Siemens AG Österreich SIWA: Nachhaltige Wasserwirtschaft per KI und Digital Twin

Ob Erfassung von Daten, Einsatz von Assistenzsystemen, Vernetzung und Integration von Teilsystemen zu einer Dezentralisierung von Diensten bis hin zur Autonomie ganzer Infrastruktursysteme: Die Digitalisierung in der Wasserwirtschaft ermöglicht effizientere und nachhaltigere Prozesse für neue wie für bestehende Anlagen. Zwei Hebel setzen hier an: zum einen die Erstellung Digitaler Zwillinge, um Prozesse zu optimieren, zum anderen die Nutzung digitaler Applikationen.

Die realen Anwendungsszenarien dieser Technologien zeigte Siemens live auf der kürzlich stattgefundenen Messe IFAT an einem Wassermodel. Das Model stellt eine typische Pumpenanwendung aus der Wasser- bzw. Abwasseranlage dar. In verschiedenen Szenarien demonstrierte Siemens wie beispielsweise Pumpenverstopfungen vermieden werden können, Prozesse mit den digitalen Zwillingen optimiert und die industrielle Sicherheit von Wasseranlagen als kritische Infrastruktur sichergestellt werden kann.

Durch die Vernetzung und Verknüpfung von Prozess-, Planungs- und Betriebsdaten lässt sich die gesamte technische sowie organisatorische Prozess-/Wertschöpfungskette eines Wasser-Infrastruktursystems in digitalen Modellen von Bauwerken und Anlagen, einem sogenannten Digitalen Zwilling, abbilden. Mit der Siemens-Lösung PlantSight kann ein vollständiger und stets aktueller Digitaler Zwilling der Anlage erstellt werden, welcher die Steigerung der Anlagenleistung und Optimierung des Betriebs über den gesamten Lebenszyklus der Anlage ermöglicht.

Ganzheitliches Portfolio für die Wasserwirtschaft: Siemens bietet maßgeschneiderte Produkte, Systeme und Lösungen für eine zukunftsfähige Wasserindustrie.

Smarte Applikationen für die Wasserindustrie

Mit den speziell für die Wasser-/Abwasserbranche entwickelten Siemens Water (SIWA)-Applikationen optimieren Betreiber unter anderem die Energieeffizienz, vermeiden Wasserverluste, reduzieren Gewässerbelastungen und realisieren vorausschauende Wartungsmaßnahmen. Abhängig von den unterschiedlichen Anforderungen, denen Anlagenbetreiber gegenüberstehen, bietet Siemens Applikationen für die Anwendung in der Cloud und für Edge an. Durch Edge-Computing können beispielsweise große Datenmengen gesammelt und zeitnah ausgewertet werden, um dann eine Vorhersage für Szenarien oder zum Systemverhalten zu treffen.

Außerdem basieren einige der SIWA-Applikationen auf einem KI-Algorithmus. Mithilfe der KI-Applikationen können Anlagenbetreiber Trinkwassernetze und Abwassersysteme intelligent überwachen und optimieren sowie schnell und vorausschauend auf Herausforderungen wie Verunreinigungen des Grundwassers durch Blockaden im Kanalisationskanälen oder Leckagen reagieren.

Der Digitale Zwilling schafft ein virtuelles Abbild der realen Anlage: Durch die intelligente Verknüpfung von Daten aus unterschiedlichen Quellen sowie deren Verarbeitung in einem durchgängigen Datenmodell kann das gesamte Potenzial neuer und bestehender Anlagen genutzt werden.

Leckagen vorzeitig und präzise identifizieren mit SIWA LeakPlus

SIWA LeakPlus nutzt Echtzeitüberwachung, Cloud Computing, künstliche Intelligenz und hydraulische Simulationen, um die Rentabilität, Nachhaltigkeit und Effizienz von Wasserverteilungsnetzen zu verbessern. Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten wird SIWA LeakPlus zunächst mit vorhandenen Durchfluss- und Druckdaten trainiert. Dadurch lernt das System, Anomalien vom Regelbetrieb zu trennen und jeder Anomalie die richtige Ursache zuzuordnen.

Demnach analysiert SIWA LeakPlus Daten, die von verschiedenen Arten von Sensoren empfangen werden, und sucht dann nach Anomalien, um Lecks zu identifizieren und zu lokalisieren und so sicherzustellen, dass angemessene Entscheidungen für das Netzmanagement in Echtzeit getroffen werden.

Es eignet sich für Netze, die aus allen Rohrdurchmessern und Materialien bestehen. Es funktioniert in lauten Umgebungen und unter allen Wetterbedingungen und ist zudem mit allen Netztypen kompatibel: sektorisiert oder offen und kann auf DMAs aller Größen angewandt werden.

Saubere Gewässer mit KI-basierter SIWA Blockage Predictor App

Durch die Nutzung von Künstlicher Intelligenz ermittelt die SIWA Blockage Predictor-App sowohl akute als auch sich entwickelnde Blockaden im Abwassernetz, die zur Belastung des Kanalisationsnetzes und somit zum Austritt von unbehandeltem Abwasser in die Umwelt führen können. Dank vernetzten Assets werden Anomalien frühzeitig erkannt, sodass drohende Blockaden vermieden werden können.

Kostenoptimierter Pumpenbetrieb in Wasserversorgungssystemen

SIWA Optim und SIWA OptimDynamics sorgen für einen vollautomatisierten und zugleich kosten- und energieeffizienten Pumpenbetrieb in den Wasserversorgungssystemen. Betreiber profitieren hierbei von einer Energie- und Kosteneinsparung von bis zu 15 %. Durch Algorithmen erfasst die SIWA Optim-App aktuelle Daten aus dem Prozessleitsystem der Anlage und verknüpft diese mit den Daten von öffentlichen Versorgungsunternehmen und Verbrauchsprognosen.

Nach der Auswertung der Daten vor Ort oder im cloudbasierten IoT-Betriebssystem Mindsphere, erhält der Betreiber sofortigen Zugriff auf die für ihn relevanten Informationen. SIWA OptimDynamics berechnet anhand einer hydraulischen Modellierung der Pumpstation die effizienteste Lösung für den Transport des Trinkwassers. Spezielle Algorithmen die auf Anlagen- und Betriebsmitteldaten sowie Verbrauchsprognosen basieren, reduzieren den Energieverbrauch der Betriebsabläufe für Pumpen und Ventile.

Webbasiertes Prozessleitsystem SIMATIC PCS neo

SIMATIC PCS neo ist ein vollständig webbasiertes Prozessleitsystem mit einem objektorientierten Datenmanagement. Das vollständig skalierbare System ermöglicht im Engineering wie im Betrieb eine schnelle Analyse der Prozessinformationen und die Diagnose des Automatisierungssystems. Dies eröffnet Unternehmen der Wasser- und Abwasserwirtschaft entscheidende Effizienzgewinne und ebnet der Wasserbranche den Weg zu „Wasser 4.0“.

Kompetente Unterstützung von der Planung über das Engineering bis zum Betrieb

Das Siemens Water Portal bietet eine umfangreiche und frei verfügbare Sammlung an Musterlösungen und Musterkonfigurationen, Engineering-Standards und Tools zur Automatisierung, Prozessinstrumentierung, Antriebstechnik sowie zur elektrotechnischen Ausstattung von Wasser- und Abwasseranlagen. Darüber hinaus stehen Anleitungen zur industriellen Sicherheit und Kommunikation zur Verfügung.

Ebenso bietet Siemens fachkundige Unterstützung für Ingenieurbüros, Systemintegratoren und Anlagenbauer bei der Planung, der Konfiguration und dem Engineering von wasser- und abwassertechnischen Anlagen, Pumpstationen und Entsalzungsanlagen. Die Verwendung dieser zukunftssicheren Musterlösungen ermöglicht Endkunden während des gesamten Lebenszyklus der Anlage die Minimierung von Kosten und Risiken.