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Intelligente Nachhaltigkeit durch Nutzung von IoT-Technologie
Melbourne Water verbessert das Regenwassermanagement mit IBM Maximo-Lösungen
Nach Tasmanien erhält der australische Bundesstaat Victoria den höchsten jährlichen Niederschlag des Kontinents. Diese Niederschlagsmenge trägt zusammen mit guten Böden zum Ruf Victorias als „The Garden State“ bei. Melbourne, die Hauptstadt des Bundesstaates Victoria, ist auch für seine ausgedehnten Grünflächen bekannt, die 19 % des Stadtgebiets ausmachen.
Aufgrund des Klimawandels kommt es in Melbourne jedoch immer häufiger zu extremen Wetterereignissen, einschließlich heftigerer Regenfälle. Im Jahr 2018 beispielsweise ereignete sich in der Stadt ein einziges Niederschlagsereignis in 1.000 Jahren. Innerhalb von 15 Minuten fielen über 50 mm Regen, was zu Sturzfluten und großflächigen Stromausfällen führte. Darüber hinaus wird erwartet, dass der Meeresspiegel in der Nähe von Melbourne in den nächsten 30 Jahren um 24 cm ansteigt, was zu weiteren Überschwemmungen an den Küsten durch Sturmfluten führen könnte.
Zum Schutz vor Überschwemmungen betreibt das städtische Wasserversorgungsunternehmen Melbourne Water ein ausgedehntes Entwässerungsnetz mit etwa 4.000 Sammelgruben und -gittern. Um ordnungsgemäß zu funktionieren, muss das Regenwasserableitungssystem regelmäßig überprüft und gewartet werden.
„In der Vergangenheit haben wir regelmäßige Inspektionen geplant und Crews entsandt, um die Regenwassergitter zu überprüfen und sicherzustellen, dass sie betriebsbereit sind“, sagt Russell Riding, Leiter des Automatisierungsteams bei Melbourne Water. „Manchmal kam ein Team an einem Gitter an, das nicht gereinigt werden musste, aber am nächsten Tag war es durch ein Ereignis blockiert und blieb blockiert, bis das Team zurückkam. Bei einem starken Niederschlagsereignis könnte es zu Überschwemmungen in der näheren Umgebung kommen. Unser eigentlicher Bedarf bestand darin, die Inspektionen zu intensivieren, um die Gitter in einem betriebsbereiten Zustand zu halten.“
Verstärkte Automatisierung
Begann mit der Automatisierung der visuellen Inspektion von Regenwassergittern, die sich über ein 14.000 Quadratkilometer großes Gebiet von Regenwassereinzugsgebieten erstrecken
Aufwandsersparnis
Reduzierter Bedarf an Regenwassergitterinspektionen vor Ort mit Potenzial für eine Einsparung von Tausenden von Stunden an Wartungspersonalzeit
Die Erhöhung des Tempos der manuellen Gitterinspektion ist jedoch mit logistischen Problemen verbunden. Zusätzlich zur Entsendung von vierköpfigen Besatzungen von Melbourne Water werden zusätzliche Ressourcen für die Verkehrskontrolle vor Ort benötigt. „Wenn Mannschaften unterwegs sind, gibt es auch einen Sicherheitsaspekt“, sagt Riding. „Wir wussten, dass es eine intelligentere Art und Weise gab, wie wir arbeiten konnten, um Ressourcen für andere Dinge freizusetzen. Das ist einer der Gründe, warum wir gemeinsam mit IBM nach Alternativen zur Ferninspektion gesucht haben.“
Melbourne Water war bereits mit der IBM® Maximo® Application Suite vertraut, die das Unternehmen seit 2013 einsetzt. „Ich war der Leiter der Maximo-Benutzergruppe in den Regionen Victoria und Tasmanien, und wir hatten viele Gespräche 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 integriertes Potenzial, um sie nach Bedarf zu erweitern.
Als ein Lieferant eine neue Standbildkamera vorstellte, die sich in die IoT-Plattform von Melbourne Water integrieren ließ, nahm ein neuer Plan Gestalt an. „Wir führten regelmäßige Gespräche mit dem lokalen IBM-Team und sie halfen uns herauszufinden, was möglich war“, sagt Riding. „Und dann kam uns der Gedanke: Wir sollten eine Bilderkennungslösung entwickeln, um unser Verfahren zur Inspektion von Regenwassergittern zu verbessern.
Als die Planung abgeschlossen war, installierte Melbourne Water Standbildkameras, um die Bedingungen an den Versuchsstandorten zu überwachen. Die Kameras waren mit einem Netzwerk integrierter Lösungen verbunden, darunter IBM Maximo Health, IBM Maximo Monitor und IBM Maximo Visual Inspection.
„Wir haben die Strategien aus den Softwaremanagement-Modulen direkt übernommen, ohne irgendwelche Änderungen“, sagt Kelly. „Im Grunde handelt es sich um ein internes Projekt, ohne dass wir einen externen Anbieter einschalten mussten.
Das gesamte Bilderkennungssystem wurde in der IBM Cloud® bereitgestellt. „Im Wesentlichen verwenden wir ein SaaS-Monitoring-Produkt, das wir bei Bedarf mit IBM Cloud-Services und -Komponenten erweitern", sagt Kelly. „Es ist einfach für uns, Services mit IBM Cloud zu entwickeln und zu skalieren. Ihr Katalog ermöglicht es uns, alles auszuwählen, was wir brauchen. Es gab nichts, was wir tun wollten, was wir damit nicht umsetzen konnten.“
Auf der Grundlage der Daten aus den Versuchsstandorten konzentrierte sich die erste Phase der Lösung auf die Analyse der Erkennung von Verstopfungen an Grubengittern. Dazu gehört auch die Entwicklung von KI-Tools zur Erkennung der Blockaden, mit dem Ziel, im Laufe der Zeit zu einer vollautomatischen KI-Lösung überzugehen.
Während des Entwicklungs- und Bereitstellungsprozesses haben Melbourne Water und IBM eng zusammengearbeitet, um sicherzustellen, dass die Maximo-Plattform ihre operativen Ziele erreicht. „Wenn wir Fragen hatten, hatten wir nie Probleme, Antworten zu bekommen“, sagt Riding. „Das Maß an Unterstützung, das wir von IBM erhalten, ist etwas, das wir anderswo nicht bekommen können.“
Reduzierung der Wartungszeit und mehr Nachhaltigkeit
Noch bevor Melbourne Water IoT-Inspektionskameras zur Überwachung von Versuchsstandorten installierte, wurde klar, 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 von Durchfluss oder Füllständen im Abfluss waren unerschwinglich“, sagt Riding. „Die Installation von IoT-Geräten ist eine viel geringere Kapitalinvestition.“
Nach dem Einsatz von IBM Maximo-Lösungen zur Umstellung von zeitbasierter Wartung auf zustandsorientierte Wartung will Melbourne Water den Einsatz der IoT-Technologie ausweiten. „In den nächsten 24 Monaten werden wir die Lücken schließen, in denen wir keine Steuerung und Überwachung auf SCADA-Ebene haben", sagt Kelly. „Unsere IoT-Geräte haben sich bei der Bereitstellung zusätzlicher Daten als sehr gut erwiesen, und es ist von großem Wert, dass diese Plattformen in der IBM Cloud liegen. Die Daten lassen sich leichter mit externen Organisationen teilen, statt dass es sich um eine intern fokussierte Lösung handelt.“
Derzeit verwenden die Mitarbeiter von Melbourne Water ein IBM Maximo-Dashboard zur Überwachung der Bilder, die von den an den Versuchsstandorten installierten Gitterrostkameras aufgenommen wurden, und es ist geplant, die Analysen in weitere Funktionen zu integrieren. „Wir sind gerade dabei, eine End-to-End-Lösung zu implementieren", sagt Riding. „KI wurde entwickelt, um Blockaden zu erkennen, sodass wir die KI-Klassifizierung mit Maximo verbinden und Arbeitsaufträge auslösen können."
Die nächste Phase des Einsatzes wird sich über die Teststandorte hinaus erstrecken und die Installation von Kameras an den kritischsten Standorten im Melbourne Water-Entwässerungsnetz umfassen. Da Kameras mehr Grubengitter überwachen und weniger Teams für Inspektionen vor Ort entsandt werden, erwartet Melbourne Water eine Einsparung von Tausenden von Personalstunden. 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-Netzwerk zur Erkennung von Schadstoffen und zur Entwicklung nachhaltigerer Wasserressourcen für eine wachsende Bevölkerung zu nutzen. Die Stadt hat eine Entsalzungsanlage gebaut, um die Süßwasservorräte aufzustocken und einen Puffer für den Bedarfsfall zu erhalten. „Wie können wir das ausgleichen, indem wir alternative Wasserquellen nutzen, beispielsweise Abwasser?“ sagt Reiten. „Wir können Regenwasser nutzen, es speichern und aufbereiten und es in Bereichen verwenden, in denen wir traditionell Trinkwasser verwenden, z. B. zur Bewässerung von Gärten.“
„Melbourne gilt seit Jahren als eine der lebenswertesten Städte der Welt“, sagt Kelly. „Durch die Integration des Wassermanagements mit unseren IBM Maximo- und IBM Cloud-Tools in den Bereichen Entwässerung, Erholung und natürliche Umwelt können wir uns auch in Zukunft darauf konzentrieren, Melbourne zu einer lebenswerteren Stadt zu machen.“
Melbourne Water (Link befindet sich außerhalb von ibm.com) ist seit über 130 Jahren in Betrieb und verwaltet alle Teile des Wasserkreislaufs, einschließlich der Bereitstellung von sauberem Trinkwasser, der Aufbereitung von Abwasser zur Rückgewinnung und Wiederverwendung dieser wertvollen Ressource, der Planung zur Verhinderung von Überschwemmungen und der Erhaltung aller 25.000 km von Melbournes Flüssen und Bächen. Melbourne Water beschäftigt über 1.100 Mitarbeiter und ist Eigentum der Regierung des Bundesstaates Victoria.
Rechtshinweise
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Hergestellt in den Vereinigten Staaten von Amerika, Juni 2022.
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