеме относно тяхната поддръжка, сигурност, надстройки и прерогативи за съхранение на данни. Киберсигурността ще бъде изцяло отговорност на оператора, който съхранява данните си на сървър в собствения си офис. Недостатъкът на това да имате целия този контрол обаче е, че трябва да поддържате целия хардуер, архитектура, софтуер и ако нещо е направено не както трябва, може да се стигне до риск. Обикновено IT управлението не е основната функция за добавяне на стойност на комуналните компании и затова много от тях избират да се откажат от допълнителните разходи за системи и хора, които да ги поддържат, и вместо това се насочват към система, базирана в облак.

Едно от най-очевидните предимства при използването на облачна SCADA система е спестяването на разходи. Организациите могат да използват облака, за да избегнат разходите за персонал и поддръжка на хардуер и софтуер, като същевременно намалят потреблението на енергия. Освен това, тези системи са силно мащабируеми, което позволява на организациите да добавят или премахват ресурси при поискване, като допълнително намаляват разходите. Облачно базираните системи са идеални за оператори на множество различни, отдалечено разположени активи, които могат да са на големи разстояния помежду си. Най-голямото предимство на базираната в облак SCADA е възлагането на външни изпълнители на целия хардуер, софтуер и отговорности за управление на сигурността. Базираният в облака доставчик на SCADA става отговорен за поддържането на системата работеща 24 часа в денонощието, 7 дни в седмицата, както и за цялата поддръжка, архивиране на данни и непрекъснати подобрения на софтуера, без да причинява прекъсване на нормалните операции. Моделът софтуер като услуга (SaaS) е най-високото ниво на облачните услуги и осигурява най-актуалния софтуер, като крайният потребител може да се съсредоточи върху основния си бизнес, намалявайки разходите, изискванията за персонал и излагането на риск. Достъпът до SaaS е през интернет, в браузър. Също така си струва да се отбележи, че инсталирането на софтуер на локален сървър, компютри и лаптопи на организацията може да отнеме доста време. Базираният в облак софтуер, от друга страна, може да бъде внедрен в интернет само за часове.

Сигурността е съществен фактор за всяка SCADA система. Ако приемете локална система, в идеалния случай ще имате цял екип, фокусиран върху сигурността, който е в крак с всички най-нови потенциални заплахи и вируси и разполага с план за устойчивост. Големите компании обикновено имат отдели за сигурност, които могат да се справят много добре с това. Ако този експертен опит в сигурността не е наличен в компанията, тогава SCADA в облак е по-добрият вариант.

Предимства от използване на SCADA във водната инфраструктура

Основно предимство на SCADA системите в управление на водната селищна инфраструктура е ефективен мониторинг. SCADA системите могат да откриват потенциални проблеми, като осигуряват наблюдение в реално време и анализ на данни, преди те да станат опасни. Събира се актуална информация, тя се обработва, прави се прогнозен анализ и се постигат оперативност, икономичност и сигурност на процесите. Разходомерите например, са регистратори на данни, които се инсталират на стратегически места, за да изпращат данни до отдалечени терминални устройства, след което да изпращат събраните данни до операторите на пречиствателната станция. С тези данни операторите имат възможност да видят проблеми като течове, преливания или химически дисбаланс. Достъпът до актуална информация за тези потенциални проблеми дава шанс те да се коригират предварително, намалявайки разходите и времето за ремонти.

Сигурността също е постоянен приоритет за компаниите за комунални услуги. За уязвими части от инфраструктурата на водоснабдяването мрежата SCADA позволява свързани системи с камери, които са достъпни от разстояние, за да осигурят повече спокойствие и сигурност на тези зони. Този вид надзор позволява на управляващия персонал ресурсите да бъдат по-ефективно разпределени в цялата система за ремонти или поддръжка.

Автоматизацията е още едно предимство на SCADA. Някои SCADA системи позволяват автоматизация, която помага за облекчаване на много от проблемите, с които операторите на ВиК услуги са се сблъсквали през цялата си история. Докато водните съоръжения все още се нуждаят от отлични полеви и инсталационни оператори, SCADA помага да се открият и най-малките несъответствия в ежедневните операции. Ефективното и точно автоматизирано наблюдение е от решаващо значение за съоръженията за пречистване на отпадъчни води, тъй като проблеми като преливане могат да доведат до нарушения на законовите разпоредби и да последват санкции. При този сценарий автоматизирана или свързана с облак SCADA система може да предупреди операторите да направят ремонт или промени, за да управляват потока от отпадъчни води, които трябва да бъдат пречистени.

SCADA може също да помогне за намаляване на разходите за експлоатация на водоразпределителна мрежа или пречиствателна станция в общността, като позволява на операторите да видят кои критични системи трябва да бъдат допълнително оптимизирани и приоритизирани. SCADA промени начина, по който работят комуналните услуги, като значително подобри процесите, с които операторите усвояват и взаимодействат със системните данни. Сега пречиствателните станции за подготовка на води за водоснабдяване и за пречистване на отпадъчни води във всяка индустрия могат да имат подробно разбиране за това къде и кога да използват наличната си работна сила и други ресурси.

По-ефективното използване на персонала е съществено преимущество на SCADA. Тези системи могат да осигурят отдалечен достъп и контрол, позволявайки на персонала да наблюдава и коригира операциите от безопасно разстояние. Чрез автоматизиране на рутинни задачи, SCADA системите могат да освободят персонала да се съсредоточи върху по-сложни задачи. Освен това системата може да предостави прозрения в реално време и анализ на данни, което позволява на персонала да взема по-информирани решения по-бързо.

Предизвикателства и бъдеще пред SCADA

Трябва да се обърне внимание на няколко общи предизвикателства пред облачно базираната SCADA като сигурност, поверителност на данните и свързаност. Сигурността на SCADA е един от най-важните проблеми, свързани с облачно базираните системи за наблюдение. Тези системи обикновено са достъпни от разстояние, което означава, че данните и системите за контрол трябва да бъдат защитени от неоторизиран достъп. Поверителността на данните също е основна грижа, тъй като данните, събрани и съхранявани в облака, трябва да бъдат защитени и поверителни. Системите за отдалечено наблюдение разчитат в голяма степен на свързаност. Без надеждна и сигурна връзка тези системи не могат да работят ефективно. Организациите трябва да гарантират, че разполагат с подходяща инфраструктура и ресурси за достъп до новите 4G и 5G SCADA системи.

Индустриите за водоснабдяване и отпадъчни води все повече се обръщат към SCADA системи базирани в облак, за да подобрят своите операции. От автоматизиран мониторинг на качеството на водата до анализ на данни в реално време и вземане на решения до отдалечен достъп и контрол, облачните SCADA системи са основен инструмент за успешното функциониране на тези индустрии. Те са в състояние да автоматизират мониторинга на качеството на водата, предоставяйки точни и навременни данни, които могат да се използват за вземане на информирани решения. Тези данни могат да се използват за откриване на всякакви аномалии в качеството на водата и за предприемане на коригиращи действия. Също така може да се предостави анализ на данни в реално време, което позволява по-информирано и интелигентно управление. Предимство е и дистанционното наблюдение и управление на операциите и дистанционното решаване на проблеми. SCADA системите в облак дават възможност за споделяне на данни и информация между различни местоположения и заинтересовани страни, което може да помогне за подобряване на ефективността и сътрудничеството. В крайна сметка SCADA системите могат да бъдат от полза за всяка индустрия, но ролята им в индустриите за водоснабдяване и третиране на отпадни води е особено важна.