ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ ΣΤΗ ΔΕΥΑ ΛΑΡΙΣΑΣ»

Transcript

1 Τ.Ε.Ι. ΚΑΒΑΛΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΑΣ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ «ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ» ANALYSIS OF MODERN APPLICATIONS OF TELEMETRY METHOD IN ΔΕΥΑ OF LARISA Σπουδαστής Χαρίσης Χρήστος Α.Ε.Μ.: 4430 Επιβλέπουσα Καθηγήτρια: Κόγια Γρ. Φωτεινή Καβάλα, Μάιος 2013

2 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΞΩΦΥΛΛΟ... i ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ... ii ΠΙΝΑΚΕΣ... iv ΕΙΚΟΝΕΣ... vii ΠΕΡΙΛΗΨΗ... viii ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Εισαγωγή Σκοπός και αντικείμενο... 2 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 - ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΘΕΣΗΣ 2.1 Ποιότητα νερού παρακολούθηση θέσης Επιλογή θέσης παρακολούθησης Τύποι συστημάτων παρακολούθησης και ελέγχου Τύποι αισθητήρων Θερμοκρασία Αγωγιμότητα Μέτρηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε δύο διαστάσεις Πρόγραμμα επεξεργασίας δεδομένων υπαίθρου Διαλυμένο Οξυγόνο PH Θολερότητα Κριτήρια επιλογής οργάνων Επιλογή θέσης Τοποθέτηση αισθητήρων σε τομές ποταμών ii - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

3 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 - ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 3.1 Λειτουργικές απαιτήσεις συστήματος τηλεμετρίας Υποσύστημα Συλλογής Δεδομένων Υποσύστημα αποστολής στοιχείων στην βάση δεδομένων και έλεγχος ακεραιότητας τιμών Υποσύστημα Στατιστικών Στοιχείων και Υπολογισμών Υποσύστημα παρουσίασης δεδομένων και δημιουργίας αναφορών ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 - ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ 4.1 Φυσική Αρχιτεκτονική Απαιτήσεις σε εξοπλισμό πληροφορικής για το κέντρο ελέγχου Απαιτήσεις σε έτοιμο λογισμικό για το κέντρο ελέγχου Απαιτήσεις σε Δεδομένα και Θεματικούς χάρτες Απαιτήσεις σε σταθμούς μέτρησης Ασφάλεια Συστήματος Διαλειτουργικότητα ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 - ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 5.1 Εισαγωγή Φιλοσοφία λειτουργίας και διαχείρισης του συστήματος Όργανα τηλεέλεγχοι/τηλεχειρισμοί Κεντρικές Εγκαταστάσεις Δ.Ε.Υ.Α.Λ. και Δεξαμενές Μετρητικά Συστήματα και εσωτερικό Δίκτυο Δίκτυο Ελέγχου Διαρροών Κεντρικό Διαχειριστικό Σύστημα ( ΚΣΕ ) Γενική δομή Κεντρικού συστήματος ΚΣΕ και Θέσεων Γενική δομή Συστήματος Υποδοχής και Παρουσίασης Πληροφοριών iii - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

4 Συνολικό Σύστημα Τηλεμετρίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 - ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ 6.1 Τοπολογία Λειτουργίες ενός Τοπικού Σταθμού Τρόποι λειτουργίας ενός Τοπικού Σταθμού Λειτουργικές απαιτήσεις τοπικού σταθμού Λογισμικό Προδιαγραφές λειτουργίας Απαιτούμενος εξοπλισμός Προδιαγραφές Τηλεπικοινωνιακής Διασύνδεσης Συστήματος Περιγραφή τηλεπικοινωνιακού συστήματος Επικοινωνιακός εξοπλισμός Λογισμικό επικοινωνιών Κεντρικός Σταθμός Ελέγχου ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 - ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ 7.1 Συστήματα Αυτοματισμού Τεχνικοί κανονισμοί Πίνακας αυτοματισμού Τροφοδοτικό αδιάλειπτης λειτουργίας DC - UPS Πίνακας Ελέγχου και Διανομής Μεταλλικό κιβώτιο (pillar) Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής Τροφοδοτικό αδιάλειπτης λειτουργίας (UPS) του ΚΣΕ / ΠΣΕ Switching hubs και Δίκτυο ΚΣΕ SCADA Modem router GPRS iv - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

5 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΞΕΝΟΓΛΩΣΣΗ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ ΕΛΛΗΝΙΚΗ INTERNET v - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

6 ΠΙΝΑΚΕΣ Πίνακας Πίνακας Πίνακας Πίνακας vi - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

7 ΕΙΚΟΝΕΣ Εικόνα 2.1: ΠΡΩΤΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ... 6 Εικόνα 2.2: ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ... 7 Εικόνα 2.3: ΤΡΙΤΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ... 8 Εικόνα 2.4: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Εικόνα 2.5: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ Εικόνα 2.6: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΔΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ Εικόνα 2.7: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ PH Εικόνα 2.8: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΘΟΛΕΡΟΤΗΤΑΣ vii - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

8 Περίληψη Η Δημόσια Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης Λάρισας αναπτύσσει ένα σχέδιο διαχείρισης από απόσταση για το νερό, τα απόβλητα και τις κατακρημνίσεις και η εφαρμογή του στην περιοχή αυτή θεωρείται πρωτοποριακή για την Ελλάδα. Μετά τη χρηματοδότηση με 1,330,814 Euro ξεκίνησε η υλοποίησή του. Στην παρούσα Πτυχιακή Εργασία παρουσιάζεται το σύστημα Τηλεμετρίας της ΔΕΥΑΛ και αναλύεται πως με την Τηλεμετρία είναι δυνατόν να ελεγχθεί και να πιστοποιηθεί από απόσταση η ποιότητα των υδάτων της περιοχής. Αποτέλεσμα του σχεδίου αυτού είναι η επί εικοσιτετραώρου βάσης παροχή υψηλής ποιότητας νερού στην πόλη και η εξοικονόμηση νερού και ενέργειας. Abstract ΔΕΥΑΛ develops an ambitious plan to implement the remote monitoring system - remote control and automation for water - sewage and stormwater and its application in this area is considered as a pilot and pioneer for all over Greece. The funding with 1,330,814 Euro has been secured from the 2nd Cohesion and began the process of auctioning. In this project work is presented the telemetry system of ΔΕΥΑΛ and it is analyzed how with the completion of the implementation and operation of the Telemetry System and Automation, are augmented measures to ensure the proper and safe management of the network, continuing the smooth, highquality water to the city for 24 hours and saving water and energy. 1 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

9 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 - ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.1 Εισαγωγή Ο υπολογισμός της ποσότητας των βροχοπτώσεων είναι η βασική προϋπόθεση για την επιστήμη της υδρολογίας καθώς είναι η βασική πληροφορία για πάρα πολλές υδρολογικές διαδικασίες. Επικρατεί η άποψη ότι τα μοντέλα απορροής έχουν φτάσει σε υψηλό επίπεδο θεωρητικής θεμελίωσης και κατ' επέκταση θα πρέπει να δοθεί μεγάλη έμφαση στην βελτίωση της ποσοτικής εκτίμησης της βροχής, δηλαδή του βασικού στοιχείου στα διάφορα υδρολογικά μοντέλα. Η νέα αυτή τεχνική εκτίμησης της βροχής στην οποία έχει δοθεί μεγάλη σημασία στην σύγχρονη εποχή έχει σαν βάση την χρήση του μετεωρολογικού ραντάρ. Το μετεωρολογικό ραντάρ σε συνδυασμό με την λειτουργία αυτόματων τηλεμετρικών σταθμών αποτελούν μια τεχνολογική πλατφόρμα πάνω στην οποία βασίζονται τα υδρολογικά μοντέλα για την διάγνωση και πρόβλεψη ακραίων καιρικών φαινομένων όπως καταιγίδες και πλημμύρες. Η τεχνολογία του μετεωρολογικού ραντάρ για παρατηρήσεις έχει κερδίσει σημαντικό έδαφος στην υδρολογική κοινότητα και ειδικά για υδρολογικές εφαρμογές πραγματικού χρόνου. Επιτρέπει υψηλή ανάλυση ως προς τον χρόνο και τον χώρο δίνοντας την δυνατότητα μιας ποσοτικής εκτίμησης της βροχόπτωσης καθώς επίσης και την χωρική και χρονική κατανομή της. Η μέθοδος μέτρησης των βροχοπτώσεων είναι μια τηλεμετρική μέθοδο με συνέπεια για την ρύθμιση του ραντάρ να χρειάζεται ένα δίκτυο βροχογράφων. Έχει αναφερθεί επιστημονικά ότι δεν υπάρχει περίπτωση αντικατάστασης την βροχογράφων από το ραντάρ αλλά η παρουσία του είναι αλληλένδετη με την ύπαρξη βροχογράφων για να βελτιωθεί η εκτίμηση της μέσης επιφάνειας βροχής. Όταν τα δεδομένα του δικτύου αυτού είναι 2 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

10 απαλλαγμένα από σφάλματα τότε μας δίνουν την δυνατότητα να προβλέψουμε έγκαιρα τις πλημμύρες και τα ακραία καιρικά φαινόμενα που έχουν να κάνουν με το ποσό βροχόπτωσης. Για την μετατροπή της μετρούμενης επιστρεφόμενης ισχύος σε ρυθμό βροχόπτωσης, απαιτείται η χρήση της Z R εκθετικής σχέσης η οποία είναι συνάρτηση της κατανομής των υδροσταγονιδίων. Με βάση όσα αναφέρθηκαν εκτός από την δυνατότητα παρακολούθησης και διαχείρισης των υδάτινων αποθεμάτων στους ταμιευτήρες συλλογής, έχουμε και την δυνατότητα της πρόβλεψης και την κινητοποίηση των αρμόδιων φορέων για την πρόβλεψη πλημμύρων σε περιοχές που υποφέρουν και έχουν μεγάλο κίνδυνο από αυτές. (Baltas and Mimikou, 1995) 1.2 Σκοπός και αντικείμενο Σκοπός της παρούσης εργασίας είναι να παρουσιαστούν οι εφαρμογές της τηλεμετρικής μεθόδου, να αναλυθούν οι εφαρμογές που συναντούμε σήμερα και να δοθεί έμφαση σε σχέση με τη διαχείριση των υδάτινων πόρων πως μας βοηθούν να παρακολουθήσουμε και να προβλέψουμε, ώστε να έχουμε μια πιο σωστή διαχείριση, στο μεγαλύτερο και πιο απαραίτητο αγαθό για τον άνθρωπο, το νερό. Κάτι ανάλογο προβλημάτισε και έκανε τους ανθρώπους στην Δημοτική Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης της Λάρισας να κάνουν χρήση αυτών των μεθόδων, ώστε να καλυτερέψουν την ζωή όσων ζουν στην περιοχή της Λάρισας και κατ'επέκταση και των γειτονικών περιοχών. Στην Θεσσαλία υπάρχει πρόβλημα με τους υδάτινους πόρους γενικότερα. Αυτό οφείλεται κυρίως στην εντατική καλλιέργεια υδροβόρων ειδών, υπάρχει μια ανισοκατανομή των επιφανειακών υδάτινων πόρων και αναγκών, στην ανεπαρκή αξιοποίηση του επιφανειακού υδατικού δυναμικού, στην κάλυψη αναγκών από μεγάλο αριθμό γεωτρήσεων με αποτέλεσμα την υπεράντληση των υπόγειων υδάτων και την υποβάθμιση του υπόγειου ορίζοντα. Η εξάντληση των αποθεμάτων νερού καθώς και η αύξηση της 3 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

11 ζήτησης δημιουργούν την ανάγκη μιας πιο σωστής και πιο ποιοτικής διαχείρισης των υδάτινων πόρων καθώς και η βελτιοποίηση της ποιότητας αυτών. 'Όπως συμβαίνει με την ποσότητα του νερού το ίδιο συμβαίνει και με την ποιότητα. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα την μέτρηση όλων εκείνων των παραμέτρων ώστε να χαρακτηριστεί η μεταβλητότητα της ποιότητάς του. Ένα όργανο που εκτελεί τέτοιου είδους μετρήσεις ονομάζεται καταγραφέας ποιότητας ύδατος. Οι καταγραφείς έχουν αισθητήρες και συστήματα καταγραφής για την μέτρηση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του νερού σε καθορισμένα χρονικά διαστήματα και σε συγκεκριμένες θέσεις. Η παρακολούθηση αυτή δίνει την δυνατότητα μιας συνεχούς παρακολούθησης των ιδιοτήτων του νερού οι οποίες μέσω τηλεμετρίας μπορούν να οδηγήσουν σε έγκυρη πληροφόρηση των εργαστηρίων ανάλυσης. Επίσης μας δίνει την δυνατότητα η παρακολούθηση αυτή να έχουμε μια πιο πλήρη εικόνα των μικροβιακών φορτίων του νερού. Η σύγχρονη τεχνολογία τόσο στους αισθητήρες όσο και σε άλλα όργανα μέτρησης οδήγησε στην λήψη περισσότερων παραμέτρων από αυτές που παίρναμε στο παρελθόν με εξαιρετική ακρίβεια. Στην συνέχεια θα αναλυθούν βασικά χαρακτηριστικά για την εφαρμογή της τηλεμετρίας στην ποιοτική ανάλυση των υδάτων και των διάφορων βασικών στοιχείων που παίζουν σημαντικό ρόλο ενώ στην συνέχεια θα αναλυθεί και η μέτρηση και ο έλεγχος των ποσοτήτων νερού με βάση τα διάφορα συστήματα που υπάρχουν σήμερα (Βασιλειαδης, 2012 ). 4 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

12 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΠΑΡΑΚΟΛΟΥΘΗΣΗ ΘΕΣΗΣ 2.1 Ποιότητα νερού παρακολούθηση θέσης Φυσικοχημικές μετρήσεις σε υδάτινο περιβάλλον μπορεί να πραγματοποιηθούν σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα τέτοια ώστε να επιτρέπουν την συνεχόμενη καταγραφή της ποιότητας στην περιοχή που μας ενδιαφέρει. Πιο σημαντικοί παράγοντες για την διαδικασία αυτή αποτελούν η επιλογή της θέσης και ο τύπος των αισθητήρων. Συχνά όμως ο τύπος του αισθητήρα καθορίζει και την επιλογή της τελικής θέσης, την ακριβή τοποθεσία των αισθητήρων στο ρεύμα, την χρησιμότητα των μετρήσεων επί τόπου και τον σκοπό της συνεχούς παρακολούθησης της ποιότητας. (Σακκάς,2004 ) 2.2 Επιλογή θέσης παρακολούθησης Τα στοιχεία που περιλαμβάνει η ποιοτική παρακολούθηση του νερού και τα οποία είναι αλληλένδετα μεταξύ τους είναι ο σκοπός της συλλογής δεδομένων, ο τύπος της εγκατάστασης, ο τύπος των αισθητήρων που χρησιμοποιούνται για την συλλογή στοιχείων και ο τύπος των ειδικών αισθητήρων που απαιτούνται για πιο λεπτομερή και αξιόπιστη καταγραφή. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται ως επί τω πλείστων είναι αισθητήρες θερμοκρασίας, αγωγιμότητας, διαλυμένου οξυγόνου, ph και θολερότητας. Οι αισθητήρες που κυκλοφορούν στην αγορά έχουν την δυνατότητα να μετρήσουν το δυναμικό οξειδοαναγωγής, τη στάθμη του 5 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

13 υπεδάφειου νερού, την αλατότητα και την παρουσία νιτρικών, αμμωνίας, χλωριόντων και χλωροφύλλης. ( Σακκάς,2004 ) 2.3 Τύποι συστημάτων παρακολούθησης και ελέγχου Γενικά χρησιμοποιούνται τρεις τύποι οργάνων για την παρακολούθηση της ποιότητας του νερού. Στην πρώτη περίπτωση αισθητήρων γίνεται η ροή μέσα από το σύστημα αυτό με την βοήθεια αντλίας και οι αισθητήρες είναι τοποθετημένοι κατά τέτοιο τρόπο ώστε να προστατεύονται από φυσικές καταστροφές. Στην δεύτερη περίπτωση αισθητήρων έχουμε επί τόπου μετρήσεις με το σύστημα αισθητήρων. Στην τρίτη και τελευταία περίπτωση έχουμε αισθητήρα με ενσωματωμένο σύστημα καταγραφής και δεν απαιτεί εξωτερική πηγή αλλά είναι για επί τόπου μετρήσεις στον χώρο έρευνας και συλλογής στοιχείων. Κάθε τύπος έχει και τόσο πλεονεκτήματα όσο και μειονεκτήματα. (Σακκάς, 2004 ) 6 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

14 Εικόνα 2.1: ΠΡΩΤΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 7 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

15 Εικόνα 2.2: ΔΕΥΤΕΡΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 8 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

16 Εικόνα 2.3: ΤΡΙΤΟΣ ΤΥΠΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 9 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

17 Τα πλεονεκτήματα του πρώτου συστήματος είναι ότι μπορεί να καλυφθεί με χλωριόντα για να μειωθεί η επίστρωση ρύπων, μπορεί να προστατευθεί από εξωτερικά χτυπήματα και τέλος η βαθμονόμηση των μετρητικών συστημάτων και των αισθητήρων τους μπορούν να πραγματοποιηθούν εντός του χώρου λειτουργίας του. Τα μειονεκτήματά του είναι ότι χρειάζεται απαραίτητα 120V εναλλασσόμενο ρεύμα, έχει μεγάλο κόστος στην εγκατάσταση συστημάτων, οι αντλίες φράζουν στα ρεύματα με την επικάλυψη ρίπων, υπάρχει κίνδυνος ηλεκτροπληξίας οπότε χρειάζεται προστασία, οι αντλίες μπορούν να φθαρούν από οξέα που περιέχονται σε μολυσμένα ύδατα, απαιτείται τακτική συντήρηση όλων των εξαρτημάτων και τέλος η άντληση μπορεί να προξενήσει αλλαγές στην ποιότητα του νερού. Τα πλεονεκτήματα του δεύτερου συστήματος είναι ότι δεν χρειάζεται ρεύμα για την άντληση νερού, είναι δυνατή η εφαρμογή σε απομακρυσμένες περιοχές, χρειάζονται μικρότερες θέσεις εγκατάστασης, η συντήρηση των αντλιών δεν είναι απαραίτητη και παρέχεται προστασία των αισθητήρων από συνθήκες παγετού. Τα μειονεκτήματα του συστήματος αυτού είναι ότι οι ευαίσθητοι αισθητήρες έχουν κίνδυνο να καταστραφούν, δεν έχουμε την δυνατότητα για πλήρη έλεγχο της επίστρωσης ανεπιθύμητων ουσιών, η συντήρηση των αισθητήρων κατά την διάρκεια λειτουργίας είναι δύσκολη και τέλος οι αισθητήρες είναι ευαίσθητοι σε μετακινούμενες μάζες όπως για παράδειγμα κορμοί δέντρων κ.ο.κ. Το τρίτο σύστημα παρακολούθησης των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού συνδυάζει τους αισθητήρες και το σύστημα καταγραφής εντός ενός εξωτερικού περιβλήματος που δεν απαιτεί εξωτερική πηγή. Τα πλεονεκτήματα του συστήματος αυτού είναι ότι έχουμε ευελιξία στην επιλογή θέσης, προστασία από εξωτερικά χτυπήματα και δεν έχουμε τέλος, ηλεκτρικά προβλήματα. Τα μειονεκτήματα ενός τέτοιου συστήματος είναι ότι αν τελειώσουν οι 10 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

18 μπαταρίες τα δεδομένα χάνονται, η κατάσταση μπορεί να αξιολογηθεί μόνο με επίσκεψη στον χώρο έρευνας, ισχυρά ρεύματα νερού μπορούν να μετατοπίσουν τον εξοπλισμό, οι αισθητήρες μπορούν να χτυπηθούν από μεγάλες κινούμενες μάζες, η συντήρηση των αισθητήρων είναι δύσκολη, απαιτείται περιοδικός έλεγχος για την λειτουργία του συστήματος και τα δεδομένα είναι διαθέσιμα μόνο κατά την επίσκεψη στον χώρο έρευνας. ( Πλιάκας Φ., Διαμαντής Ι., Πεταλάς Χ., 1999 ) 2.4 Τύποι αισθητήρων Οι συχνότεροι χρησιμοποιούμενοι αισθητήρες μέτρησης των φυσικοχημικών ιδιοτήτων του νερού που μπορεί κανείς να βρει στην αγορά ποικίλουν αλλά πέντε είναι οι βασικότεροι και αναλύονται στην συνέχεια Θερμοκρασία Η θερμοκρασία επηρεάζει την πυκνότητα του νερού, την διαλυτότητα των συστατικών σε αυτό, το ph, την αγωγιμότητα στον ρυθμό των χημικών αντιδράσεων και την βιολογική δράση που αναπτύσσεται στο νερό. Η θερμοκρασία συνήθως και για λόγους ακρίβειας μετριέται στην κλίμακα των βαθμών Κελσίου. Οι αισθητήρες μετρούν την θερμοκρασία με ένα θερμιστόρ, το οποίο στην ουσία είναι ένα ημιαγώγιμο υλικό με αντιστάσεις οι οποίες αλλάζουν με την θερμοκρασία. Το θερμιστόρ είναι όργανο αξιόπιστο, έχει μεγάλη ακρίβεια και αξιοπιστία και απαιτεί πολύ μικρή τεχνική υποστήριξη, το κόστος του δε είναι πολύ μικρό. Τα πιο σύγχρονα θερμιστόρ μετρούν θερμοκρασία με απόκλιση 0,1 βαθμών Κελσίου ενώ η ακρίβεια καταγραφής είναι της τάξης των 0,5 βαθμών και αυτό για τον λόγο ότι τοποθετείται σε ένα χώρο που μπορεί να μην είναι αντιπροσωπευτικό του χώρου εκτέλεσης της 11 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

19 μέτρησης. ( Radtkten,Danis 1998) Εικόνα 2.4: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ Αγωγιμότητα Αγωγιμότητα είναι η μέτρηση της ικανότητας του νερού να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα και είναι συνάρτηση των ποσοτήτων των διαφόρων ουσιών που είναι διαλυμένες στο νερό. Όσο αυξάνεται η συγκέντρωση των διαλυμένων ιόντων, τόσο αυξάνει και η αγωγιμότητα του νερού. Η συνεχής καταγραφή της αγωγιμότητας μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε συνδυασμό με χημικές αναλύσεις που έχουν γίνει στο σημείο έρευνας για να υπολογιστούν τα φυσικοχημικά χαρακτηριστικά της περιοχής έρευνας. (Cliffton and Gillion,1989) Για τις μετρήσεις αυτού του είδους υπάρχουν δυο τύποι αισθητήρων. Οι αισθητήρες με ηλεκτρόδια και αυτοί χωρίς ηλεκτρόδια. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται για συνεχή μέτρηση των ποιοτικών χαρακτηριστικών του νερού, έχουν ηλεκτρόδια ώστε να είναι δυνατή η επιλογή καταγραφής αγωγιμοτήτων που βρίσκονται μέσα στο αναμενόμενο διάστημα που κυμαίνονται οι αγωγιμότητες στον χώρο έρευνας. Όλα τα νέα συστήματα είναι 12 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

20 σχεδιασμένα για μετρήσεις που κυμαίνονται από 100 έως 2000 μs/cm στους 25C. Γενικά τα όργανα μέτρησης αγωγιμότητας είναι αξιόπιστα και ακριβή αλλά είναι ευαίσθητα στην διάβρωση από τον συνδυασμό δράσης υδρόβιων οργανισμών και ιζημάτων. (Cliffton and Gillion,1989) Εικόνα 2.5: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΑΓΩΓΙΜΟΤΗΤΑΣ Μέτρηση ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε δύο διαστάσεις Οι ενόργανες μετρήσεις της ηλεκτρικής αγωγιμότητας σε δύο διαστάσεις γίνονται εφαρμόζοντας την γεωηλεκτρική τομογραφία. Η γεωηλεκτρική τομογραφία αναφέρεται στις μετρήσεις της φαινόμενης ηλεκτρικής αντίστασης του υπεδάφους. Θεωρείται ως συνδυασμός των τεχνικών μετρήσεων της όδευσης και της βυθοσκόπησης. Πιο συγκεκριμένα η ηλεκτρική τομογραφία μπορεί να περιγραφεί σαν μια σειρά από συνεχόμενες ηλεκτρικές βυθοσκοπήσεις κατά μήκος της γραμμής έρευνας ή σαν μια σειρά από οδεύσεις πάνω από την ίδια την περιοχή με διαδοχικά αυξανόμενες αποστάσεις ηλεκτροδίων. Έτσι, επιτυγχάνουμε την λήψη πληροφορίας τόσο για την κατακόρυφη όσο και για την οριζόντια μεταβολή της ειδικής ηλεκτρικής αντίστασης στην περιοχή μελέτης και με τον τρόπο αυτό έχουμε μια πληρέστερη εικόνα του υπεδάφους. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά της μεθόδου αυτής, σε σύγκριση 13 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

21 πάντα με άλλες τεχνικές, είναι ότι λαμβάνεται ένας αρκετά μεγάλος αριθμός μετρήσεων. Παράλληλα όμως, λόγω του μεγάλου αριθμού τους, οι μετρήσεις είναι δύσκολο να ληφθούν με χειροκίνητη αλλαγή ηλεκτροδίων και για τον λόγο αυτό χρησιμοποιούνται συστήματα αυτοματοποιημένων πολυπλεκτών. Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί ότι η χρήση αυτών των οργάνων αυξάνει αναπόφευκτα το κόστος εφαρμογής της μεθόδου. (Cliffton and Gillion,1989) Πρόγραμμα επεξεργασίας δεδομένων υπαίθρου Για να ερμηνεύσουμε τα γεωηλεκτρικά δεδομένα χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα RES2DINV, πρόγραμμα RES2DINV: Η επίλυση του ευθέως προβλήματος έγινε με την μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών (Mufti 1976, Dey and Morrison 1979a,b). Ο Ιακωβιανός πίνακας υπολογίστηκε για τις πρώτες τέσσερις επαναλήψεις και στην συνέχεια έγινε ανανέωση των τιμών με την μέθοδο Quasi Newton, (Loke and Barker 1996a), έως το τέλος της διαδικασίας αντιστροφής. Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος της εξομαλυσμένης αντιστροφής αλλά και η μέθοδος της σταθερής αντιστροφής. Λόγω του ότι στην μελετούμενη περιοχή οι τιμές των αντιστάσεων μεταβάλλονται απότομα, η μέθοδος της σταθερής αντιστροφής έδωσε καλύτερα αποτελέσματα Διαλυμένο Οξυγόνο Η συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου στην επιφάνεια του νερού εξαρτάται από τον ατμοσφαιρικό αερισμό και την φωτοσυνθετική δραστηριότητα των υδρόβιων οργανισμών. (Radtke, White, 1998). Η διακύμανση του διαλυμένου οξυγόνου στην επιφάνεια του νερού τυπικά μεταβάλλεται από 2 έως 10 milligrams ανά λίτρο στους 20C. Η ποσότητα για 100% κορεσμό σε διαλυμένο οξυγόνο μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας και αυξάνεται με την αύξηση της ατμοσφαιρικής πίεσης. Περιπτώσεις με ιδιαίτερα αυξημένο το ποσοστό κορεσμένου οξυγόνου συνήθως σχετίζονται με αυξημένη παραγωγή οξυγόνου απο την φωτοσύνθεση των υδρόβιων οργανισμών. Το διαλυμένο οξυγόνο μπορεί να 14 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

22 αφαιρεθεί με αντιδράσεις ανόργανης οξείδωσης ή από βιολογικές και χημικές μεθόδους οι οποίες καταναλώνουν διαλυμένες αποθέσεις ή αποθέσεις οργανικών υλικών. Η τεχνική που είναι ευρέως γνωστή για την μέτρηση της συγκέντρωσης διαλυμένου οξυγόνου είναι η αμπερομετρική μέθοδος, η οποία μετράει το διαλυμένο οξυγόνο με αισθητήρες μεμβράνης που μετράνε την θερμοκρασία. Οι αισθητήρες αυτοί ενώ έχουν μεγάλη ακρίβεια είναι ευαίσθητοι στις μεταβολές της θερμοκρασίας και της ταχύτητας ροής του νερού. Εξαιτίας της διαπερατότητας της μεμβράνης, η διαλυτότητα του οξυγόνου στο νερό είναι ανάλογη της θερμοκρασίας, είναι πολύ σημαντικό οι αισθητήρες να είναι βαθμονομημένοι με την θερμοκρασία. (Cliffton and Gillion,1989 ) Εικόνα 2.6: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ ΔΙΑΛΥΜΕΝΟΥ ΟΞΥΓΟΝΟΥ PH Το ph ενός διαλύματος είναι η μέτρηση της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου. Ειδικότερα το ph είναι η μέτρηση του αρνητικού δεκαδικού λογαρίθμου των ιόντων υδρογόνου σε ένα διάλυμα σε γραμμομόρια ανά λίτρο. Η ηλεκτρομετρική μέθοδος μέτρησης του ph χρησιμοποιεί ένα ηλεκτρόδιο ιόντων υδρογόνου που συνήθως χρησιμοποιείται με αισθητήρες 15 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

23 ph για συνεχή μέτρηση ποιότητας νερού. Οι αισθητήρες που χρησιμοποιούνται σε υδάτινο περιβάλλον είναι αδιάβροχα ηλεκτρόδια και πρωτονικά τα οποία είναι γεμάτα με υδατικό διάλυμα με ουδέτερο ph. Ένα επιχαλκωμένο καλώδιο βυθίζεται εντός γυάλινου δοχείου που περιέχει το ουδέτερο διάλυμα και αποτελεί το ηλεκτρόδιο αναφοράς. Τα πρωτόνια αλληλεπιδρούν και στα δύο μέρη του γυάλινου δοχείου επιλεκτικά με το γυαλί δημιουργώντας μια εξωτερική βαθμίδα δυναμικού εγκάρσια της εξωτερικής γυάλινης μεμβράνης. Εντός του ηλεκτροδίου η συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου είναι σταθερή η εξωτερική διαφορά δυναμικού είναι ανάλογη του ph του διαλύματος. Η ακρίβεια μέτρησης είναι της τάξης των 0,2 μονάδων. Οι αισθητήρες παρουσιάζουν μεγάλη συνέπεια στην φθορά και στην μόλυνση. ( Cliffton and Gillion,1989 ) Εικόνα 2.7: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΜΕΤΡΗΣΗΣ PH Θολερότητα Κατά την μέτρηση της θολερότητας, ο αισθητήρας εκπέμπει μια κατευθυνόμενη ακτίνα φωτός μέσα στο δείγμα νερού και κατόπιν υπολογίζεται η σκέδαση που έχει επέλθει στην ακτίνα από τα αιωρούμενα σωματίδια του δοχείου ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

24 Η θολερότητα επηρεάζεται από το μέγεθος των κόκκων, το μέγεθος των φυσαλίδων, την ροή των απορριμμάτων και άλλων σωματιδίων του νερού τα οποία συλλέγονται πάνω ή κοντά στον οπτικό αισθητήρα κατά την συλλογή δεδομένων. Η θερμοκρασία δεν επιδρά σε μεγάλο βαθμό ενώ το λογισμικό των νέων αισθητήρων εξασφαλίζει διόρθωση λόγω μεταβολών της θερμοκρασίας. (Cliffton and Gillion,1989) Εικόνα 2.8: ΑΙΣΘΗΤΗΡΑΣ ΘΟΛΕΡΟΤΗΤΑΣ Κριτήρια επιλογής οργάνων Η λεπτομερής αξιολόγηση είναι βασική προϋπόθεση για την σωστή και όσο το δυνατό πληρέστερη μελέτη των υδρολογικών και φυσικοχημικών ιδιοτήτων του νερού σε συνθήκες περιβάλλοντος. Το Ινστιτούτο Γεωλογικών και Μεταλλευτικών Ερευνών των Η.Π.Α. έχει θεσπίσει υπηρεσία Τεχνικού 17 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

25 ελέγχου των υδρολογικών οργάνων παρατήρησης που σκοπό έχει να ελέγχει την λειτουργικότητα των οργάνων παρατήρησης, την ακρίβεια μέτρησης αυτών και αφού κάνει όλους τους προαπαιτούμενους ελέγχους να συνάψει ένα εγχειρίδιο ορθής χρήσης αυτών. (Radtke, White,1998) Επιλογή θέσης Η επιλογή της θέσης που θα γίνει η μέτρηση για την ποιότητα του νερού έχει σχέση με τον σκοπό που γίνεται όσο και με τον σκοπό που θα γίνουν οι μετρήσεις και με την ποιότητα του νερού που θέλουμε να πάρουμε. Τα χαρακτηριστικά των ποταμών και η ακρίβεια που επιθυμούμε στις μετρήσεις καθορίζουν την θέση τοποθέτησης του συστήματος καταγραφής δεδομένων. Μια πιο λεπτομερή ανάλυση των στοιχείων καταγραφής περιλαμβάνει και μια πιο εκτενέστερη σχεδίαση της θέσης τοποθέτησης και εγκατάστασης του συστήματος καταγραφής. Συνήθως μεγάλα ρεύματα και ποτάμια είναι πιο εύκολο να μετρηθούν καλύτερα, τοποθετώντας τους αισθητήρες στην θεμελίωση μιας γέφυρας όπου η ασφάλεια και άλλες προϋποθέσεις είναι δυνατόν να ελαττωθούν ή να εκλείψουν εντελώς. Η επιλογή της θέσης επίσης τις περισσότερες φορές γίνεται με κριτήριο τον τόπο που εκφορτίζονται τα επιφανειακά ύδατα καθώς επίσης και τον τόπο που παρουσιάζονται οι πιο ομοιόμορφες συνθήκες. (Βενιέρης Ιάκωβος, 2003) Τοποθέτηση αισθητήρων σε τομές ποταμών Στην εκβολή ενός ποταμού υπάρχει η απαίτηση για συλλογή σημειακών δεδομένων, ενώ σε μεγάλα ποτάμια με αυξημένες ροές υπάρχει απαίτηση τοποθέτησης του συστήματος καταγραφής δεδομένων στο πιο αντιπροσωπευτικό σημείο τους. Για την πιο ορθή εγκατάσταση του οργάνου παρακολούθησης 18 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

26 απαιτείται η μελέτη μεταβλητότητας της κατακόρυφης τομής του ποταμού με σκοπό να βρεθούν αν ο αισθητήρας πρώτον τοποθετήθηκε στην αντιπροσωπευτικότερη θέση και δεύτερον αν πρέπει να εφαρμόσουμε διαδικασίες διόρθωσης της τομής με στόχο την αναγωγή των μετρήσεων. Λόγω της απαίτησης για την ανάμιξη των υπό έρευνα στοιχείων κατά μήκος και βάθος στην κατακόρυφη τομή του ποταμού που θα πάρουμε τις μετρήσεις, εκτελούνται κατ ελάχιστον δύο μετρήσεις σε διαφορετικό βάθος σε όλες τις κατακόρυφες τομές. Για τα συστήματα παρακολούθησης που η λειτουργία τους δεν περιορίζεται και λειτουργούν σε βάθος χρόνου απαιτούνται τουλάχιστον έξι μετρήσεις σε κατακόρυφες τομές με σκοπό να εντοπίσουμε μεταβολές στις συνθήκες ροής που επιδρούν εποχικά. (Cliffton and Gillion,1989) 19 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

27 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΣΥΣΤΗΜΑ ΣΥΛΛΟΓΗΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ 3.1 Λειτουργικές απαιτήσεις συστήματος τηλεμετρίας Το σύνολο των πληροφοριών του συστήματος καταγραφής μετρήσεων θα παρέχεται μέσω ενός ειδικά σχεδιασμένου πληροφοριακού συστήματος το οποίο θα αποτελεί μια βασική πλατφόρμα διαχείρισης πληροφορίας με απώτερο σκοπό την εύκολη πιστοποίηση, την ανεύρεση, την απόκτηση, την επεξεργασία και την προβολή των δεδομένων καταγραφής και μετρήσεων. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί Σχεσιακές Βάσεις Δεδομένων (RBDMS) προκειμένου η ανάκτηση της πληροφορίας να είναι αξιόπιστη και γρήγορη. Το RBDMS θα πρέπει να είναι συμβατό με τα πρότυπα ανάπτυξης τέτοιων συστημάτων ώστε να εξασφαλίζεται η επεκτασιμότητα και η διαλειτουργικότητά του. Το σύστημα αυτό χρησιμοποιεί προηγμένες τεχνικές διαχείρισης βάσεων δεδομένων και επικουρικά Γεωγραφικών Πληροφοριακών Συστημάτων (web GIS ) για την αναζήτηση και παρουσίαση της πληροφορίας. Το τελικό προϊόν χρήσης δηλαδή η διαδικτυακή πύλη (portal ) παρέχει στους χρήστες του την πληροφορία που τους ενδιαφέρει καθώς επίσης και λειτουργίες απεικόνισης και προβολής των δεδομένων, είτε μέσω του Γεωγραφικού Συστήματος Πληροφοριών (ΓΣΠ), είτε μέσω του σχετιζόμενου δικτυακού τόπου και της δυνατότητας ασύρματης επικοινωνίας (SMS). Τα δεδομένα χωρίζονται σε διακριτές οντότητες μέσα στην βάση δεδομένων και δημιουργούνται οι κατάλληλοι δείκτες ώστε να εξασφαλίζεται η ακεραιότητά τους. Εκτός από τα δεδομένα το σύστημα περιλαμβάνει και τρεις βασικές ομάδες κώδικα. Στην πρώτη ομάδα περιλαμβάνονται modules 20 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

28 διαχείρισης δεδομένων εσωτερικών στο RDBMS. Στην δεύτερη περιλαμβάνονται modules διαχείρισης περιεχομένου της διαδικτυακής πύλης ενώ στην τρίτη ομάδα έχουμε modules διαχείρισης δεδομένων εξωτερικά και διαχείρισης παραγωγής στατιστικών και αναφορών καθώς και ειδοποιήσεων (alerts) μέσα από συγκεκριμένες αλληλουχίες γεγονότων. Η αρχιτεκτονική του συστήματος υλοποίησης και προγραμματισμού κώδικα ακολουθεί τα σύγχρονα πρότυπα ανάπτυξης κώδικα και ασφάλειας βάσεων δεδομένων. Το Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα και η ανάπτυξη του λογισμικού αποτελείται από τα εξής φυσικά υποσυστήματα : Υποσύστημα Συλλογής Δεδομένων Υποσύστημα αποστολής στοιχείων στην βάση δεδομένων και τον έλεγχο της ακεραιότητας των δεδομένων αυτών Υποσύστημα στατιστικών στοιχείων και υπολογισμών Υποσύστημα παρουσίασης δεδομένων και δημιουργίας αναφορών Το σχεδιάγραμμα που ακολουθεί μας δίνει μια περιγραφή της διασύνδεσης των υποσυστημάτων ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

29 Υπολ Μετρή ογισμ σεις οί ΥΠΟΣΥΣΤ ΥΠΟΣΥΣΤ. ΥΠΟΣΥΣΤ ΥΠΟΣΥΣΤ Έλεγχος Παραγωγή Οργάνωση. 4 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕ Δεδομένω αποτελεσμ ΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ Εισαγωγή ν με βάση άτων και Δεδομένω δεδομένω Έλεγχος με - Αναφορές ΠΡΟΛΗΨΗΣ τιμές στατιστικώ ν και ν σε τιμές ΦΥΣΙΚΩΝ αναφοράς ν δεικτών. αναφορών ψηφιακή βαθμονόμη ΚΑΤΑΣΤΡΟΦΩΝ Σχεδιάγραμμα μορφή σης των ΚΑΙ 3.1: Σύστημα πρόληψης φυσικών καταστροφών στο οργάνων ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ σύστημα μέτρησης ΥΔΑΤΙΝΩΝ ΠΟΡΩΝ 3.2 Υποσύστημα Συλλογής Δεδομένων Το υποσύστημα αυτό αποσκοπεί στην συγκέντρωση των στοιχείων στον κεντρικό διακομιστή. Η επικοινωνία με τα όργανα μέτρησης γίνεται χρησιμοποιώντας τα πρωτόκολλα επικοινωνίας GPRS τα οποία εξασφαλίζουν την συλλογή των στοιχείων κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες. Το υποσύστημα αυτό συλλέγει αυτόματα μετρήσεις από όλο το δίκτυο των σταθμών. Η αποστολή των στοιχείων των οργάνων μέτρησης βασίζεται στην χρήση ενός ειδικά σχεδιασμένου modem για τηλεμετρικές διατάξεις βασισμένες σε μετάδοση δεδομένων μέσω κινητής τηλεφωνίας. Το modem πρέπει να είναι απολύτως συμβατό και με τα τρία δίκτυα κινητής τηλεφωνίας που υπάρχουν αυτή την στιγμή στην χώρα μας. Το είδος των αισθητηρίων και οι μονάδες μέτρησης των θα μπορεί να είναι οποιουδήποτε είδους. Ο κάθε σταθμός μπορεί να είναι όμοιος είτε διαφορετικός σε σχέση με έναν άλλον αλλά πρέπει να έχει διαφορετικό τρόπο επικοινωνίας. Ο χειριστής δε, πρέπει να έχει την δυνατότητα κλήσης μεμονωμένων σταθμών ή ομάδων σταθμών. Το λογισμικό έχει την δυνατότητα λήψης και παρουσίασης δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και χωρίς την 22 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

30 επίδραση στην διαδικασία καταγραφής των μετρήσεων. Το λογισμικό αυτόματα ανιχνεύει προβλήματα σύνδεσης με τους σταθμούς, προβλήματα επικοινωνίας στον υπολογιστή με το modem και τυχόν υπερβάσεις ορίων κατά την διάρκεια μεταφοράς των μετρήσεων. Σε περίπτωση εντοπισμού προβλήματος εμφανίζεται μήνυμα στην οθόνη καθώς και καταγράφεται το πρόβλημα με χρονική σήμανση. Κατά την αποστολή των δεδομένων υπάρχει κρυπτογράφηση αυτών για την ασφάλεια της πληροφορίας. Επίσης τα δεδομένα αυτά είναι και συμπιεσμένα ώστε να μην υπάρχει μεγάλος όγκος από αυτά και κατά συνέπεια να μειώνεται ο χρόνος αποστολής τους. Εξαιτίας της σημαντικότητας της πληροφορίας είναι βασικό να προσδιοριστούν και εναλλακτικοί τρόποι συλλογής των στοιχείων. Οι διαδικασίες αυτές βασίζονται στο data logger και στις δυνατότητές του ώστε να κρατούνται δεδομένα μεγάλης χρονικής ισχύος χωρίς κίνδυνο απώλειάς τους. Σε ειδικές περιπτώσεις παρέχεται η δυνατότητα μεταφοράς των δεδομένων των data logger σε φορητούς υπολογιστές μέσω ασύρματης τεχνολογίας. ( Radtke, White,1998) 3.3 Υποσύστημα αποστολής στοιχείων στην βάση δεδομένων και έλεγχος ακεραιότητας τιμών Το υποσύστημα αυτό αναλαμβάνει την ενημέρωση της βάσης δεδομένων του συστήματος με τα δεδομένα που λαμβάνονται στο κέντρο ελέγχου από τους σταθμούς παρακολούθησης. Κατά την διαδικασία αυτή πραγματοποιούνται επιπρόσθετα και ποιοτικοί έλεγχοι στα δεδομένα με στόχο την ακεραιότητα της βάσης δεδομένων. Τα στοιχεία που στέλνονται στον κεντρικό διακομιστή πρέπει να ενεργοποιούν μια ειδικά προσαρμοσμένη διαδικασία η οποία πριν την εισαγωγή τους στο σύστημα ελέγχει την ακεραιότητα των τιμών. Η διαδικασία αυτή είναι απαραίτητη καθώς οι μετρούμενες τιμές ενδεχομένως να μην είναι 23 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

31 σωστές αν τα όργανα λειτουργούν σε συνθήκες εκτός των ορίων λειτουργίας τους. Σε αυτήν την περίπτωση το πρόγραμμα, πρέπει να ειδοποιεί τον διαχειριστή του συστήματος ο οποίος αφού ελέγξει τις τιμές που παρουσιάζονται με μορφή πίνακα, αποφασίζει αν τις εισάγει στην βάση δεδομένων του συστήματος ή όχι. Το υποσύστημα έχει την δυνατότητα αυτόματης δημιουργίας αρχείου βάσης δεδομένων και αρχείου ASCII με τις πρωτογενείς τιμές όλων των παραμέτρων που μετράνε οι σταθμοί. Το αρχείο αυτό πρέπει να είναι ετήσιο και να επαναδημιουργείται αυτόματα κάθε χρόνο. Τα στοιχεία του σταθμού μπορεί ο χειριστής να τα τροποποιήσει ανά πάσα στιγμή. Η εγγραφή του κάθε σταθμού περιέχει : Κωδική ονομασία σταθμού, περιγραφή και θέση εγκατάστασης, Γεωγραφικό μήκος, γεωγραφικό πλάτος, υψόμετρο, διαφορά ώρας από GMT, αριθμό καναλιών, παράμετρο μέτρησης για κάθε κανάλι και μονάδα μέτρησης, άνω και κάτω όριο για κάθε παράμετρο, συντελεστή offset και factor για κάθε παράμετρο, είδος data logger, είδος επικοινωνίας, αριθμό τηλεφώνου του σταθμού, τυχόν εντολές που απαιτούνται για το τοπικό modem και τον συγκεκριμένο σταθμό. Το λογισμικό καταχωρεί στην βάση δεδομένων την ημερομηνία δημιουργίας του κάθε σταθμού και την ημερομηνία τελευταίας τροποποίησης. Ο χειριστής μπορεί να αντιγράψει τα στοιχεία ενός σταθμού, για γρήγορη ρύθμιση δικτύων με όμοιους σταθμούς. Επίσης έχει την δυνατότητα να δει το σύνολο των σταθμών με την μορφή πίνακα ταξινομημένο κατά όνομα ή περιοχή. (Radtke, White,1998) 3.4 Υποσύστημα Στατιστικών Στοιχείων και Υπολογισμών Το υποσύστημα αυτό παράγει τα τελικά αποτελέσματα που παρουσιάζονται στην συνέχεια μέσα από την διαδικτυακή εφαρμογή. Τα στατιστικά στοιχεία υπολογίζονται για κάθε παρατηρούμενο μέγεθος και περιλαμβάνουν ακραίες τιμές, μέσες τιμές και διακύμανση για διαφορετικές 24 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

32 χρονικές περιόδους αναφοράς. Αυτές είναι ημερήσιες, μηνιαίες, τριμηνιαίες, εξαμηνιαίες και ετήσιες. Η ανάλυση των στοιχείων γίνεται στην βάση δεδομένων, με την εκτέλεση ειδικών διαδικασιών ( stored procedures ). Με τον τρόπο αυτό εκμεταλλευόμαστε την υπολογιστική ισχύ της κεντρικής βάσης δεδομένων και κατά συνέπεια τα αποτελέσματα παρουσιάζονται πιο γρήγορα μετά από κάθε ζήτηση από τους χρήστες. Το λογισμικό αυτό δέχεται και επεξεργάζεται δεδομένα των διάφορων σταθμών στους οποίους οι ρυθμοί δειγματοληψίας μπορεί να ποικίλουν αναλόγως τον τύπο του αισθητηρίου που υπάρχει σε αυτούς. (Βενιέρης Ιάκωβος, 2003) 3.5 Υποσύστημα παρουσίασης δεδομένων και δημιουργίας αναφορών Το υποσύστημα αυτό περιλαμβάνει : Την ανάπτυξη μοντέλων γνώσης βασισμένων στις προηγμένες τεχνολογίες και στις ιεραρχίες, συσχετίσεις και ομοιότητες κλάσεων εννοιών,. Τη σημασιολογική αναπαράσταση και σχολιασμό με μεταδιδόμενα του περιβαλλοντικού περιεχομένου Την παροχή υπηρεσιών διαχείρισης και επικαιροποίησης του ψηφιακού περιεχομένου και των δεδομένων της τεκμηρίωσης μέσω δημιουργίας διεπαφών χρήσης ( web-based interface ) με τις οποίες μη εξειδικευμένο προσωπικό του φορέα μπορεί να διαχειριστεί το ψηφιακό περιεχόμενο και να εισάγει τα δεδομένα προς διάχυση στη διαδικτυακή πύλη. Την δυνατότητα ανάκτησης με βάση το προφίλ του χρήστη. Την δημιουργία προφίλ των χρηστών ( profiling ) ώστε να είναι δυνατόν να γίνουν αποδέκτες προσωποποιημένων υπηρεσιών ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

33 Την πλοήγηση των χρηστών, με την χρήση ενός γραφικού εργαλείου, στο γεωγραφικό ψηφιακό περιεχόμενο με βάση το εννοιολογικό μοντέλο γνώσης και τα δικαιώματα χρήσης. Το συγκεκριμένο σύστημα παρέχει επιπλέον στον χρήστη υπηρεσίες άμεσης και ακριβούς αναζήτησης στο περιεχόμενο της βάσης περιεχομένου του συστήματος. Υποστηρίζει πλήρες και ελεύθερο κείμενο, αναζητήσεις ανά περιοχή ή ανά γεωγραφικά μεταδιδόμενο. Τα αποτελέσματα της αναζήτησης αυτής παρουσιάζονται ταξινομημένα και παρέχεται στον χρήστη η δυνατότητα να επιλέγει αποτελέσματα και να ορίζει φίλτρα σε αυτά. Τ δεδομένα των σταθμών μέτρησης είναι με την μορφή πίνακα και γραφημάτων. Τέλος υπάρχει η δυνατότητα μέσω του web GIS να παραχθούν και θεματικοί χάρτες στους οποίους παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της αναζήτησης. Οι χάρτες αυτοί βοηθούν στην κατανόηση του προβλήματος καθώς εισάγουν την χωρική διάσταση των μετρήσεων. (Radtke, White,1998) 26 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

34 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΕΞΟΠΛΙΣΜΟΣ ΕΛΕΓΧΟΥ 4.1 Φυσική Αρχιτεκτονική Βασική προϋπόθεση είναι η εγκατάσταση ενός σωστού δικτύου συνεχούς παρακολούθησης και καταγραφής των παραμέτρων που αφορούν την χωροχρονική μεταβολή της ποιότητας και ποσότητας των υδάτων. Οι καταγραφές μεταδίδονται τηλεματικώς στο κέντρο παρακολούθησης και λήψης αποφάσεων, το οποίο παρέχει σε κάθε ενδιαφερόμενο και εμπλεκόμενο φορέα τη δυνατότητα άμεσης πληροφόρησης. Το σύστημα αυτόματης καταγραφής είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορεί να δεχτεί μελλοντικά και άλλους αισθητήρες για μέτρηση άλλων παραμέτρων και ταυτόχρονα να μπορεί να μεταδίδει τις πληροφορίες αυτές και σε άλλα κέντρα. Το προτεινόμενο δίκτυο σταθμών αποτελείται από τους τοπικούς σταθμούς μέτρησης. Οι τοπικοί σταθμοί μέτρησης πρέπει να είναι τοποθετημένοι σε θέσεις που αντιπροσωπεύουν την γεωγραφική ιδιομορφία. Τα δεδομένα αποστέλλονται στον κεντρικό σταθμό συλλογής και επεξεργασίας δεδομένων μέσω data κλήσης ή GPRS όπου καταγράφονται και είναι δυνατή η γραφική και στατική ανάλυση. Στη συνέχεια δημιουργούνται οι δομές της βάσης δεδομένων ανάλογα με τα στοιχεία που επιλέγονται για αποθήκευση. Στην συνέχεια, μετά την οργάνωση και προσαρμογή των δεδομένων, εφαρμόζονται τα στατιστικά μοντέλα και υπολογισμοί προκειμένου να παραχθούν αποτελέσματα τα οποία θα ενσωματωθούν στο Γεωγραφικό Πληροφοριακό Σύστημα και στην βάση δεδομένων η οποία υποστηρίζει τη διαδικτυακή πύλη. Το σύστημα 27 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

35 ολοκληρώνεται με την ανάπτυξη του αλγόριθμου προειδοποίησης, ο οποίος συνδυάζει τα αποτελέσματα των μετρήσεων και των αποτελεσμάτων της ποιοτικής παρατήρησης με τις μετρήσεις και εξάγει τα σχετικά δελτία αναφορές ειδοποίησης. ( Κανελλόπουλος Ι.Δ., 2003 ) 4.2. Απαιτήσεις σε εξοπλισμό πληροφορικής για το κέντρο ελέγχου Ο εξοπλισμός πληροφορικής ο οποίος απαιτείται για το κέντρο ελέγχου είναι ο ακόλουθος (Κώπης Π., 2005) : Rack cabinet System, 1 τεμάχιο Blade Type Chassis, 1 τεμάχιο Servers, 2 τεμάχια Disc System, 1 τεμάχιο Ups, 1 τεμάχιο 4.3 Απαιτήσεις σε έτοιμο λογισμικό για το κέντρο ελέγχου Το έτοιμο λογισμικό ( άδειες χρήσης ) το οποίο απαιτείται είναι το ακόλουθο ( Κώπης Π., 2005 ): Σχεσιακή Βάση Δεδομένων Λειτουργικό Σύστημα Εξυπηρετητή Λογισμικό Δημιουργίας Αντιγράφων Ασφαλείας Εφαρμογή GIS για την διαχείριση και επεξεργασία των χωρικών δεδομένων της βάσης 28 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

36 Λογισμικό GIS διάχυσης χωρικής και περιγραφικής πληροφορίας μέσω διαδικτύου 4.4 Απαιτήσεις σε Δεδομένα και Θεματικούς χάρτες 1. Στοιχεία υποβάθρου α. Χάρτες ΓΥΣ 1: Μορφολογικά δεδομένα α. Ισοϋψείς καμπύλες β. Υδρογραφικό δίκτυο γ. Τοπωνύμια δ. DEM ισοδιάστασης 30 cm 3. Υποδομές α. Οδικό δίκτυο β. Θέσεις οικισμών γ. Σιδηροδρομικό δίκτυο δ. Θέσεις ειδικού ενδιαφέροντος 4. Διοικητικά όρια α. Όρια Νομαρχίας β. Όρια Δήμων γ. Όρια Δημοτικών Διαμερισμάτων 5. Θέσεις ειδικού ενδιαφέροντος α. Διατηρητέα Μνημεία της Φύσης 29 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

37 β. Αισθητικά Δάση γ. Καταφύγια Άγριας Ζωής δ. Εθνικά Πάρκα και Ζώνες αυτών ε. Ειδικές Ζώνες Προστασίας ζ. Προτεινόμενοι Τόποι Κοινοτικής Συμμαχίας η. Ειδικά Προστατευόμενες Περιοχές σύμφωνα με τη σύμβαση της Βαρκελώνης θ. Υγρότοποι ι. Τοπία ιδιαίτερου Φυσικού κάλους κ. Αρχαιολογικές τοποθεσίες (Κώπης Π., 2005 ) Τα δεδομένα πρέπει να είναι κλίμακας 1: για το σύνολο του Νομού. Ως αποτέλεσμα της εφαρμογής και της χρήσης των δεδομένων παράγονται οι ακόλουθοι θεματικοί χάρτες(κώπης Π., 2005 ): 1. Χάρτης υδάτινων πόρων του Νομού 2. Χάρτης ποιότητας υδατικών σωμάτων. 3. Χάρτης σημειακών και διάχυτων πιέσεων 4. Χάρτης παρακολούθησης του δικτύου των σταθμών μέτρησης ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

38 4.5 Απαιτήσεις σε σταθμούς μέτρησης Οι σταθμοί μέτρησης που απαιτούνται για το Τηλεμετρικό Δίκτυο Μετεωρολογικών και Υδρολογικών σταθμών είναι οι ακόλουθοι : Δύο Βροχομετρικοί Σταθμοί Δύο Σταθμοί επιφανειακών υδάτων με αισθητήρια φυσικοχημικών ιδιοτήτων και στάθμης Δύο Σταθμοί γεωτρήσεων με αισθητήρια φυσικοχημικών ιδιοτήτων και στάθμης 4.6 Ασφάλεια Συστήματος Πρέπει να υπάρχει ειδική μέριμνα και να έχουν δρομολογηθεί οι κατάλληλες δράσεις για την ασφάλεια των πληροφοριακών συστημάτων, των εφαρμογών, των μέσων και υποδομών, καθώς και για την προστασία των προς επεξεργασία περιβαλλοντικών δεδομένων. Επίσης πρέπει να συνδυάζεται η προστασία για την διαθεσιμότητα και για την ακεραιότητα της πληροφορίας Διαλειτουργικότητα Κατά την ανάπτυξη του λογισμικού πρέπει να τηρούνται όλα τα πρότυπα διαλειτουργικότητας και όλες οι καλές πρακτικές για την βέλτιστη διαχείριση της πληροφορίας καθώς και για την μεγαλύτερη δυνατή συμβατότητα και διασύνδεση με υπάρχοντα συστήματα. Μερικές γενικές προδιαγραφές περιγράφονται στους πίνακες που ακολουθούν ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

39 Πίνακας 4.1 Α/Α Τμήμα Πολιτική 1 Διευθύνσεις Η σύνδεση των Διευθύνσεων πρέπει να γίνεται με IPv4 και να υπάρχει σχέδιο για μετάβαση στο IPv6. 2 Directory Services H ανάπτυξη directory services και σχετικών interfaces θα πρέπει να βασίζεται σε LDAPv3, εκτός από Web-based transactions με SOAP όπου θα πρέπει να χρησιμοποιείται το UDDI. 3 Μελλοντικές υπηρεσίες βασισμένες στο Web Μελλοντικές υπηρεσίες βασισμένες στο Web θα πρέπει να υλοποιούνται με το πρωτόκολλο SOAP, το πρότυπο καταλόγου UDDI και το πρότυπο περιγραφής υπηρεσιών WSDL. 4 Domain Naming Θα πρέπει να ακολουθείται επίσημο Domain Naming Policy της Ελληνικής Κυβέρνησης (που καθορίζεται από το «ΣΥΖΕΥΞΙΣ»). 5 Internet/Intranet Domain Name 6 Μεταφορά Ηλεκτρονικών Αρχείων 7 Interfaces Εφαρμογών Το DNS θα πρέπει να χρησιμοποιείται για Internet/Intranet Domain Name σε IP Address Resolution. Η μεταφορά ηλεκτρονικών αρχείων θα πρέπει να βασίζεται στο πρωτόκολλο FTP. Τα web-based interfaces θα πρέπει να αντικαταστήσουν εφαρμογές βασισμένες σε Terminal Emulation. είναι : Οι τεχνικές προδιαγραφές ολοκλήρωσης και διαμόρφωσης δεδομένων Πίνακας 4.2 Α/Α Τμήμα Πολιτική 1 Ολοκλήρωση Δεδομένων XML και XML schemas για ολοκλήρωση δεδομένων 2 Μοντελοποίηση Δεδομένων UML, RDF και XML για μοντελοποίηση δεδομένων (Data Modeling) και για υιοθέτηση γλώσσας περιγραφής (Description Language) XSL για μετασχηματισμό δεδομένων (Data Transformation) 3 Μετασχηματισμό Δεδομένων 4 Υλοποιήσεις XML Όλες οι υλοποιήσεις XML θα πρέπει να αναπτύσσονται έτσι ώστε να ικανοποιούν τις οδηγίες και τα πρότυπα του World Wide Web Consortium (W3C Τα συστήματα πληροφορικής του Δημοσίου θα πρέπει να βασίζονται στις σχετικές προδιαγραφές του W3C. Προτείνεται η αποφυγή χρήσης επεκτάσεων που δεν έχουν κατατεθεί στο W3C ειδικά σε σημεία που αφορούν τη 32 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

40 διαλειτουργικότητα. 5 XML schemas Τα XML schemas που χρησιμοποιούνται θα πρέπει να έχουν γίνει αποδεκτά ή να υποβληθούν για έγκριση στον φορέα που συντηρεί και υποστηρίζει το ΠΔΕΔ και να δημοσιεύονται / αποθηκεύονται κεντρικά στο web site του ΠΔΕΔ ( ) ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

41 Οι τεχνικές προδιαγραφές για τη Διαχείριση Περιεχόμενου είναι : Πίνακας 4.3 Α/Α Τμήμα Πολιτική 1 Πρότυπο για Metadata Η ανάπτυξη και η υιοθέτηση πρότυπου για Metadata το οποίο θα πρέπει να βασίζεται στο μοντέλο Dublin Core, έτσι ώστε να ικανοποιεί τις απαιτήσεις του ΠΔΗΔ για την διαχείριση και ανάκτηση / αναζήτηση πληροφοριών. H χρήση του Dublin Core θα πρέπει να γίνει έτσι ώστε αφ' ενός να καλύπτονται οι ανάγκες περιγραφής και χρήσης της πληροφορίας που διακινείται μεταξύ των δημόσιων και ιδιωτικών φορέων και αφ' ετέρου να εξασφαλίζεται η συμβατότητα με τις πρωτοβουλίες επέκτασης του προτύπου από άλλες χώρες. 2 Λίστα Κυβερνητικών Κατηγοριών Η ανάπτυξη και η συντήρηση της Λίστας Κυβερνητικών Κατηγοριών (GCL, Government Category List). Ο ανάδοχος θα πρέπει να βασιστεί σε υπάρχουσα κατηγορία από το GCL ή να προτείνει τον ορισμό νέας / νέων κατηγοριών ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

42 Οι τεχνικές προδιαγραφές πρόσβασης πληροφοριών είναι : Πίνακας 4.4 Α/Α Τμήμα Πολιτική 1 Πρόσβαση μέσω τεχνολογίας browser. Τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να είναι προσβάσιμα μέσω τεχνολογίας browser. 3 Ορισμός Πληροφοριακού Περιεχομένου 5 Πρόσβαση για Άτομα με Ειδικές Ανάγκες. Τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε το πληροφοριακό περιεχόμενο να ορίζεται ανεξάρτητα από το συγκεκριμένο κανάλι παράδοσης. Τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να παρέχουν πρόσβαση για άτομα με ειδικές ανάγκες. 8 Υποστήριξη Internet Όλα τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να είναι ικανά να υποστηρίζουν το Internet ως κανάλι παράδοσης, είτε απευθείας είτε μέσω υπηρεσιών τρίτων. 9 Πρόσβαση Μέγιστης Δυνατή Πληροφορίας 10 Browsers Προσωπικών Υπολογιστών και Υπολογιστών workstations 12 Υποστήριξη Ελληνικής γλώσσας 13 Ασφάλεια Downloading Όταν το Internet χρησιμοποιείται ως κανάλι παράδοσης, τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε η μέγιστη δυνατή πληροφορία να είναι προσβάσιμη και επεξεργάσιμη χρησιμοποιώντας browsers με την ελάχιστη λειτουργικότητα. Μερικά ηλεκτρονικά κυβερνητικά συστήματα υπηρεσιών μπορούν να χρησιμοποιούν το σύνολο της λειτουργικότητας η οποία προσφέρεται από τους καινούργιους browsers που υπάρχουν στους προσωπικούς υπολογιστές και υπολογιστές workstations. Τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες και οι τεχνολογίες που θα υλοποιήσουν τις υπηρεσίες διαλειτουργικότητας και την επικοινωνία με τον πολίτη θα πρέπει να υποστηρίζουν την Ελληνική γλώσσα. Τα κυβερνητικά συστήματα πληροφορικής τα οποία παρέχουν ηλεκτρονικές υπηρεσίες θα πρέπει να σχεδιάζονται έτσι ώστε να παρέχουν την μέγιστη προστασία από κινδύνους ασφάλειας σχετικούς με την σύνδεση στο Internet, συμπεριλαμβανομένου της ικανότητας προστασίας από κινδύνους σχετικούς με το 35 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

43 downloading κώδικα ο οποίος μπορεί να εκτελεστεί και δεν είναι authenticated. ( ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

44 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 ΤΡΟΠΟΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 5.1 Εισαγωγή Η Δ.Ε.Υ.Α.Λ. είχε εισάγει τη στρατηγική ενεργητικού ελέγχου διαρροών στα πλαίσια του ευρωπαικού προγράμματος SPRINT το οποίο ξεκίνησε το 1993 σε συνεργασία με τη ΝΑΜΑ. Για μια τετραετία η ΔΕΥΑΛ εφάρμοσε ολοκληρωμένο πρόγραμμα ελέγχου διαρροών και μοντελοποίησης του δικτύου της. Η πόλη είχε χωριστεί σε τέσσερα υπομοντέλα στα οποία λειτουργούσαν 31 υποζώνες ελέγχου διαρροών σε κάθε μια από τις οποίες γινόταν συστηματική καταγραφή παροχών. Το πρόγραμμα απέφερε σημαντικό οικονομικό όφελος για την επιχείρηση μιας και μέσα σε μια τριετία εξοικονομήθηκαν κυβικά μέτρα νερού. Σήμερα ο έλεγχος διαρροών γίνεται κυρίως μέσω της λειτουργίας 25 Τοπικών Σταθμών Διαρροών όπου καταγράφονται σε συνθήκες πραγματικού χρόνου ( Real Time ) η πίεση και η παροχή και ποιοτικά χαρακτηριστικά του νερού σε κομβικά σημεία των ζωνών ύδρευσης. Ακολούθως τα δεδομένα αυτά εισάγονται στο μαθηματικό μοντέλο προσομοίωσης του δικτύου ( Watercad ) όπου εκτιμάται το μέγεθος των διαρροών της πόλης. Τελικά, και μετά την ανάλυση των αποτελεσμάτων ενεργοποιείται ο τρόπος επέμβασης και αντιμετώπισης των διαρροών και των τυχόν βλαβών του δικτύου που δεν είναι ενεργητικός. Υπάρχουν συνεργεία ελέγχου διαρροών τα οποία επεμβαίνουν αμέσως στο δίκτυο όταν αναφερθεί βλάβη ή υπάρξει πτώση πίεσης στο δίκτυο. Το σύνολο των εξωτερικών υδραγωγείων της ΔΕΥΑΛ υποστηρίζεται από διάφορες εγκαταστάσεις αυτοματισμού με τα οποία διευκολύνεται η λειτουργία των γεωτρήσεων, δεξαμενών, αντλιών κτλ. Βασική λειτουργία των 37 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

45 συστημάτων που υπάρχουν είναι ο έλεγχος της στάθμης δεξαμενών ώστε να μην λειτουργούν άσκοπα οι γεωτρήσεις όταν δεν χρειάζεται. Το κεντρικό σύστημα τηλεμετρίας βρίσκεται στις εγκαταστάσεις της ΔΕΥΑΛ. Εκεί έχει εγκατασταθεί κεντρικός σταθμός που με ασύρματη ζεύξη ελέγχει όλους τους σταθμούς τηλεμετρίας. Σε κάθε τοπικό σταθμό, εκτός από τα κατά περίπτωση νέα όργανα μέτρησης, έχει εγκατασταθεί σύστημα UPS και κάρτα διασύνδεσης οργάνων PROFIBUS. Κύριο χαρακτηριστικό των συστημάτων αυτών αποτελεί η ασύρματη ζεύξη μέσω Ethernet Radio modems με τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου. Στον Κεντρικό Σταθμό έχει αναπτυχθεί εφαρμογή SCADA με την βοήθεια του προγράμματος WinCC c6 SP3 και WEB Navigator. ( ) 5.2 Φιλοσοφία λειτουργίας και διαχείρισης του συστήματος Το πλέον πολύπλοκο από άποψη διαχείρισης είναι το σύστημα ύδρευσης και εσωτερικών δικτύων της πόλης της Λάρισας. Το σύστημα ύδρευσης, θεωρώντας το ως σύνολο, χαρακτηρίζεται από πολλές γεωτρήσεις όπου, μέσω αγωγών ( βαρυτικούς ή πιεστικούς ) οδηγούν το νερό σε δεξαμενές αποθήκευσης. Αυτές οι θέσεις αποθήκευσης παρέχουν αποθέματα νερού σύμφωνα με τις εκάστοτε ανάγκες για μεταφορά, ώστε να ικανοποιήσουν αντίστοιχα την ζήτηση που μπορεί να προκύψει από τους καταναλωτές. Οι διαφορετικές αυτές θέσεις αποθήκευσης λειτουργούν σε πολύ διαφορετικές χρονικές κλίμακες. Η ανάγκη αποθήκευσης είναι κρίσιμη σε υπερετήσιο επίπεδο και έχει εξαρτημένη σχέση από την ένταση της ξηρασίας, ενώ από την άλλη η αποθήκευση των γεωτρήσεων είναι κρίσιμη σε επίπεδο λίγων ωρών και εξαρτάται από τις ώρες αιχμής της κατανάλωσης νερού και ειδικότερα στις συνθήκες καύσωνα. Κατά συνέπεια, υπάρχουν διακριτές περιοχές που έχουν διαφορετικές απαιτήσεις διαχείρισης και ελέγχου και οι οποίες αποσυνδέονται η μία από την άλλη από την εκτονωτική επίδραση της αποθήκευσης, αλλά παρόλα αυτά 38 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

46 απαιτούν ολοκληρωμένη διαχείριση, με εξασφάλιση της συνέχειας μεταξύ τους, χρησιμοποιώντας προδιαγεγραμμένους τρόπους και κανόνες λειτουργίας οι οποίοι είναι απόλυτα σταθεροί για τις τρεις διακριτές περιοχές : α. Μεταφορά ύδατος και επεξεργασία ποιοτικών παραμέτρων β. Διανομή ύδατος γ. Τιμολόγηση ύδατος Η εποπτεία και ο έλεγχος αυτών των διαδικασιών, οδηγεί σε αποτελεσματική λειτουργία και ορθολογικό προγραμματισμό των αντίστοιχων υποσυστημάτων μεταφοράς, ποιοτικής επεξεργασίας και διανομής ύδατος. Το σύστημα διανομής εξαρτάται από την ημερήσια ζήτηση και πως αυτή κυμαίνεται. Το σύστημα μεταφοράς και ποιοτικής επεξεργασίας για να ικανοποιεί το σύστημα διανομής και να χει αποτελέσματα πρέπει να ρυθμίζει της ποσότητες άντλησης υπόγειων νερών, τα υδραγωγεία μεταφοράς και τα ποιοτικά χαρακτηριστικά του νερού. Η ρύθμιση αυτή επιτυγχάνεται με την εγκατάσταση αξιόπιστων μετρητικών συστημάτων, οι πληροφορίες των οποίων συγκεντρώνονται σε επιλεκτικά σημεία του υδροδοτικού συστήματος, μαζί με αντίστοιχες πληροφορίες σχετικές με τη δίαιτα των υδατικών πόρων. Για να είναι άμεσα αξιοποιήσιμες οι συλλεγόμενες πληροφορίες θα πρέπει να εγκατασταθούν με την σειρά τους συστήματα τηλε ελέγχου και τηλεχειρισμού, ώστε το εντεταλμένο προσωπικό λειτουργίας, να είναι σε θέση να δρομολογεί αποτελεσματικά και αξιόπιστα τους χειρισμούς εκείνους οι οποίοι εντάσσονται στους γενικούς στόχους της επιχείρησης ( ασφάλεια, ποιότητα ύδατος, μείωση κόστους κτλ. ). Η δημιουργία ενός συστήματος Κεντρικής Διαχείρισης ( Central Management System συντομογραφικά CMS ) είχε ως στόχο τη συγκέντρωση όλων των στοιχείων από τα διάφορα κέντρα εποπτείας και τη συνολική επεξεργασία τους με σκοπό την άμεση και σφαιρική παρουσίαση των ισοζυγίων νερού, την διαχείριση του συστήματος σε καθεστώς 39 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

47 λειψυδρίας, την ανάλυση δεδομένων για ορθή διαχείριση των αποθεμάτων, τη χάραξη στρατηγικής, την πρόγνωση της ζήτησης, την υποστήριξη αποφάσεων και κανόνων λειτουργίας των υδατικών πόρων. ( Βασιλειάδης,2012 ) 5.3 Όργανα τηλεέλεγχοι/τηλεχειρισμοί Κεντρικές Εγκαταστάσεις Δ.Ε.Υ.Α.Λ. και Δεξαμενές Τα έργα αυτοματισμού και SCADA που λειτουργούν ήδη στις εγκαταστάσεις ύδρευσης έχουν ως κύριο σκοπό την εφαρμογή σύγχρονων μεθόδων διαχείρισης δικτύων. Αναλυτικά τα έργα που αναπτύχθηκαν μέχρι σήμερα περιλαμβάνουν για τις επιμέρους εγκαταστάσεις : Όργανα και αισθητήρια μέτρησης ποσοτικών χαρακτηριστικών νερού, παροχής, πίεσης κλπ. Ηλεκτρολογικούς πίνακες και PLC. Ασύρματα δίκτυα Ethernet για την μετάδοση των πληροφοριών. Κεντρικό σταθμό ελέγχου συνολικής εποπτείας της εγκατάστασης. Συστήματα μέτρησης στάθμης, συνδέσεις νέων και παλιών χλωριωτών και πληροφοριακό εξοπλισμό. Όργανα μέτρησης ενέργειας Όργανα μέτρησης υπολειμματικού χλωρίου. Διασύνδεση των ως άνω οργάνων σε υπερκείμενο SCADA. Συστήματα ασφαλείας δεξαμενών με χρήση εξωτερικού κυκλώματος με κάμερες και αποστολή δεδομένων μέσω του 40 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

48 ασύρματου δικτύου των τοπικών σταθμών. ( ) Μετρητικά Συστήματα και εσωτερικό Δίκτυο Στην ενότητα αυτή περιλαμβάνονται οι μετρητικές διατάξεις της ΔΕΥΑΛ στα πλαίσια της τηλεμετρίας για όλα τα υποσυστήματα υδροδότησης. Το σύνολο των μετρητικών αυτών διατάξεων, κυρίως παροχόμετρα, τοποθετούνται σε επιλεγμένα σημεία των υδραγωγείων. Οι συσκευές αυτές συνδέονται με τους πιο κοντινούς Τοπικούς Σταθμούς ούτως ώστε να είναι δυνατόν ο τηλεέλεγχος από τα Κέντρα Ελέγχου. Το σύστημα αυτό έχει τις παρακάτω συνιστώσες : Τα όργανα συλλογής δεδομένων ( π.χ. πίεση, παροχή ) Το σύστημα συλλογής και αποθήκευσης δεδομένων στο Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου Το σύστημα συμβατικών μετρήσεων που αφορούν κυρίως πληροφορίες σχετικές με μετρήσεις παροχών. Οι σταθμοί είναι τοποθετημένοι σε σημεία υδρολογικού ενδιαφέροντος και αποτελούνται από συστήματα μέτρησης παροχής, πίεσης. ( ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

49 Δίκτυο Ελέγχου Διαρροών Το σύνολο των Σταθμών Μετρήσεων Διαρροών που βρίσκεται εγκατεστημένο εντός των ορίων της πόλης έχει ως στόχο την ποσοτική καταγραφή του ποσοστού των διαρροών ανά περιοχή ύδρευσης της πόλης. Συγκεκριμένα αποτελείται από τα παρακάτω επί μέρους στοιχεία : Εξοπλισμό Τοπικού Αυτοματισμού μέσω διατάξεων τύπου PLC Όργανα μέτρησης παροχής και πίεσης Διασύνδεση των PLC μέσω ασύρματης ζεύξης με το Κέντρο Ελέγχου. Εγκατάσταση στο Κέντρο Ελέγχου λειτουργίας και εποπτείας των εγκαταστάσεων αυτών. 5.4 Κεντρικό Διαχειριστικό Σύστημα ( ΚΣΕ ) Η συγκέντρωση των πληροφοριών από το κέντρο ελέγχου και η συνολική επεξεργασία τους σε συνδυασμό με εφαρμογές που εγκαταστάθηκαν όπως το σύστημα διαχείρισης Υδατικών Πόρων και το GIS οδηγεί, μέσω κατάλληλου λογισμικού, πρώτον στην άμεση σφαιρική παρουσίαση των αποθεμάτων, της κατανάλωσης, του ισοζυγίου νερού και την στατική επεξεργασία. Μεσοπρόθεσμα μπορεί να υλοποιηθεί η προμήθεια κατάλληλου λογισμικού, μέσα από την εμπειρία που έχει ήδη αποκτηθεί ώστε να βελτιοποιηθεί σε μεγαλύτερο βαθμό το υδροδοτικό σύστημα. (Βενιέρης, 2003 ) 42 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

50 5.4.1 Γενική δομή Κεντρικού συστήματος ΚΣΕ και Θέσεων Στόχος της ΔΕΥΑΛ είναι η συγκέντρωση των πληροφοριών από το κέντρο ελέγχου και η συνολική επεξεργασία τους σε συνδυασμό με το σύστημα διαχείρισης Υδατικών Πόρων και το GIS που θα οδηγήσει, μέσω του κατάλληλου λογισμικού, πρώτα απ όλα στην άμεση σφαιρική παρουσίαση των αποθεμάτων, της κατανάλωσης, του ισοζυγίου νερού και την στατική επεξεργασία. Μεσοπρόθεσμα μπορεί να υλοποιηθεί η προμήθεια κατάλληλου λογισμικού, μέσα από την εμπειρία που έχει ήδη αποκτηθεί ώστε να βελτιοποιηθεί σε μεγαλύτερο βαθμό το υδροδοτικό σύστημα. ( Γενική δομή Συστήματος Υποδοχής και Παρουσίασης Πληροφοριών Τα χαρακτηριστικά του συστήματος αυτού είναι : Απευθείας σύνδεση με τις γεωτρήσεις Απευθείας σύνδεση με τις δεξαμενές Απευθείας σύνδεση με τους Η/Υ Μαθηματικής προσομοίωσης του Προγνωστικού Συστήματος Διαχείρισης Υδατικών Πόρων και άλλων εξειδικευμένων Λογισμικών Απευθείας σύνδεση με το Σύστημα Ηλεκτρονικής αποτύπωσης και Διαχείρισης GIS Σύστημα Στατιστικής Επεξεργασίας Σύστημα Τεκμηρίωσης Για την διασύνδεση των πληροφοριακών συστημάτων χρησιμοποιείται Ethernet Radio modem με αποτέλεσμα τη δημιουργία Ψηφιακού Δικτύου Δεδομένων της ΔΕΥΑΛ. Μέσω αυτής της σχεδίασης είναι δυνατό, μέσω ενός δικτύου ( backbon), να συνδεθεί οποιοδήποτε κτίριο της ΔΕΥΑΛ. ( ) 43 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

51 5.5 Συνολικό Σύστημα Τηλεμετρίας Το σύστημα διακρίνεται στα παρακάτω υποσυστήματα : Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου ( ΚΣΕ ) που είναι τοποθετημένος σε κτίριο της ΔΕΥΑΛ στο κέντρο της πόλης και απ όπου εκτελείται ο τηλεέλεγχος και ο τηλεχειρισμός του δικτύου ύδρευσης. Ο ΚΣΕ αποτελείται από : Το απαραίτητο υλικό και λογισμικό για την συγκέντρωση πληροφοριών, τηλεέλεγχο τηλεχειρισμό και διαχείριση του συστήματος Σύστημα αδιάλειπτης λειτουργίας UPS Περιφερειακό Σταθμό Ελέγχου ( ΠΣΕ ) που είναι τοποθετημένος σε κτήρια της ΔΕΥΑΛ στην ευρύτερη περιοχή της Λάρισας και απ όπου εκτελείται ο τηλεέλεγχος και ο τηλεχειρισμός του δικτύου ύδρευσης. Ο ΠΣΕ αποτελείται από : Το απαραίτητο υλικό και λογισμικό για την συγκέντρωση πληροφοριών, τηλεέλεγχο τηλεχειρισμό και διαχείριση του συστήματος Σύστημα αδιάλειπτης λειτουργίας UPS Φορητός Σταθμός Ελέγχου ( ΦΣΕ ) που είναι φορητός υπολογιστής βιομηχανικού τύπου όπου μέσω δικτυακής διασύνδεσης στο δίκτυο πολλές ΔΕΥΑΛ εκτελούνται παράλληλα με τον ΚΣΕ οι προβλεπόμενες λειτουργίες του συστήματος του λογισμικού SCADA. Παράλληλα ο ΦΣΕ είναι εφοδιασμένος με το κατάλληλο S/W για προγραμματισμό και διαγνωστικό έλεγχο των τοπικών σταθμών. Τοπικοί σταθμοί οι οποίοι είναι τοποθετημένοι σε θέσεις ελέγχου για το δίκτυο ύδρευσης και απ όπου παρέχεται τοπικός έλεγχος και τηλεχειρισμός. Αφορά τις ακόλουθες κατηγορίες 44 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

52 σταθμών : Α. Εξωτερικά Υδραγωγεία. Λειτουργούν συστήματα τηλεελέγχου τηλεχειρισμού και αυτόματη λειτουργία των εγκαταστάσεων σύγχρονης τεχνολογίας. Πρόσφατα συμπληρώθηκαν από μετρητές παροχής στους Τοπικούς Σταθμούς ( κεφαλές δικτύου ) με στόχο την πλήρη καταγραφή του συνολικού νερού που διατίθεται για την κατανάλωση ( Εσωτερικό Δίκτυο ύδρευσης ). Β. Εσωτερικό Υδραγωγείο. Λειτουργεί δίκτυο τηλεμετρίας, σύγχρονης τεχνολογίας με στόχο κυρίως την καταγραφή και επεξεργασία της πιεζοστατικής στάθμης του εσωτερικού δικτύου, των ποιοτικών χαρακτηριστικών του καταναλωμένου νερού σε απομακρυσμένα σημεία, της παροχομέτρησης του διακινούμενου νερού σε μεγάλους αγωγούς σε ορισμένες ζώνες ύδρευσης, της μαθηματικής μοντελοποίησης του δικτύου με την βοήθεια λογισμικών προσομοίωσης δικτύων ύδρευσης. Όλοι οι σταθμοί αποτελούνται από : Το απαραίτητο ηλεκτρονικό υλικό ( PLS ) εγκατεστημένο και καλωδιωμένο με όλα τα απαραίτητα μικρούλικα σε πίνακα αυτοματισμού. Λογισμικό των ΠΟΛΛΕΣ Διάταξη επικοινωνιών με αντικεραυνική προστασία Δίκτυα καλωδιώσεων και σωληνώσεων προστασίας για τη σύνδεση με υφιστάμενους πίνακες και όργανα και μεταξύ των διαφόρων μερών του συστήματος Αισθητήρια όργανα που είτε αντικαθιστούν τα υπάρχοντα παλιάς τεχνολογίας είτε γίνεται εγκατάσταση από την αρχή Γ. Δίκτυο Τηλεπικοινωνιών για την τηλεπικοινωνία του ΚΣΕ με ΠΣΕ, ΣΜΔ, το οποίο αποτελείται από το απαραίτητο υλικό και λογισμικό 45 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

53 επικοινωνίας. Το σύστημα λειτουργεί ως εξής : Δεδομένα από τοπικούς σταθμούς συλλέγονται συνεχώς στον ΚΣΕ χρησιμοποιώντας το σύστημα τηλεπικοινωνίας ασύρματης ζεύξης. Ο ΚΣΕ ειδοποιεί τους χειριστές για συνθήκες χαμηλής ή υψηλής στάθμης των δεξαμενών, δυσλειτουργίες εξοπλισμού κλπ. με μηνύματα συναγερμού ( alarm ). Οι Τοπικοί Σταθμοί εκτελούν κάθε ενέργεια ( ξεκίνημα ή κλείσιμο αντλίας, ρύθμιση παροχής ) και πληροφορούν τον ΚΣΕ ο οποίος εκτελεί επιπλέον ενέργειες στην περίπτωση επείγουσας ανάγκης. Στην περίπτωση απώλειας επικοινωνίας μεταξύ του ΚΣΕ και έναν τοπικό σταθμό ή βλάβης του ΚΣΕ, οι διαδικασίες αυτοματισμού εκτελούνται από κάθε τοπικό σταθμό. Τα δεδομένα λειτουργίας που έχουν συλλεχτεί από τον ΚΕΣ, ενσωματώνονται στη βάση δεδομένων και είναι διαθέσιμα στα προγράμματα εφαρμογής για περαιτέρω επεξεργασία. Από το κεντρικό σημείο οι χειριστές του συστήματος αναγνωρίζονται με ειδικούς κωδικούς και είναι σε θέση να πραγματοποιούν ενέργειες που πρέπει να γίνουν στο σύστημα, ενεργώντας σε μηχανήματα, αντιδρώντας μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα σε περίπτωση επείγουσας ανάγκης. Παράλληλα, οι χειριστές του συστήματος έχουν στη διάθεσή τους στοιχεία στατιστικών δεδομένων του δικτύου, για παραμέτρους του για κάθε σημείο του δικτύου που συνδέεται με το σύστημα τηλεχειρισμού τηλεελέγχου. ( Κωστόπουλος, 2009) 46 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

54 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΕΣ ΑΠΑΙΤΗΣΕΙΣ 6.1 Τοπολογία Στο εσωτερικό υδραγωγείο ( δίκτυο διανομής ) είναι εγκατεστημένοι 25 Τοπικοί σταθμοί και μελλοντικά υπάρχει η φιλοδοξία να φτάσουν τους 60 πυκνώνοντας τα σημεία μέτρησης. Η επιλογή των θέσεων γίνεται με τα εξής κριτήρια: Α. Παρακολούθηση κεντρικών κλάδων, κόμβων μεγάλων τροφοδοτικών αγωγών Β. Παρακολούθηση σημείων πίεσης με μεγάλες αποκλίσεις Γ. Παρακολούθηση κεντρικών καταναλώσεων Περιοχών Ζωνών Ύδρευσης Δ. Παρακολούθηση αγωγών με υψηλή ταχύτητα ροής ύδατος Ο αριθμός των θέσεων πρέπει να είναι οι ελάχιστα απαραίτητες για την συστηματική παρακολούθηση του δικτύου ύδρευσης και τη βαθμονόμηση του μοντέλου με δεδομένο τη μορφολογία του εδάφους και την αναλογία σημείων παρακολούθησης με τον αριθμό των υδρομέτρων. Το συνολικό σύστημα τηλεελέγχου και τηλεχειρισμού αποτελείται από τους ΣΕΔ και τους απομακρυσμένους τοπικούς σταθμούς ΤΣ, οι οποίοι χωρίζονται σε τρεις κύριες ομάδες: A. Τοπικοί Σταθμοί δικτύου ύδρευσης Εξωτερικού Υδραγωγείου Οι τοπικοί αυτοί σταθμοί του δικτύου ύδρευσης του εξωτερικού υδραγωγείου είναι εγκατεστημένοι σε γεωτρήσεις στις περιοχές Γιάννουλης 47 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

55 και Αμπελώνα στην ευρύτερη περιοχή της Λάρισας δηλαδή. Όλοι οι τοπικοί σταθμοί είναι συνδεδεμένοι με τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου ( ΚΣΕ ) μέσω ασύρματου δικτύου Ethernet. Κάθε τοπικός σταθμός μπορεί να λειτουργεί αυτόνομα παρέχοντας τοπικό έλεγχο και αυτοματισμό ανεξάρτητα από τον ΚΣΕ. ( Β. Τοπικοί Σταθμοί Διαρροών Εσωτερικού Δικτύου Οι τοπικοί σταθμοί αυτοί είναι συνδεδεμένοι με τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου μέσω τηλεφωνικού δικτύου dial up. Κάθε σταθμός μπορεί να λειτουργεί αυτόνομα σαν ανεξάρτητη μονάδα. Γ. Νέοι Τοπικοί Σταθμοί Διαρροών Εσωτερικού Δικτύου Για την πληρέστερη εικόνα και ελέγχου του δικτύου ύδρευσης με περισσότερα αποτελέσματα προστέθηκαν νέοι τοπικοί σταθμοί. Οι σταθμοί αυτοί συνδέθηκαν με τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου μέσω ασύρματου δικτύου Ethernet ή δικτύου κινητής τηλεφωνίας GPRS. Τα δεδομένα των σταθμών αυτών συγκεντρώνονται από τα PLC και αποστέλλονται στον ΚΣΕ για αποθήκευση στη βάση δεδομένων του υπάρχοντος SCADA ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

56 6.2 Λειτουργίες ενός Τοπικού Σταθμού Κάθε ένας από τους τοπικούς σταθμούς πρέπει να εκτελεί τις ακόλουθες λειτουργίες : Συλλογή πληροφοριών. Οι συλλεγόμενες πληροφορίες προέρχονται από το διασυνδεδεμένο εξοπλισμό, δηλαδή τα όργανα μέτρησης, τις δικλείδες και λοιπό βοηθητικό εξοπλισμό. Τα δεδομένα αυτά είναι ψηφιακά ή αναλογικά σήματα στις αντίστοιχες κάρτες εισόδων του PLC. Η CPU του PLC αναλαμβάνει την εξέταση των σημάτων αυτών, τη σύγκρισή τους με ενδεχόμενα ανώτατα ή κατώτατα όρια και την επεξεργασία βάσει του προγράμματος που έχει αναπτυχθεί. Τα αποτελέσματα του προγράμματος αυτού αλλά και οι πληροφορίες που συλλέχθηκαν μπορούν να απεικονιστούν τοπικά ή και στον ΚΣΕ και να αποτελέσουν εξόδους εντολές προς τον υπόλοιπο εξοπλισμό. Διαχείριση επικοινωνιών. Ο τοπικός σταθμός είναι υπεύθυνος για αυτή τη διαδικασία. Το PLC αναλαμβάνει την προώθηση προς το radio modem της συλλεγόμενης και επεξεργασμένης πληροφορίας ταξινομημένης σε κατάλληλα block, για περαιτέρω προώθηση προς τους ΣΕΔ. Σημαντική και αναγκαία θεωρείται η ικανότητα των τοπικών σταθμών να μπορούν να αποθηκεύσουν τα συλλεγόμενα δεδομένα από τα όργανα μέτρησης για μια περίοδο επτά ημερών σε περίπτωση βλάβης με τον ΚΣΕ. Όταν αποκατασταθεί η βλάβη ο τοπικός σταθμός μπορεί να αποστείλει τα δεδομένα για ένταξη στη βάση δεδομένων με σωστή χρονολογική σειρά. Τηλεχειρισμοί. Ο τοπικός σταθμός μπορεί να δέχεται εντολές χειρισμού από υψηλότερους από αυτόν σε ιεραρχία σταθμούς, όπως ο ΚΣΕ. Οι εντολές αυτές έχουν να κάνουν με το χειρισμό των δικλείδων, σύμφωνα με τη θέση του κεντρικού επιλογικού 49 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

57 διακόπτη του πίνακα αυτοματισμού. Τοπική λειτουργία. Υπάρχει η δυνατότητα από τον τοπικό σταθμό να χειρίζεται το διασυνδεδεμένο εξοπλισμό βάσει του προγράμματος χρήσης, καθώς και να αποκλείει τον απομακρυσμένο χειρισμό από ΣΕΔ ή και να επιλέγει χειροκίνητη λειτουργία. Οι τοπικές λειτουργίες υποστηρίζονται από επιλογικούς διακόπτες. Υποστήριξη τροφοδοσίας. Ο τοπικός σταθμός μπορεί να υποστηρίζει την τροφοδοσία του εξοπλισμού του και κυρίως του PLC και του modem ακόμα σε περίπτωση απώλειας τάσης της ΔΕΗ και για ορισμένο χρονικό διάστημα. ( Πανταζής Νικόλαος, 2001 ) 6.3 Τρόποι λειτουργίας ενός Τοπικού Σταθμού Ο κάθε τοπικός σταθμός έχει τον πλήρη έλεγχο της αυτόματης ή χειροκίνητης λειτουργίας των τοπικών εγκαταστάσεών του, ακόμη και στην περίπτωση που οι εντολές προέρχονται από κάποιον ΣΕΔ. Ο χειρισμός των εγκαταστάσεων του ΤΣ γίνεται σε δύο επίπεδα, τοπικό και κεντρικό, με απόλυτη προτεραιότητα χειρισμού αυτήν του τοπικού επιπέδου, για λόγους αυτονομίας, ασφάλειας και συντήρησης. Η επιλογή του επιπέδου χειρισμού θα γίνεται μέσω ενός διακόπτη τριών θέσεων ( remote-off-local ), ο οποίος βρίσκεται στον πίνακα αυτοματισμού του κάθε ΤΣ. Θέση Remote. Ο ΤΣ λειτουργεί βάσει του προγράμματος εφαρμογής και των εντολών χειρισμού που δέχεται από τον ΣΕΔ. Θέση local. Ο ΤΣ λειτουργεί βάσει του προγράμματος εφαρμογής και των εντολών χειρισμού που δίνονται τοπικά. Έτσι μπορεί κάποιος να χειριστεί τις δικλείδες τοπικά μέσω των κουμπιών χειρισμού. Όταν ο διακόπτης βρίσκεται σε αυτή την θέση δεν μπορεί να δοθεί σχετική εντολή από τον ΣΕΔ ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

58 Θέση off. Ο σταθμός είναι εκτός λειτουργίας και δεν εκτελούνται λειτουργίες αυτοματισμού. Μόνο η χειροκίνητη λειτουργία των υποσυστημάτων επιτρέπεται. ( Βενιέρης, 2003) Λειτουργικές απαιτήσεις τοπικού σταθμού Οι λειτουργικές απαιτήσεις ενός τοπικού σταθμού ταξινομούνται στις κατηγορίες που αναλύονται παρακάτω : Α. Συλλογή πληροφοριών Οι ελάχιστα απαιτούμενες πληροφορίες που συλλέγει ο κάθε σταθμός ( ψηφιακές είσοδοι, αναλογικές είσοδοι ). Οι συλλεγόμενες αναλογικές πληροφορίες μετατρέπονται από τον ΤΣ στα φυσικά τους μεγέθη. Τα φυσικά αυτά μεγέθη ελέγχονται για υπέρβαση ανώτατου επιτρεπτού ορίου, υπέρβαση κατώτατου επιτρεπτού ορίου. Τα φυσικά και ψηφιακά μεγέθη χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση αριθμητικών πράξεων, σχεσιακών και λογικών συγκρίσεων με στόχο την αυτόματη επιλογή προκαθορισμένων αντιδράσεων και την συνεχή σύγκριση με παραμετρικά καθορισμένη συνάρτηση χρόνου / μεγέθους για την ανίχνευση ειδικών συναγερμών. Οι συλλεγόμενες πληροφορίες καταχωρούνται στην μνήμη RAM του PLC και αποστέλλονται στον ΚΣΕ όταν ζητηθούν. Β. Τηλεέλεγχος. Κάθε σταθμός βρίσκεται σε ασύρματη επικοινωνία με τον ΚΣΕ και τον ενημερώνει, όταν ζητηθεί από αυτόν, για την κατάσταση της εγκατάστασης στέλνοντάς του : Όλες τις μεταβολές ψηφιακών εισόδων εξόδων που συνέβησαν στο διάστημα που μεσολάβησε από την αμέσως προηγούμενη επιτυχή αποστολή. Όλες τις επεξεργασμένες μετρήσεις αναλογικών μεθόδων που συνελέγησαν στο διάστημα που μεσολάβησε από την αμέσως προηγούμενη επιτυχή αποστολή ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

59 Γ. Αυτόματος Έλεγχος HARDWARE/SOFTWARE Ειδικό σύστημα ασφαλείας ελέγχει συνεχώς την αξιοπιστία του hardware του σταθμού και επιτελεί τις παρακάτω λειτουργίες : Έλεγχος EPROMS και γενικά ολοκληρωμένων κυκλωμάτων Έλεγχος μνήμης RAM Έλεγχος όλων των ψηφιακών και αναλογικών εισόδων και εξόδων Έλεγχος διαύλων Έλεγχος των θυρών επικοινωνίας και του λοιπού επικοινωνιακού εξοπλισμού Έλεγχος του λογισμικού Ενημέρωση του ΚΣΕ για τα σφάλματα λειτουργίας Αυτόματη επαναφορά σε κανονική λειτουργία του σταθμού μετά από ενδεχόμενη διακοπή και επαναφορά τάσης τροφοδοσίας Όλα τα σφάλματα που διαπιστώνονται πρέπει να καταγράφονται σε NON Volatile memory με ημερομηνία και ώρα ώστε ο χειριστής του συστήματος να μπορεί να διαγνώσει την αιτία της βλάβης. (Πανταζής Νικόλαος, 2001 ) Λογισμικό Το λογισμικό εφαρμογής που χρησιμοποιείται σε κάθε σταθμό πρέπει να εξυπηρετεί τις βασικές λειτουργικές απαιτήσεις και να αξιοποιεί στο μέγιστο βαθμό τις δυνατότητες του διασυνδεδεμένου εξοπλισμού. Τα χαρακτηριστικά 52 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

60 που πρέπει να διαθέτει είναι : Να επεξεργάζεται σε πραγματικό χρόνο τα δεδομένα και τις μετρήσεις Να υποστηρίζει το δομημένο προγραμματισμό και την κατασκευή ρουτινών με ολοκληρωμένες λειτουργίες που επαναλαμβάνονται. Η χρήση των ρουτινών δεν απαιτεί καμία ρύθμιση ή επέμβαση σε κατασκευαστικό μέρος του PLC ή χειρισμό διακοπτών Είναι ενιαίο κατά το δυνατό για κάθε τύπο PLC Οι μεταβλητές που μπορούν να παραμετροποιηθούν γίνεται είτε από τον ΣΕΔ με download, είτε τοπικά με τη χρήση της οθόνης χειρισμών, είτε ακόμα και με φορητό βιομηχανικό προγραμματιστή. Αν γίνει τοπικά, τότε μέσω των επικοινωνιακών διατάξεων θα ενημερώνεται το υπερκείμενο SCADA. Το πρόγραμμα και τα αρχεία παραμετρικών τιμών πρέπει να διαφυλάσσονται, ώστε να είναι διαθέσιμα σε περίπτωση επανεκκίνησης ή απώλειας της τροφοδοσίας ΔΕΗ, χωρίς να απαιτείται η επαναφόρτιση ή επανεισαγωγή τιμών Η προσθήκη ψηφιακών ή αναλογικών εισόδων, μνήμης RAM, ή άλλων στοιχείων hardware πρέπει να αναγνωρίζεται αυτόματα και να ενεργοποιείται μέσω της διαδικασίας ενημέρωσης Ο προγραμματισμός των PLC πρέπει να παρέχει την απαιτούμενη ευελιξία και πληρότητα ώστε να διασφαλίζεται τόσο η παραμετρικότητα των σταθερών τιμών μέσω αρχείων, όσο και η δημιουργία σύνθετων προγραμμάτων τα οποία δίνουν την δυνατότητα στο PLC και σε περίπτωση απώλειας της επικοινωνίας με τον ΚΣΕ να καλύπτει τις δυνατές λειτουργικές απαιτήσεις και κατά περίπτωση να επιλέγει και να εκτελεί διαφορετικά, προκαθορισμένα υποπρογράμματα λειτουργίας ( 53 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

61 αυτόνομη λειτουργία ). Για τη διαχείριση των επικοινωνιών μεταξύ του PLC και του modem δεν απαιτείται ανάπτυξη κώδικα προγράμματος. Τέλος το πρόγραμμα είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να είναι εύκολος ο χειρισμός από το προσωπικό που δεν είναι εξειδικευμένο με την πληροφορική όσον αφορά την διαδικασία προσαρμογής, φόρτισης και ενημέρωσης του προγράμματος. (Πανταζής Νικόλαος, 2001 ) Προδιαγραφές λειτουργίας Πρέπει να τονισθεί ότι η επιθυμητή λειτουργία των δικτύων θα επιτευχθεί σε δύο επίπεδα : Λογισμικό αυτόματου ελέγχου των PLC όπου πρέπει να υποστηρίζονται αλγόριθμοι τύπου PID Λογισμικό Κεντρικού Σταθμού Ελέγχου που παραμετροποιεί την αυτόματη λειτουργία των PLC ανάλογα με το επιθυμητό σενάριο λειτουργίας. ( 6.4 Απαιτούμενος εξοπλισμός Ο εξοπλισμός που χρειάζεται για να εκτελεστούν οι λειτουργίες που αναλύθηκαν παραπάνω χρειάζεται ο ακόλουθος εξοπλισμός : Μεταλλικό κιβώτιο pillar Πίνακας αυτοματισμού Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής PLC Ethernet radio modem 2,4 GHz ή GPRS modem router 54 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

62 Όργανα μέτρησης ροής ( ηλεκτρομαγνητικά ή υπερήχων clamp on ) Όργανα μέτρησης πίεσης με τοπική ένδειξη τιμής Ενδεικτικές λυχνίες και επιλογικούς διακόπτες Τροφοδοτικό αδιάλειπτης παροχής ισχύος UPS Αντικεραυνική προστασία Καλωδιώσεις με την απαραίτητη θωράκιση ανάλογα με τις απαιτήσεις (Πανταζής Νικόλαος, 2001) 6.5. Προδιαγραφές Τηλεπικοινωνιακής Διασύνδεσης Συστήματος Περιγραφή τηλεπικοινωνιακού συστήματος Το τηλεπικοινωνιακό σύστημα πρέπει να εξασφαλίζει μέγιστη αξιοπιστία ανταλλαγής πληροφοριών ανάμεσα σε Τοπικούς Σταθμούς Διαρροών του δικτύου ύδρευσης, του Φορητού Σταθμού Ελέγχου, του Περιφερειακού Σταθμού Ελέγχου με τον Κεντρικό Σταθμό Ελέγχου στο κτήριο της ΔΕΥΑΛ. Το τηλεπικοινωνιακό δίκτυο, βασίζεται σε ασύρματη επικοινωνία με Ethernet πρωτόκολλο (σε ραδιοζεύξεις στην περιοχή συχνοτήτων των 2,4 GHz) και σε επικοινωνίες με χρήση δικτύων κινητής τηλεφωνίας GSM και των υπηρεσιών GPRS και EGPRS. Η συλλογή των πληροφοριών από τους τοπικούς σταθμούς γίνεται με έτοιμους drivers ενσωματωμένους στο SCADA είτε πρόκειται για επικοινωνία μέσω ασύρματου Ethernal είτε για επικοινωνία μέσω GPRS. Δεν επιτρέπεται 55 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

63 η επικοινωνία να γίνεται με εξειδικευμένο λογισμικό που θα σχεδιαστεί ειδικά για ην εφαρμογή αυτή. ( Επικοινωνιακός εξοπλισμός Ο επικοινωνιακός εξοπλισμός στους σταθμούς που θα επιλεχθούν να λειτουργήσουν στην ελεύθερη μπάντα συχνοτήτων των 2,4 GHz αποτελείται από Ethernet radio modems για την αποκατάσταση της επικοινωνίας των Τοπικών Σταθμών με τον ΚΣΕ. Η υλοποίηση του Ethernet ασύρματου δικτύου εξυπηρετεί τη δημιουργία μιας υποδομής που είναι πολύ εύκολα επεκτάσιμη και έχει ικανό baud rate για να επικοινωνούν πολλών τύπων IP based συσκευές. Αυτά τα radio modems απαιτείται να είναι τεχνολογίας ολισθαίνουσας συχνότητας ούτως ώστε να μην επηρεάζονται από παρεμβολές και να έχουν αξιοπιστία στην επικοινωνία. Κατ ελάχιστο πρέπει να είναι σχεδιασμένα για χρήση σε εξωτερικούς χώρους ( π.χ. εύρος θερμοκρασίας λειτουργίας ). Ο επικοινωνιακός εξοπλισμός στους σταθμούς που επιλέχτηκαν να λειτουργήσουν στο δίκτυο GSM της κινητής τηλεφωνίας αποτελείται από κατάλληλα GPRS modem router. Ο τοπικός σταθμός επικοινωνεί με τον ΚΣΕ κάνοντας χρήση Virtual Private Network που παρέχεται από τον φορέα των υπηρεσιών GPRS μέσω Ιντερνετ. Έτσι, γίνεται χρήση των υψηλών ταχυτήτων και των χαμηλών χρεώσεων που προσφέρονται από τέτοιου είδους υπηρεσίες. Τα συγκεκριμένα modem που ταυτόχρονα είναι και δρομολογητές πρέπει να έχουν ενσωματωμένες λειτουργίες προστασίας ασφαλείας των δεδομένων τους ( π.χ. firewall ), όπως επίσης πρέπει να είναι και βιομηχανικού τύπου και σχεδιασμένα για χρήση σε εξωτερικούς χώρους. ( ) 56 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

64 6.5.3 Λογισμικό επικοινωνιών Το λογισμικό επικοινωνιών πρέπει να αποτελείται από τον driver επικοινωνίας που είναι ενσωματωμένος στο SCADA και εξασφαλίζει την IP based διασύνδεση με τους τοπικούς σταθμούς ενώ διασφαλίζει και στα δύο μέρη της επικοινωνίας, ασφάλεια και πληρότητα της μεταδιδόμενης πληροφορίας και την διαπίστωση σφαλμάτων και επανάληψης της διαδικασίας μέχρι την αποστολή λήψη της πληροφορίας. Η επικοινωνία του τοπικού σταθμού με τον ΚΣΕ πρέπει να έχει τις εξής λειτουργίες κατά την επικοινωνία : Κάθε ΤΣΔ βρίσκεται σε συνεχή επικοινωνία με τον ΚΣΕ είτε απευθείας, είτε μέσω αναμεταδοτών, είτε μέσω ίντερνετ και τον ενημερώνει, όταν του ζητηθεί από αυτόν, για την κατάσταση εκτελώντας την αποστολή όλων των μεταβλητών αναλογικών ή ψηφιακών εισόδων εξόδων που ζητούνται από τον ΚΣΕ και τον προγραμματισμό του τοπικού σταθμού με πλήρη λειτουργικότητα του προγράμματος του PLC όταν ζητηθεί από τον ΚΣΕ. Τη μεταγωγή και τον καταμερισμό του επικοινωνιακού φορτίου ανάλογα με την βαρύτητα και την ταχύτητα μεταβολής των μεταβλητών. Τον χρόνο και τις συνθήκες αποθήκευσης των μεταβλητών στην βάση ( μέσες τιμές, ανώτατα κατώτατα όρια σε παράθυρο χρόνου ) Καθορισμένοι από τον χρήστη τύποι δεδομένων, π.χ. όλα τα δεδομένα. Ελάχιστα, μέγιστα, εξαιρέσεις ή οποιοσδήποτε συνδυασμός Ασφαλής μετάδοση στους ΤΣΔ των εντολών, των αλλαγών των παραμέτρων λειτουργίας τους καθώς και τροποποιήσεων στο πρόγραμμα αυτών που δίνονται από τους σταθμούς ελέγχου και 57 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

65 διαχείρισης προς τους ΤΣΔ. Οι χρονικές παράμετροι συλλογής των πληροφοριών πρέπει να περιέχονται και να αποδεικνύονται από τις δυνατότητες των drivers των επικοινωνιών που είναι ενσωματωμένοι στο SCADA. Ο χρόνος επικοινωνίας μεταξύ όλων των Σταθμών Ελέγχου και Διαχείρισης δεν επηρεάζεται από τον όγκο της πληροφορίας γιατί το μέσο επικοινωνίας όπως προδιαγράφεται έχει επαρκή ταχύτητα ανταλλαγής δεδομένων για την σχεδιαζόμενη εφαρμογή. Το πρωτόκολλο επικοινωνίας μεταξύ ΚΣΕ και ΤΣ υλοποιείται σαν ξεχωριστό σύνολο process στην επικοινωνιακή κάρτα του PLC από την μεριά των ΤΣ και στο Driver των επικοινωνιών του SCADA από την μεριά του ΚΣΕ. Την επικοινωνιακή αυτή διεργασία πρέπει να έχει εξασφαλισμένη ο κατασκευαστής των PLC, και του SCADA. ( 6.6 Κεντρικός Σταθμός Ελέγχου Ο Κεντρικός Σταθμός Ελέγχου είναι ο υψηλότερος στην ιεραρχία του συνολικού συστήματος τηλελέγχου, τηλεχειρισμού και συλλογής δεδομένων και η βασική του λειτουργία είναι η πλήρης διαχείριση του συστήματος τόσο από την άποψη εξασφάλισης ομαλής και συνεχούς ροής πληροφοριών από και προς τους τοπικούς σταθμούς διαρροών όσο και προς τον περιφερειακό σταθμό. Επίσης, αναλαμβάνει την υποστήριξη όλων των απαιτούμενων λειτουργιών σε επίπεδο εφαρμογών και για αυτό πρέπει να βασίζεται σε τεχνολογίες αιχμής, οι οποίες έχουν πολλαπλά εφαρμοστεί και ελεγχθεί για την ασφάλεια, την αξιοπιστία και την ακεραιότητά τους. Ο ΚΣΕ είναι τοποθετημένος στα γραφεία του κτιρίου διοίκησης της ΔΕΥΑΛ, όπου υπάρχει αναπτυγμένη υποδομή. Από κει οι χρήστες του ΚΣΕ μπορούν να ελέγχουν και να τηλεχειρίζονται όλους τους τοπικούς σταθμούς του δικτύου ύδρευσης Λάρισας. Τα κύρια χαρακτηριστικά και οι απαιτήσεις του ΚΣΕ συνοψίζονται παρακάτω : 58 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

66 Να είναι ευέλικτο και εύκολα επεκτάσιμο σύστημα, το οποίο θα βασίζεται στο πρότυπο αρχιτεκτονικής ανοικτών συστημάτων ( OSI ) και διεθνών προτύπων επικοινωνίας Να συνεργάζεται εύκολα με το SCADA Να διαθέτει υψηλή διαθεσιμότητα της τάξης άνω του 99% του ολικού χρόνου λειτουργίας Να μπορεί να λειτουργήσει σε 24ώρη βάση αδιάλειπτα με παροχή υψηλής αξιοπιστίας στις συνηθισμένες συνθήκες γραφείου Να μπορεί να ανταποκριθεί σωστά διατηρώντας πλήρη λειτουργικότητα σε συνθήκες πλήρους φόρτισης Να στηρίζει τη λειτουργία του σε διεθνώς αναγνωρισμένα συστήματα SCADA, που λειτουργούν σε παρόμοια έργα στην Ελλάδα Να μπορεί να επικοινωνήσει εύκολα με άλλα συστήματα και δίκτυα για την ενσωμάτωση μελλοντικών εφαρμογών.( Ρούτουλας Αθ., 2008) ακόλουθες : Οι βασικές λειτουργίες που καλείται να εξυπηρετήσει ο ΚΣΕ είναι οι Αυτόματη αμφίδρομη συλλογή και αποστολή πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο από όλους τους απομακρυσμένους σταθμούς και τον ΠΣΕ. Τηλεέλεγχος και τηλεχειρισμός όλων των ΤΣΔ. Διεκπεραίωση με αξιοπιστία των τηλεπικοινωνιών του συνολικού συστήματος. Γραφικά πραγματικού χρόνου και ιστορικά διαγράμματα ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

67 Εφαρμογή ολοκληρωμένου συστήματος αναγγελίας, επεξεργασίας και εκτύπωσης συναγερμών και συμβάντων. Διαχείριση πληροφοριών σε πραγματικό χρόνο, καταχώρηση σε βάση δεδομένων, αποθήκευση και διάθεση για μελλοντική επεξεργασία. Εφαρμογή λειτουργιών «θερμής εφεδρείας» στη διαχείριση και διακίνηση των πληροφοριών στο τοπικό δίκτυο LAN. Στατιστική ανάλυση δεδομένων Παροχή πληροφοριών προς το προσωπικό για λήψη αποφάσεων για επεμβάσεις στο δίκτυο Τροφοδότηση του μοντέλου προσομοίωσης δικτύου ύδρευσης με την απαραίτητη ποσότητα πληροφοριών. (Ρούτουλας Αθ., 2008) εξοπλισμό : Ο Κεντρικός Σταθμός Ελέγχου πρέπει να διαθέτει τον ακόλουθο Δύο servers συνδεδεμένους σε λειτουργία redundancy και τοποθετημένους σε κατάλληλο rack. Οι servers πρέπει να διαθέτουν κατάλληλες άδειες χρήσης, που θα δίνουν δικαιώματα ταυτόχρονης σύνδεσης σε πολλούς χρήστες. Το rack των servers διαθέτει για την τοποθέτηση λοιπού ενεργού εξοπλισμού, όπως routers, switches, modems και προσφέρει ικανές συνθήκες λειτουργίας και ευκολία πρόσβασης για επεμβάσεις, όποτε αυτό κριθεί αναγκαίο. Δεκαέξι θέσεις εργασίας που αποτελούνται από ισάριθμους υπολογιστές με οθόνη και από όπου θα γίνονται οι εργασίες ελέγχου του συνολικού δικτύου 60 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

68 Ένας server για την ανάπτυξη του λογισμικού καταγραφής των δεδομένων μετρήσεων από τους ηλεκτρονικούς υδρομετρητές. Προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή PLC εντός ερμαρίου, που διαθέτει τις κατάλληλες κάρτες επικοινωνίας για τη διασύνδεση με τα υφιστάμενα radio modems και τους server του συστήματος. Έξι radio modems 2.4 GHz για την υλοποίηση των ασύρματων επικοινωνιών με τους απομακρυσμένους σταθμούς. Ένα τροφοδοτικό αδιάλειπτης παροχής ισχύος ( UPS ). Δικτυακό επικοινωνιακό εξοπλισμό για την υλοποίηση του τοπικού δικτύου LAN και του δικτύου ευρείας παροχής WAN. Εκτυπωτές για την εκτύπωση αναφορών και συναγερμών του συστήματος. (Ρούτουλας Αθ., 2008 ) 61 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

69 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 ΣΥΣΤΗΜΑ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ 7.1 Συστήματα Αυτοματισμού Είναι απολύτως αναγκαίο τα συστήματα αυτοματισμού να προσαρμόζονται στις ανάγκες που εμείς θέλουμε να τα χρησιμοποιήσουμε. Πρέπει η σχεδίασή τους να έχει γίνει με κριτήριο την εξοικονόμηση χώρου, την ευελιξία στην δικτύωσή τους, την ευκολία σύνδεσής τους με συστήματα ελέγχου και να έχουν CPU με γρήγορους χρόνους ανταπόκρισης και εσωτερική μνήμη. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στους τύπους CPU και CP που χρησιμοποιούν τα συστήματα αυτά ώστε να μην είναι ιδιαίτερα πολύπλοκοι και να βρίσκονται εύκολα στην αγορά σε περίπτωση βλάβης και αντικατάστασής τους. Η σύνδεση σε διαφορετικά κανάλια επικοινωνίας και δίκτυα, ειδικά στο χώρο της τεχνολογίας πληροφοριών ( ΙΤ ) μέσω TCP/IP, γίνεται μέσω ειδικών καρτών CP. ( Ρούτουλας Αθ., 2008 ) Τεχνικοί κανονισμοί Οι τεχνικοί κανονισμοί που βρίσκουν εφαρμογή στα συστήματα αυτά είναι οι ακόλουθοι : Οδηγίες και κανόνες κατά DIN, VDE, VDI και οδηγίες TUV για εγκαταστάσεις σε νερά και λύματα. Ο γενικός κανονισμός διαχείρισης της αρχής υδάτινων πόρων Οι κανονισμοί και οι οδηγίες της ΔΕΗ σχετικά με τις εσωτερικές και εξωτερικές ηλεκτρικές εγκαταστάσεις Οι τεχνικοί κανονισμοί της ανεξάρτητης αρχής τηλεπικοινωνιών 62 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

70 Κανονισμοί πυρασφαλείας ( Πίνακας αυτοματισμού Σε κάθε τοπικό σταθμό υπάρχει πίνακας αυτοματισμού, ο οποίος ενσωματώνει τον εξοπλισμό που χρειάζεται για να εκτελεστούν οι απαραίτητες λειτουργίες αυτοματισμού, την διεκπεραίωση των επικοινωνιών και τη συγκέντρωση των μετρήσεων από τα εγκαταστημένα όργανα μέτρησης. Ο πίνακας αυτοματισμού ενσωματώνει τον ακόλουθο εξοπλισμό : Προγραμματιζόμενο λογικό ελεγκτή PLC τύπου Α, ο οποίος τοποθετείται στην πρώτη ράγα στην πάνω πλευρά του ερμαρίου προστασίας. DC UPS τύπου ράγας για την αδιάλειπτη τροφοδοσία του εξοπλισμού, το οποίο τοποθετείται ακριβώς κάτω από το PLC και θα φέρει δίπλα του τις αναγκαίες συστοιχίες συσσωρευτών. Ethernet Radio Modem για την υλοποίηση των ραδιοεπικοινωνιών στα 2,4 GHz, για το οποίο πρέπει να έχει προβλεφθεί κατάλληλος χώρος εντός του ερμαρίου για να αναρτηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι ορατές οι ενδείξεις του. GPRS Radio Modem για την υλοποίηση των ραδιοεπικοινωνιών τύπου κινητής τηλεφωνίας. Αντικεραυνικά για την προστασία έναντι υπερτάσεων Ηλεκτρονικός μετατροπέας με οθόνη ενδείξεων και χειρισμών εντός του ερμαρίου για την απεικόνιση των τιμών του ροόμετρου υπερήχων clamp on, μηνυμάτων λειτουργίας και μηνυμάτων σφαλμάτων αυτού, καθώς και για την δυνατότητα προγραμματισμού του τοπικά ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

71 Επιλογικός διακόπτης R O L ( remote off local ) στην πόρτα του πίνακα Φωτιστικό σώμα ( φθορισμού ) για την διευκόλυνση εργασιών εντός του πίνακα Ρευματοδότης σούκο για την διευκόλυνση εργασιών μικρής κλίμακας. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) Τροφοδοτικό αδιάλειπτης λειτουργίας DC - UPS Κάθε πίνακας αυτοματισμού διαθέτει μονάδα αδιάλειπτης παροχής ισχύος, ώστε ο προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής να συνεχίζει να λειτουργεί ακόμα και μετά από οποιαδήποτε διακοπή τροφοδοσίας σε περίπτωση βλάβης. Ειδικότερα, όταν η τάση της μονάδας του UPS πέσει κάτω από ένα όριο ασφαλείας που είναι προεπιλεγμένο ανάλογα με τις ανάγκες, τότε μέσω άμεσης ηλεκτρονικής σύνδεσης με τους συσσωρευτές θα παρέχεται στήριξη της τάσης τροφοδοσίας. Αυτή η μονάδα πρέπει να διαθέτει τα ακόλουθα στοιχεία : Εύρος τάσης εισόδου V DC Όριο τάσης σύνδεσης μπαταρίας ρυθμιζόμενο με DIP διακόπτες στην παροχή 22 25,5 V DC με διακριτά βήματα των 0,5 V Τάση εξόδου 24 V DC Ρεύμα εξόδου μεγαλύτερο από 5 Α ανάλογα και με το τροφοδοτικό που χρησιμοποιείται και τις απαιτήσεις του συνδεδεμένου εξοπλισμού Βαθμός απόδοσης μεγαλύτερος από 95% Προστασία ανάστροφης πολικότητας της τάσης εισόδου και των 64 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

72 συσσωρευτών Προστασία υπερφόρτισης Προστασία βραχυκυκλώματος με ενσωματωμένη ασφάλεια 16 Α Αυτόματη αποσύνδεση αν η τάση πέσει κάτω των 19 V Επιτήρηση τάσης συσσωρευτών και ένδειξη για αλλαγή αυτών Θερμοκρασία λειτουργίας από 0 έως 60 C με φυσικό αερισμό Βαθμός προστασίας IP20 Πιστοποίηση EMC κατά ΕΝ55022 Πιστοποίηση κατά CE και UL. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) 65 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

73 7.1.4 Πίνακας Ελέγχου και Διανομής Οι κανόνες που πρέπει να είναι κατασκευασμένοι οι πίνακες είναι οι ακόλουθοι Ηλεκτρικός εξοπλισμός κατά DIN EN Ταξινόμηση καλωδίων στον πίνακα κατά DIN VDE 0660 T 500 Ταξινόμηση καλωδίων στη μονάδα κατά DIN VDE 0298 T 4 Ταξινόμηση καλωδίων στο μηχάνημα κατά DIN EN60104 T 1 Ταξινόμηση μπάρων χαλκού κατά DIN Κυκλώματα ελέγχου πάντα γειωμένα στην μία άκρη αλλιώς πρέπει να υπάρχει αποσυνδετήρας δύο ακίδων με έλεγχο σφάλματος γης Κύκλωμα έκτακτης διακοπής σύμφωνα με τις απαιτήσεις κατηγορίας 0/1/2 Επιτρεπτές περιοχές για τη διευθέτηση ενεργοποιητών κατά DIN EN T 1 Στο εσωτερικό του πίνακα η καλωδίωση πραγματοποιείται με τη χρήση εύκαμπτων καλωδίων. Η απογύμνωση πραγματοποιείται θερμικά ή μηχανικά με τη χρήση ειδικού εργαλείου, ενώ η σύνδεση στον εξοπλισμό γίνεται με κατάλληλα συνδετήρια. Για τη σύνδεση περιφερειακών μονάδων πρέπει να χρησιμοποιούνται, για την εξοικονόμηση χώρου, φύσσες καλωδίων, εργοστασιακά ελεγμένες και ακροδέκτες από τον κατασκευαστή του αυτοματισμού, ενώ οι διατομές των καλωδίων υπολογίζονται κατά VDE. Για τα κυκλώματα ελέγχου και μέτρησης η καλωδίωση γίνεται σε αντιστοιχία με την ασφάλεια. Για τα ηλεκτρονικά κυκλώματα η καλωδίωση συμμορφώνεται με τους τύπους που βασίζονται στα χαρακτηριστικά του κατασκευαστή. Σε όλους τους πίνακες πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ο απαιτούμενος 66 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

74 χώρος για την είσοδο, τη διάταξη και την ασφάλιση των καλωδίων δεδομένων και ισχύος, λαμβάνοντας υπόψη την επιτρεπόμενη γωνία κάμψης. Τα καλώδια πρέπει να στερεώνονται χρησιμοποιώντας σφικτήρες με πλαστικό τελείωμα και για τα μονόκλωνα καλώδια οι σφικτήρες που χρησιμοποιούνται να είναι από μη φερρομαγνητικό υλικό. Αν υπάρχει τερματικό κουτί στη διαδρομή του καλωδίου από τον πίνακα μέχρι τον εξοπλισμό, τότε πρέπει το τερματικό κουτί να είναι σχεδιασμένο με τέτοιο τρόπο, ώστε να αντιστοιχίζεται η αρίθμηση στον πίνακα. ( Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) Μεταλλικό κιβώτιο (pillar) To pillar είναι κατασκευασμένο με πλαίσιο από σιδηρογωνιές και με λαμαρίνα πάχους 2 mm. Οι πόρτες του φέρουν περιφερειακά στεγανοποιητικά λάστιχα και εφάπτονται πολύ καλά και σφιχτά σε όλα τα σημεία με το κύριο σώμα του, ώστε να αποφεύγεται η είσοδος της βροχής στο εσωτερικό του. Η έδραση του pillar γίνεται σε βάση από σκυρόδεμα η οποία είναι υπερυψωμένη κατά 40 cm από τον περιβάλλοντα χώρο και η σύνδεση του γίνεται κοχλιωτά ώστε να μπορεί να αφαιρεθεί όποια στιγμή χρειαστεί. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) 67 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

75 7.2 Προγραμματιζόμενος λογικός ελεγκτής Ο ελεγκτής είναι ελεύθερα προγραμματιζόμενη μονάδα αυτοματισμού αποτελούμενη από ανεξάρτητες μονάδες, εναλλάξιμες κάρτες και σύστημα επικοινωνίας. Πιο συγκεκριμένα, για την επικοινωνία διασύνδεση με το τοπικό και απομακρυσμένο περιβάλλον ( συλλογή πληροφοριών και αποστολή εντολών ), το PLC πρέπει να διαθέτει τυποποιημένες κάρτες ( modules ) : Ψηφιακών εισόδων τύπου ελεύθερης τάσης. Για την συλλογή πληροφοριών τύπου on/off Ψηφιακών εξόδων τύπου relay. Για την αποστολή εντολών σε κατάλληλο εξοπλισμό ( αντλίες, βάνες ) Αναλογικών εισόδων τύπου ρεύματος ή τάσης. Για την συλλογή μετρήσεων από αισθητήρια όργανα που παρέχουν αναλογικό σήμα ( σταθμήμετρα, πιεσόμετρα ) Αναλογικών εξόδων τύπου ρεύματος ή τάσης. Για την αποστολή κατάλληλων εντολών για τη ρύθμιση λειτουργιών ( inverter, βάνες ) Επεξεργασίας επικοινωνιών, εάν η CPU του ελεγκτή δεν διαθέτει την ικανότητα της επεξεργασίας των επικοινωνιών. Για την επικοινωνία με τον ΚΣΕ και άλλους απομακρυσμένους ελεγκτές του συστήματος τηλεελέγχου / τηλεχειρισμού. Σύνδεση με modem ασύρματης επικοινωνίας άλλου κατασκευαστή. Για την διασύνδεση με το ασύρματο δίκτυο επικοινωνιών του συστήματος τηλεελέγχου / τηλεχειρισμού ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

76 Επιπλέον πρέπει να έχει την δυνατότητα : Σύνδεσης με Η/Υ και καταγραφικό ( εκτυπωτής ) χωρίς την διακοπή των επικοινωνιών. Απομακρυσμένου, διαμέσου του ενσύρματου δικτύου, καθώς και τοπικού, διαμέσου σειριακής σύνδεσης RS232, προγραμματισμού με την χρήση φορητού ηλεκτρονικού υπολογιστή. Απομακρυσμένης, διαμέσου του ασύρματου δικτύου, ενημέρωσης για την λειτουργία του προγράμματος και προγραμματισμού από απομακρυσμένο ηλεκτρονικό υπολογιστή. Ο ελεγκτής πρέπει να : Έχει σχεδιαστεί για δικτύωση σε ευρεία γεωγραφική περιοχή. Επιθυμητό είναι να διαθέτει επεξεργαστή ώστε να είναι ικανός για πλήρη αυτόματη και αυτόνομη επεξεργασία των πληροφοριών τόσο για τον τοπικό έλεγχο της εγκατάστασης όσο και για την ασύρματη ή ενσύρματη μετάδοση των δεδομένων σε άλλα PLC και ηλεκτρονικούς υπολογιστές της εγκατάστασης. Υποστηρίζει την ελεύθερη τοποθέτηση των καρτών εισόδων και εξόδων στη motherboard. Λειτουργεί σε περιβάλλον με σχετική υγρασία 5% έως 95% και θερμοκρασία από 0 έως +60 C. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2.) 69 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

77 7.3 Τροφοδοτικό αδιάλειπτης λειτουργίας (UPS) του ΚΣΕ / ΠΣΕ Τα τροφοδοτικά θα υποστηρίζουν όλο τον εξοπλισμό του ΚΣΕ και ΠΣΕ και τα τεχνικά λειτουργικά χαρακτηριστικά τους είναι : Ισχύς > 2 KVA Τάση εισόδου 220V Τάση εξόδου 220V Κυματομορφή εξόδου, ημιτονική Μέγιστη παραμόρφωση 5% Μέγιστη υπερφόρτωση, 125% με ΔΕΗ παρών και 110% σε λειτουργία με μπαταρίες για 10 λεπτά Χρόνος αυτονομίας σε πλήρες φορτίο, τουλάχιστον 20 λεπτά Χρόνος μεταγωγής, < 2 msec Απόρριψη θορύβου, τουλάχιστον 120 db Θερμοκρασία λειτουργίας 0 40 C Υγρασία, τουλάχιστον 90% Τύπος συσσωρευτών και σύστημα φόρτισης, κλειστού τύπου μολύβδου, χωρίς συντήρηση, φορτιζόμενοι από φορτιστή ελεγχόμενο από μικροεπεξεργαστή. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) 70 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

78 7.4 Switching hubs και Δίκτυο ΚΣΕ Α. Δομές δικτύων Γενικές αρχές Για την εγκατάσταση ενός δικτύου LAN χρησιμοποιούνται διακλαδωτές και δρομολογητές. Οι δικτυακές λειτουργίες των windows χρησιμοποιούνται όσο το δυνατόν περισσότερο. Οι ανεξάρτητοι κόμβοι συνδέονται στο LAN μέσω switches. Η διαδικασία διακλάδωσης επιτρέπει άμεση παράλληλη επικοινωνία σε διαφορετικούς κλάδους. Αυτό σημαίνει ότι το δίκτυο είναι διαιρεμένο σε διάφορους κλάδους με διαφορετικό φορτίο. Για το λόγο αυτό πρέπει να είναι εφικτή η τοπική επικοινωνία σε κάθε κλάδο ανεξάρτητα από τους υπόλοιπους κλάδους. Έτσι στο συνολικό δίκτυο υπάρχει η δυνατότητα για δρομολόγηση διαφόρων μηνυμάτων ταυτόχρονα. Η κεντρική διαχείριση δικτύων πρέπει να είναι εφικτή με χρήση του SNMP. Εξοπλισμός δικτύων όπως gateways, file servers και bridges ελέγχονται και διαχειρίζονται από κατάλληλο πρόγραμμα διαχείρισης δικτύων, το οποίο εξυπηρετεί εργασίες επέμβασης και συντήρησης σε εκτεταμένα δίκτυα. Σε ένα τοπικό δίκτυο Ethernet μπορούν να εξυπηρετηθούν περισσότεροι από 1000 κόμβοι. Η φυσική διασύνδεση εξυπηρετείται από ηλεκτρικά καλώδια δικτύων ή εναλλακτικά από οπτικές ίνες. Πιθανές τοπολογίες δικτύων είναι αυτή του βρόγχου, της ευθείας, η δενδροειδής ή του αστέρα, ενώ προτιμάται η χρήση της τοπολογίας των βρόγχων σε εφεδρεία. ( Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) 71 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

79 Β. Εξοπλισμός Δικτύων Το σύνολο του εξοπλισμού τοποθετείται εντός του Rack και περιλαμβάνει : Λογισμικό δικτύου Windows Δομημένη καλωδίωση τύπου CAT 6 και Patch Panels τύπου UTP RJ 45. (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2.) 7.5 SCADA Στα πλαίσια του συνολικού συστήματος έχει αναπτυχθεί ένα σύστημα SCADA, το οποίο είναι συνδεδεμένο με τα επί μέρους συστήματα αυτοματισμού. Το σύστημα αυτό καλύπτει τις ακόλουθες λειτουργίες : Κεντρικός έλεγχος των λειτουργικών συστημάτων μέσω της συγκέντρωσης, επεξεργασίας και απεικόνισης όλων των ορισμένων μεταβλητών, όπως των μετρήσιμων τιμών, μηνυμάτων λειτουργίας και μηνυμάτων σφαλμάτων. Αποθήκευση δεδομένων σε αρχεία μακράς διάρκειας για μελλοντική ανάλυση στη μορφή αναφορών και γραφημάτων. Αναπαραγωγή υπολογισμών μέσω της αριθμητικής ή λογικής σύνδεσης δεδομένων επεξεργασίας. Απεικόνιση του λειτουργικού και διαδικαστικού συστήματος σε δυναμική μορφή διαγράμματος με γραφικές απεικονίσεις όλων των απαιτούμενων αναλογικών και ψηφιακών μεγεθών. Απεικόνιση των μετρούμενων μεγεθών στη μορφή γραφημάτων 72 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

80 και πινάκων. On line παραμετροποίηση του συστήματος με τη χρήση φιλικών, εύχρηστων διαλογικών μενού οθόνης, συμπεριλαμβανομένων κειμένων βοήθειας. Καταχώρηση όλων των δεδομένων και των καταστάσεων λειτουργίας. ( Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) Απαιτήσεις συστήματος ελέγχου Το σύστημα ελέγχου πρέπει να αποτελείται από τεχνολογίες αιχμής όσον αφορά τη δομή και τη λειτουργία σαν ένα σύστημα επεξεργασίας και ελέγχου. Πρέπει να είναι ένα σύγχρονο σύστημα που διαθέτει ελκυστικό σύστημα αλληλεπίδρασης με τον χρήστη, ανοιχτό σε εφαρμογές γραφείου, με σύνθετες αλλά αξιόπιστες λειτουργίες, επαρκές για να διαστασιολογηθεί σύμφωνα με τις ανάγκες και βαθμωτό για απλούστερες ή πιο σύνθετες εφαρμογές Modem router GPRS Προκειμένου να επιτευχθεί η επικοινωνία των απομακρυσμένων τοπικών σταθμών διαρροών με τον ΚΣΕ και η σωστή δρομολόγηση της πληροφορίας τους μέσω του δικτύου GPRS και VPN καναλιού δια μέσω του internet θα χρησιμοποιηθεί κατάλληλο modem GPRS router. Ο δρομολογητής για τα δίκτυα EGPRS και GPRS θα υλοποιεί την ασύρματη ΙΡ επικοινωνία των συσκευών αυτοματισμού PLC χρησιμοποιώντας δίκτυα κινητής τηλεφωνίας GSM. Το router αυτό είναι βιομηχανικού τύπου και ράγας για εύκολη τοποθέτηση πλησίον του PLC και θα διαθέτει θύρα RJ45. Θα διαθέτει διαγνωστικό LED για την κατάσταση του modem, την ισχύ του πεδίου και τον 73 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

81 έλεγχο της σύνδεσης. Ακόμη πρέπει να πληροί τα ακόλουθα : Περιοχές συχνοτήτων λειτουργίας 850, 900, 1800, 1900 MHz. Επικοινωνία υψηλών ταχυτήτων μέσω EGPRS Multislot Class 12 σε EGPRS δίκτυα και αυτόματη μεταγωγή σε GPRS mode σε περίπτωση έλλειψης EGPRS δικτύου. Αυτόματη ρύθμιση και δέσμευση της ΙΡ based on line σύνδεσης στο internet. RJ45 θύρα για 10/100 Mbit/s. Μεταδιδόμενη ισχύς εξόδου 2 W στα 850, 900 ΜΗz και 1 W στα 1800,1900 MHz. Υλοποίηση Virtual Private Network με πρωτόκολλο IPsec. Θερμοκρασία λειτουργίας -20 έως +60 C. Σχετική υγρασία, μέγιστη 95% στους 25 C Βαθμός Προστασίας ΙΡ20 (Εγχειρίδιο Τεχνικής Περιγραφής Συστήματος Τηλεμετρίας στην Δ.Ε.Υ.Α. Λάρισας, Έκδοση 2010, v2. ) 74 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

82 ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 - ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Αναλύοντας και μελετώντας το σύστημα της τηλεμετρίας που εφαρμόζεται με επιτυχία στην ΔΕΥΑ Λάρισας παρατηρούμε ότι με βάση το σύστημα αυτό έχουμε τα εξής αποτελέσματα, τα οποία αφορούν το σημαντικότερο στοιχείο της ανθρώπινης φύσης, το νερό : Καταγραφή και αποτύπωση μετρήσεων και δημιουργία μιας βάσης δεδομένων Προσδιορισμό της κατάστασης της ποιότητας και της ποσότητας των υδάτινων πόρων Προσδιορισμό και εκτίμηση των αναγκών σε νερό και του υδατικού ισοζυγίου των υδρολογικών λεκανών στην περιοχή των μετρήσεων Σύστημα παρακολούθησης και μείωσης των απωλειών σε νερό Επέμβαση όταν χρειαστεί σε σφάλματα του δικτύου ύδρευσης. Αναλύοντας όλα τα παραπάνω οδηγούμαστε στα εξής συμπεράσματα : Διερευνήθηκε η ζήτηση του νερού σε κάθε κατηγορία χρήσεων και κυρίως στους μεγαλύτερους τομείς της αστικής κατανάλωσης Ειδικότερα για τον οικιακό τομέα, μελετήθηκε η ελαστικότητα της ζήτησης του νερού καθώς και τα περιθώρια αύξησης του νερού κατά χρήση με 75 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

83 αποτέλεσμα να δημιουργηθούν εναλλακτικά σενάρια τιμολογιακής πολιτικής Αναπτύχθηκε ένα σύστημα μεθοδολογιών για την κοστολόγηση του νερού σύμφωνα με την πλήρη αξία του Αναπτύχθηκαν μοντέλα συμπεριφοράς καταναλωτών και θα διερευνηθούν οι κοινωνικές παράμετροι της υδροδοτικής πολιτικής ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

84 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 8.1 Σχηματική απεικόνιση δικτύου τηλεμετρίας 77 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

85 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 8.2 Διαγράμματα Στατιστικής Παρακολούθησης Διαρροών 78 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

86 79 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

87 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 8.3 Χάρτης Τομέα Ευθύνης ΔΕΥΑΛ 80 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

88 Διάγραμμα τοπικών σταθμών διαρροών Δ.Ε.Υ.Α.Λ 81 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

89 Γενική Διάταξη Ύδρευσης 82 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

90 ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 8.4 Φωτογραφίες Σταθμών μέτρησης και οργάνων μέτρησης Σύστημα ηλεκτρονικού παροχόμετρου 83 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

91 Ηλεκτρονικό παροχόμετρο 84 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ

92 Εσωτερικό σταθμού μέτρησης Ενδείξεις οργάνων σταθμού μέτρησης 85 - ΑΝΑΛΥΣΗ ΣΥΓΧΡΟΝΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΗΣ ΤΗΛΕΜΕΤΡΙΚΗΣ