Intelligente Nachhaltigkeit – die Macht der IoT-Technologie nutzen
Der australische Bundesstaat Victoria verzeichnet nach Tasmanien die höchste jährliche Niederschlagsmenge des Kontinents. Diese Niederschlagsmenge trägt zusammen mit den ausgezeichneten Bodenverhältnissen zu Victorias Ruf als „Gartenstaat“ bei. Melbourne, die Hauptstadt des Bundesstaates Victoria, ist auch für seine ausgedehnten Grünflächen bekannt, die 19 % des Stadtgebiets bedecken.
Aufgrund des Klimawandels treten in Melbourne jedoch mehr extreme Wetterereignisse auf, darunter auch stärkere Regenfälle. Beispielsweise wurde die Stadt 2018 von dem schwersten Niederschlagsereignis der letzten 1.000 Jahre heimgesucht. Innerhalb von 15 Minuten fielen über 50 mm Regen, was zu Sturzfluten und großflächigen Stromausfällen führte. Außerdem wird für die nächsten 30 Jahre ein Anstieg des Meeresspiegels in der Nähe von Melbourne um 24 cm prognostiziert. Dies könnte zu mehr Überschwemmungen an den Küsten führen, die durch Sturmfluten verursacht werden.
Zum Schutz vor Überschwemmungen betreibt das städtische Wasserversorgungsunternehmen Melbourne Water ein ausgedehntes Entwässerungsnetz mit rund 4.000 Sammelgruben und Gittern. Damit das Regenabflusssystem ordnungsgemäß funktioniert, muss es regelmäßig überprüft und gewartet werden.
„In der Vergangenheit führten wir regelmäßige Inspektionen durch und beauftragten Schichtgruppen zur Überprüfung der Regenabflussgitter, um sicherzustellen, dass sie funktionstüchtig waren“, sagt Russell Riding, Automation Team Leader bei Melbourne Water. „Manchmal fand eine Schichtgruppe ein Abflussgitter vor, das nicht gereinigt werden musste. Am nächsten Tag war es jedoch durch ein Vorkommnis blockiert und blieb blockiert, bis die Schichtgruppe erneut vorbeikam. Bei starkem Regen konnte das nahe gelegene Gebiet überflutet werden. Unser Hauptanliegen bestand darin, die Inspektionen zu verstärken, um die Abflussgitter in einem betriebsbereiten Zustand zu halten.“
Beginn der Automatisierung der Sichtprüfung von Regenabflussgittern auf einer Fläche von
des Regenwassereinzugsgebiets
Geringerer Bedarf an Inspektionen von Regenabflussgittern vor Ort mit dem Potenzial,
von Stunden an Zeit des Wartungspersonals einzusparen
Mit unserer Maximo IoT-Lösung können wir viel mehr umsetzen, weil sie einfach kostengünstig ist. Und alles, was wir vorhaben, lässt sich mit der Unterstützung von IBM problemlos realisieren.
Eine Beschleunigung der manuellen Gitterinspektion ist jedoch mit logistischen Problemen verbunden. Neben der Entsendung einer vierköpfigen Arbeitsgruppe von Melbourne Water werden zusätzliche Ressourcen für die Verkehrsüberwachung vor Ort benötigt. „Wenn Arbeitsgruppen im Einsatz sind, muss auch der Sicherheitsaspekt berücksichtigt werden,“ sagt Riding. „Wir erkannten, dass wir eine intelligentere Arbeitsweise benötigen, um Ressourcen für andere Dinge freizusetzen. Das ist einer der Gründe, warum wir mit IBM nach Alternativen für die Ferninspektion gesucht haben.“
Mit IBM Cloud fällt es uns leicht, neue Services einzurichten und zu erweitern. Ihr Katalog ermöglicht uns, das auszuwählen, was wir benötigen. Es gab nichts, was wir damit nicht umsetzen konnten.
Mit IBM Cloud fällt es uns leicht, neue Services einzurichten und zu erweitern. Ihr Katalog ermöglicht uns, das auszuwählen, was wir benötigen. Es gab nichts, was wir damit nicht umsetzen konnten.
Melbourne Water war bereits mit der IBM® Maximo Application Suite vertraut, die es seit 2013 nutzte. „Ich war der Leiter der Maximo-Benutzergruppe in den Regionen Victoria und Tasmanien. Wir hatten zahlreiche Besprechungen mit IBM“, sagt Zoltan Kelly, Asset Information Improvement Specialist bei Melbourne Water. „Es gab viele Produktfunktionen, die wir nicht nutzten, und einer der Gründe, warum wir in die Maximo-Plattform investierten, war ihr eingebautes Potenzial der Erweiterung bei Bedarf.“
Als ein Lieferant eine neue Standbildkamera vorstellte, die in die IoT-Plattform von Melbourne Water integriert werden konnte, entstand ein neuer Plan. „Wir hatten regelmäßige Gespräche mit dem IBM Team vor Ort, sodass wir verstehen konnten, was möglich ist“, sagt Riding. „Wir kamen dann auf die Idee, eine Bilderkennungslösung zu entwickeln, um unser Verfahren zur Inspektion von Regenabflussgittern zu verbessern.“
Als die Planung abgeschlossen war, installierte Melbourne Water Standbildkameras, um die Verhältnisse an den Versuchsstandorten zu überwachen. Die Kameras waren mit einem Netz integrierter Lösungen verbunden, einschließlich IBM Maximo Health (PDF, 281 KB), IBM Maximo Monitor (PDF, 292 KB) und IBM Maximo Visual Inspection Software.
„Wir haben die Strategien aus den Software-Management-Modulen direkt und ohne Änderungen übernommen“, sagt Kelly. „Da es sich im Wesentlichen um ein internes Projekt handelt, bei dem kein externer Anbieter hinzugezogen werden muss, war die sofort einsetzbare Bereitstellung ein großer Vorteil.“
Das gesamte Bilderkennungssystem wurde durch IBM® Cloud bereitgestellt. „Im Wesentlichen verwenden wir ein SaaS-Monitorprodukt, das wir mit IBM Cloud-Services und -Komponenten erweitern, wo es nötig ist“, sagt Kelly. „Mit IBM Cloud fällt es uns leicht, neue Services einzurichten und zu erweitern. Ihr Katalog ermöglicht uns, das auszuwählen, was wir benötigen. Es gab nichts, was wir damit nicht umsetzen konnten.
Auf Grundlage der Daten aus den Versuchsstandorten konzentrierte sich die erste Phase der Lösung auf die Analyse der Erkennung von Blockierungen an Grubengittern. Dazu gehört auch die Entwicklung von KI-Tools für die Erkennung von Blockierungen, mit dem Ziel, im Laufe der Zeit zu einer vollautomatischen KI-Lösung zu gelangen.
Während des gesamten Entwicklungs- und Bereitstellungsprozesses arbeiteten Melbourne Water und IBM eng zusammen, um sicherzustellen, dass die Maximo-Plattform die betrieblichen Ziele erfüllt. „Wenn wir Fragen hatten, erhielten wir immer problemlos Antworten“, sagt Riding. „Die Unterstützung, die uns IBM bietet, ist etwas, das wir sonst nirgendwo erhalten.“
Noch bevor Melbourne Water IoT-Inspektionskameras zur Überwachung von Versuchsstandorten installierte, wurde deutlich, dass diese Lösung deutlich weniger kosten würde als andere in Betracht gezogene Methoden, zu denen auch SCADA-Sensoren (Supervisory Control and Data Acquisition) gehörten. „Die Kosten für eine SCADA-Lösung zur Messung des Durchflusses oder der Füllstände im Abfluss waren unerschwinglich“, sagt Riding. „IoT-Geräte zu installieren ist viel günstiger.“
Nach Einsatz der IBM Maximo-Lösungen für die Umstellung von zeitbasierter auf zustandsorientierte Wartung hat Melbourne Water vor, den Einsatz der IoT-Technologie auszuweiten. „In den nächsten 24 Monaten werden wir die Lücken schließen, in denen wir keine Kontrolle und kein Monitoring auf SCADA-Ebene haben“, sagt Kelly. „Unsere IoT-Geräte haben sich bei der Bereitstellung zusätzlicher Daten als sehr gut erwiesen. Besonders wertvoll ist die Tatsache, dass sich diese Plattformen in der IBM Cloud befinden. Die Daten können leichter mit externen Einrichtungen ausgetauscht werden, anstatt nur eine interne Lösung zu bieten.“
Derzeit verwenden die Mitarbeiter von Melbourne Water ein IBM Maximo-Dashboard, um die Bilder der an Teststandorten installierten Kameras für Abflussgitter zu überwachen. Außerdem ist geplant, die Analytik in weitere Funktionen zu integrieren. „Wir sind gerade dabei, eine End-to-End-Lösung zu implementieren“, sagt Riding. „Es wurde eine KI entwickelt, um Blockierungen zu erkennen, sodass wir die KI-Klassifizierung mit Maximo verbinden und Arbeitsaufträge auslösen können.“
Die nächste Phase der Bereitstellung wird über die Versuchsstandorte hinausgehen und die Installation von Kameras an den kritischsten Stellen im Entwässerungsnetz von Melbourne Water umfassen. Da die Kameras mehr Grubengitter überwachen und weniger Personal für Vor-Ort-Inspektionen eingesetzt werden muss, rechnet Melbourne Water mit Einsparungen von Tausenden von Arbeitsstunden. Wenn das System fertiggestellt ist, werden die Kosteneinsparungen nach vorläufigen Schätzungen zwischen Zehntausenden und Hunderttausenden von Dollar pro Jahr liegen.
Melbourne Water prüft auch Möglichkeiten, sein IoT-Netz zur Erkennung von Schadstoffen und zur Entwicklung nachhaltigerer Wasserressourcen für eine wachsende Bevölkerung zu nutzen. Die Stadt baute eine Entsalzungsanlage, um die Süßwasservorräte aufzustocken und einen Vorrat für den Bedarfsfall anzulegen. „Wie können wir das ausweiten und alternative Wasserquellen, wie z. B. Drainagewasser, nutzen?“ fragte Riding und beantwortete diese Frage gleich. „Wir können Regenwasser nutzen, es speichern und aufbereiten und es in Bereichen einsetzen, in denen wir herkömmlicherweise Trinkwasser verwenden, z. B. zur Gartenbewässerung.“
„Seit Jahren gilt Melbourne als eine der lebenswertesten Städte der Welt“, sagt Kelly. „Durch die Integration von Wassermanagement mit unseren IBM Maximo- und IBM Cloud-Tools in den Bereichen Entwässerung, Erholungsmöglichkeiten und natürliche Umwelt können wir uns auch in Zukunft darauf konzentrieren, Melbourne zu einer lebenswerteren Stadt zu machen.“
Seit über 130 Jahren verwaltet Melbourne Water External Link alle Bereiche des Wasserwirtschaftssystems, einschließlich der Bereitstellung von sauberem Trinkwasser, der Aufbereitung von Abwässern zur Rückgewinnung und Wiederverwendung dieser wertvollen Ressource, der Planung zur Verhinderung von Überschwemmungen und der Gesunderhaltung aller 25.000 km Flüsse und Bäche Melbournes. Melbourne Water beschäftigt über 1.100 Mitarbeiter und ist eine Einrichtung der Regierung des Bundesstaates Victoria.
Seit über 130 Jahren verwaltet Melbourne Water External Link alle Bereiche des Wasserwirtschaftssystems, einschließlich der Bereitstellung von sauberem Trinkwasser, der Aufbereitung von Abwässern zur Rückgewinnung und Wiederverwendung dieser wertvollen Ressource, der Planung zur Verhinderung von Überschwemmungen und der Gesunderhaltung aller 25.000 km Flüsse und Bäche Melbournes. Melbourne Water beschäftigt über 1.100 Mitarbeiter und ist eine Einrichtung der Regierung des Bundesstaates Victoria.
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Hergestellt in den USA, Juni 2022.
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