Une technologie plus intelligente pour une communication fluide

Il existe environ 153 000 systèmes publics d'eau potable dans le pays et près de 16 000 usines de traitement des eaux usées. Ces systèmes d'eau peuvent être complexes, avec de multiples pompes, réservoirs, vannes et des kilomètres de canalisations. Pour assurer le bon fonctionnement de ces opérations vastes et complexes et réduire les risques de temps d'arrêt imprévus, il faut des technologies sophistiquées qui permettent aux équipements de communiquer entre eux.

Alors que les services publics d'eau utilisent des systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données (SCADA) depuis des années pour améliorer l'efficacité opérationnelle, la plupart ont tendance à avoir une large gamme d'équipements/réseaux SCADA installés qui peuvent varier considérablement en termes d'âge, de fonctionnalités, de connectivité et de fournisseur. soutien. De plus, les systèmes ont souvent été construits au coup par coup au fil des ans par une grande variété d'entrepreneurs, de fournisseurs et de consultants, chacun avec sa propre approche de programmation. Résultat : de nombreux services d'eau se retrouvent désormais avec des systèmes complexes, variés et mélangés qui sont souvent difficiles à gérer en termes d'exploitation, de maintenance et de robustesse globale du système.1

À une époque où les budgets municipaux sont serrés, même avec les subventions de l'American Infrastructure Act, l'efficacité du réseau d'eau et d'eaux usées doit être maintenue pour que les coûts restent sous contrôle. Une façon d'y parvenir est de se tourner vers Open Platform Communications (OPC). Avec OPC, l'accès aux machines, appareils et autres systèmes est standardisé et permet un échange de données similaire indépendant du fabricant. Les objectifs de ces solutions sont de minimiser les points de friction et d'augmenter l'efficacité. En traitant les appareils comme des objets génériques, le système peut incorporer de nouveaux composants avec un minimum de perturbations. Cette technologie est devenue encore plus robuste, plus agnostique et plus sécurisée.

Connectivité agnostique, modélisation puissante des informations et sécurité intégrée

Un défi avec les réseaux variés des services d'eau est l'échange sécurisé et normalisé de données et d'informations entre les appareils, les équipements et les services, c'est là qu'intervient l'architecture unifiée de communications à plate-forme ouverte (OPC-UA). OPC-UA est une plate-forme extensible. standard indépendant qui permet l'échange sécurisé d'informations dans les systèmes industriels. Il est compatible avec Windows, macOS, Android et Linux et fonctionne sur les PC, les infrastructures basées sur le cloud, les contrôleurs logiques programmables (PLC), les microcontrôleurs et les systèmes cyberphysiques.

Cela ne s'arrête pas là cependant; OPC-UA est également conçu pour structurer et partager des données vers des réseaux informatiques et vers le cloud au-delà. C'est le cadre complet de modélisation de l'information fourni par OPC-UA qui lui permet de relayer le contexte de l'information et d'aller au-delà de la simple transmission de données, contexte essentiel pour que les données soient interprétées et utilisées correctement par des systèmes externes. Une variable de processus provenant d'une valeur de capteur peut être modélisée avec des unités d'ingénierie pour permettre une interprétation correcte, des limites opérationnelles pour valider les modifications et ajuster les informations d'affichage et d'entretien pour fournir une approximation de la précision.

La sécurité des plates-formes basées sur le cloud a été une préoccupation croissante au cours de la dernière décennie. Comme OPC-UA est une couche de communication pour la communication de machine à machine et de machine à cloud, il fonctionne avec deux couches de sécurité. La première couche établit une connexion de canal cryptée entre le client et le serveur. Cette couche assure la confidentialité, l'intégrité (via la signature des messages) et l'authentification basée sur des certificats. La couche application gère ensuite l'authentification et l'autorisation des utilisateurs.2

Les éléments clés de chaque station de pompage comprennent les puits humides, les pompes, la tuyauterie avec vannes et crépines associées, les moteurs, le système d'alimentation électrique, le système de contrôle et d'alarme de l'équipement, le système de contrôle des odeurs et le système de ventilation. Il s'agit de beaucoup d'équipements essentiels pour maintenir l'opération opérationnelle. Les systèmes SCADA surveillent les informations, telles que la consommation de kilowatts (kW), les niveaux de réservoir, l'activité de la pompe, les gallons par minute ou l'utilisation de chlore avec des tendances historiques complètes.

Les stations de pompage et de relevage contiennent un certain nombre de capteurs et d'instruments de terrain pour collecter les données d'exploitation. Un capteur individuel peut indiquer si un moteur est allumé ou éteint, si une vanne est ouverte ou fermée, si une variable de processus atteint une valeur limite ou d'autres conditions discrètes simples. Les instruments fournissent des mesures plus complexes de variables analogiques, telles que le débit, la température, la pression et le niveau.

En règle générale, une ville aura ces actifs répartis sur une vaste zone géographique, nécessitant des unités terminales distantes (RTU) pour relayer les données d'un site, tel qu'une station de relevage vers le système SCADA. Les RTU proviennent probablement de fabricants différents et peuvent utiliser des technologies radio distinctes pour transmettre des informations. Avec OPC-UA, tout appareil utilisant la norme peut être intégré à la plate-forme sans codage. Après avoir branché l'appareil, il configurera automatiquement les capacités du système et structurera les données collectées.

OPC-UA permet d'utiliser OPC en tant que client ou serveur ; il fournira des données à divers appareils et applications pour contrôler les fonctions de l'équipement. Les applications serveur OPC-UA permettent l'échange de données pour la communication machine à machine et PC à machine. Les utilisations du serveur OPC incluent les RTU dans les applications de service sur le terrain. Un autre avantage d'OPC-UA est que les actifs peuvent être mis à niveau vers cela au fur et à mesure qu'ils sont réparés par des dispositifs de passerelle de périphérie déployés, dans la mesure où les budgets des municipalités le permettent.

Un thème clé d'OPC-UA est l'augmentation de la connectivité entre les appareils, les réseaux et les actifs physiques et le cloud. L'augmentation de la connectivité permet une plus grande transparence des processus et un potentiel supplémentaire pour l'analyse prédictive et les conditions d'alarme sentinelle.

Des services d'eau mieux connectés permettront de résoudre les problèmes potentiels avant qu'ils ne deviennent des problèmes, mais uniquement en étendant cette connectivité jusqu'au dernier tronçon, c'est-à-dire aux personnes qui exploitent et optimisent les actifs. Connecter les appareils aux personnes et fournir les bonnes informations (avec une sophistication accrue de la modélisation) aux bonnes personnes au bon moment est la force du logiciel de notification d'alarme à distance.

La technologie intelligente et OPC-UA remodèlent le déploiement des solutions logicielles de notification d'alarme à distance et leur connectivité. Alors que les actifs et les processus sont de plus en plus peuplés de capteurs plus intelligents et sont de plus en plus modélisés à des niveaux opérationnels inférieurs, la capacité des solutions logicielles de notification d'alarme à distance à se connecter à la fois aux sources d'informations SCADA et non SCADA est de plus en plus importante. Les flux de travail de notification avancés nécessiteront la synthèse d'informations provenant de plusieurs serveurs OPC-UA en réponse aux événements d'alarme qui se déroulent dans SCADA. Il est bon de savoir qu'un capteur de pression enregistre une alarme basse ; il est préférable de connaître ces informations dans le contexte de l'état des vannes et des pompes associées à cette pression, les informations de maintenance pour cet actif et l'impact en aval de la basse pression.

Une connectivité et une modélisation des informations accrues donneront aux décideurs les moyens d'agir, permettront des temps de réponse plus rapides et augmenteront la productivité. Les solutions logicielles de notification d'alarme prêtes pour la technologie intelligente se connectent à la fois aux principaux packages SCADA et aux serveurs OPC-UA et fournissent ces flux de travail de notification avancés.

Les références

https://www.grahamnasby.com/files_publications/NasbyG-PhillipsM_2011_SC… (consulté le 1er décembre 2022).

https://www.machinemetrics.com/connectivity/protocols/opc-ua (consulté le 12 décembre 2022).

Cody Bann est directeur de l'ingénierie chez WIN-911 basé à Austin, TX et peut être contacté à [email protected]. La société aide à protéger plus de 19 000 installations dans 85 pays en fournissant des alarmes de machines critiques via une application pour smartphone ou tablette, voix (VoIP et analogique), SMS, e-mail et annonceur en usine, réduisant ainsi les temps de réponse des opérateurs, les temps d'arrêt du système et les coûts de maintenance. Pour plus d'informations, visitez win911.com