Consultazione del sistema telecontrollo in mobile office dai tecnici operativi. Una risposta futuristica alla gestione integrata delle reti

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1 Telecontrollo impianti, geometria e caratteristiche delle reti, dati dei consumi storici condivisi col GIS quali elementi indispensabili per una modellazione realistica di una rete. Consultazione del sistema telecontrollo in mobile office dai tecnici operativi Una risposta futuristica alla gestione integrata delle reti Forum Telecontrollo Reti Acqua Gas ed Elettriche Roma ottobre 2009

2 Flusso logico dei dati e delle informazioni Modello Matematico della Rete Sistema telecontrollo Sistema Informatico Territoriale

3 Dati Tecnici Il nuovo sistema di telecontrollo interamente WEB-Based gestisce la totalità degli Impianti GRF(Gruppo Riduzione Finale), 5 Impianti RE.MI (Regolazione e Misura) dell impianto PRATO GAS NATURALE e 3 Impianti GPL. In totale il sistema gestisce 160 siti di cui: - Nr. 5 Impianti RE.MI. - Nr. 152 Impianti di secondo salto (GRF) - Nr. 3 Impianti GPL Il software integrato organizza inoltre la diffusione degli allarmi generati sugli impianti verso i tecnici addetti o i reperibili in modo del tutto automatico.

4 Riepilogo Cronologico degli Eventi La scelta del sistema di telecontrollo da implementare fu eseguita tenendo presente alcuni parametri ritenuti importanti: - Affidabilità dei produttori; - Periferiche e sensori di largo impiego sul mercato; - Velocità di acquisizione e precisione delle misure e loro diffusione; - Numero di ingressi (Analogici e Digitali) adeguato; - Vettore di diffusione degli allarmi (Rete Mobile GSM/GRPS o Rete e cablata); - Rispondenza alle normative vigenti (ATEX, DM , ecc ); - Affidabilità e durata di periferiche e sensori; - Semplicità di installazione e manutenzione; - Basso costo di installazione e manutenzione; - Flessibilità e standardizzazione; - Alimentazione della apparecchiatura; - Consumo energetico ridotto per alimentazione da pannello fotovoltaico.

5 Riepilogo Cronologico degli Eventi E stato quindi definito lo standard hardware (periferiche e sensori) e software da impiegare per lo sviluppo del nuovo sistema di telecontrollo, in particolare: -Periferica di controllo -Trasmettitore di Pressione -Sensore intasamento filtro -Sensore blocco linea e presenza persone

6 Riepilogo Cronologico degli Eventi Successivamente alla scelta dei prodotti furono condotti approfonditi test in campo, nel corso dei quali emersero numerose problematiche di funzionamento legate sia alle periferiche hardware che alla parte software che portarono alla sostituzione da parte dei fornitori di tutte le periferiche hardware installate. Nonostante la sostituzione dell hardware, tali problematiche continuarono, relativamente soprattutto alla parte software di gestione del sistema che non riusciva a controllare correttamente il trasferimento dei dati dalle periferiche; inoltre il software impegnava il server in modo da non consentirne l utilizzo per la visualizzazione dei dati presenti in memoria.

7 Riepilogo Cronologico degli Eventi Nella primavera del 2007 furono presentati i nuovi prodotti sviluppati dal produttore in sostituzione dei precedenti, tenendo in considerazione le nostre indicazioni e l esperienza fatta negli anni passati. Nel periodo Aprile - Dicembre 2007 furono completamente sistemate e rese funzionanti le prime 30 periferiche..

8 Riepilogo Cronologico degli Eventi In data 01 Agosto 2008 sono stati consegnati tutti gli impianti progettati perfettamente funzionanti. In questo modo è stato conseguito il proprio obiettivo di telecontrollare tutti gli impianti di riduzione della pressione del gas GRF dell impianto Prato Gas Naturale naturale entro il 31/12/2008. Nel corso dei lavori sono state implementate alcune nuove soluzioni tecniche di supporto, quali: 1. Inserimento di gas-cromatografi di riferimento in rete per il monitoraggio on-line della quantità di odorizzante in rete. 2. Telegestione delle cabine gas Re.Mi. Via Web e via Wireless 3. Collegamento al Modello di Calcolo Matematico delle Reti Gas sviluppato in collaborazione con la Ns software-house: in questo caso il sistema SIT acquisisce i dati relativi alle pressioni di esercizio degli impianti direttamente dal database del telecontrollo aggiornando il modello matematico.

9 Inserimento di gas-cromatografi di riferimento in rete per il monitoraggio on-line della quantità di odorizzante in rete Impianti tipo GRF Nel periodo estivo del 2008 sono stati installati presso nr. 3 cabine di 2 salto i gascromatografi pre visti per monitorare in continuo la concentrazione di odorizzante in rete ed in particolare: - Via delle Badie - Prato - Via Rimaggio - Sesto F. - Via della Pace Mondiale - Scandicci

10 Impianti tipo GRF

11 Impianti RE.MI. - Sistema di telegestione Nel periodo estivo del 2008 sono stati inoltre realizzati e resi funzionanti nr. 3 sistemi di telegestione su altrettanti impianti RE.MI. (Regolazione e Misura) ed in particolare sono stati telegestiti gli impianti di: - Baciacavallo - Dogaia - La Pieve.

12 Impianti RE.MI. - Sistema Telegestione I sistemi di telegestione delle cabine RE.MI. superano le normali funzionalità di telecontrollo in quanto gestiscono via Web, da remoto, il funzionamento dell impianto RE.MI. sia per la parte relativa alla regolazione della pressione di uscita, sia per la gestione della centrale termica ottenendo l ottimizzazione dei consumi della centrale di preriscaldo, con grandi vantaggi gestionali ed economici, garantendo tempi brevi di intervento in caso di anomalie.

13 Impianti RE.MI. - Sistema telegestione I sistemi di telegestione sono completamente autonomi nel funzionamento ed in caso di anomalie si disinseriscono automaticamente facendo ritornare l impianto a funzionare secondo le regolazioni manuali impostate come se la telegestione non fosse presente. All occorrenza tramite software dedicato si possono variare tutti i parametri operativi e di funzionamento del sistema di telegestione e quindi modificare la gestione dell impianto e della centrale termica.

14 Gestione Reperibilità Come ulteriore step evolutivo del progetto TELECONTROLLO è stato realizzato un apposito software per la gestione dei turni di reperibilità. All interno di tale programma viene inserito il calendario annuale della reperibilità collegato al supervisore del sistema di telecontrollo; in questo modo, a seconda del giorno e dell orario, si esegue in automatico la diffusione degli allarmi direttamente al tecnico dell Area Media Pressione (orario lavorativo) oppure al tecnico reperibile e/o al cabinista (orario di reperibilità). Inoltre il programma esegue alcune funzioni precedentemente svolte dalle segreterie tecniche come ad esempio: - stampa del turno di reperibilità; - cambio personale reperibile; - scambio dati con SAP per la gestione dei tecnici reperibili. L informatizzazione di questa attività connessa alla gestione dei turni di reperibilità è finalizzata alla eliminazione di eventuali errori consistenti nella digitazione del numero telefonico cellulare del tecnico reperibile.

15 Gestione Reperibilità

16 Diffusione allarmi Cosa accade quando su un impianto si genera un allarme? 1. La periferica che supervisiona l impianto l si connette al server aziendale mediante la rete di comunicazione disponibile (GSM, GPRS, ADSL, ecc.); 2. Il server acquisisce i dati dalla periferica non solo quelli relativi all evento di allarme generatosi, ma anche tutti i dati non ancora inviati dall ultima connessione (tracce misure, giornale eventi, stato sistema); 3. Il software di gestione delle periferiche di telecontrollo diffonde in tempo reale l allarme l ricevuto secondo lo schema seguente. Durante l orario l di lavoro Vengono inviate e ai tecnici interni prestabiliti Vengono inviati SMS ai tecnici interni prestabiliti Fuori orario di lavoro Vengono inviate e ai tecnici interni prestabiliti Vengono inviati SMS al Tecnico reperibile di zona e ai cabinisti Viene inviata una e al posto di sorveglianza del Centralino del Pronto Intervento to

17 Consultazione del sistema Il sistema viene consultato da remoto da tutti i tecnici interessati, siano essi i tecnici del servizio preposto al controllo degli impianti che quelli di turno in reperibilità oppure i tecnici progettisti. Tecnici preposti al servizio di controllo impianti. I suddetti tecnici possono consultare il sistema completo presso i propri pc desktop. E possibile individuare la posizione geografica di ogni cabina sia dal sistema di telecontrollo che dal sistema cartografico, permettendo a chiunque di localizzarla nel territorio in caso di arrivo di un allarme. I tecnici suddetti possono consultare altresì il sistema tramite Tablet PC, via wireless (HSDPA) ogni volta che si allontanano dalla sede. I tecnici autorizzati attraverso il tablet PC possono modificare i parametri di funzionamento delle cabine RE.MI telegestite. Tecnici Reperibili Ogni tecnico reperibile e ogni squadra operaia hanno in dotazione un Tablet PC rugged con cui si spostano in ogni intervento sul territorio. In caso di necessità possono consultare da remoto tutti gli impianti e la cartografia accedendo quindi in tempo reale a tutte le informazioni presenti nel sistema. Tecnici progettisti I preventivisti o i tecnici progettisti possono consultare in caso di necessità tutti i valori di esercizio della rete per considerarli nelle progettazioni di nuove estensioni della rete o verifiche della stessa. I suddetti dati sono INTEGRATI in tempo reale con il modello di calcolo della rete

18 Ufficio Mobile Office per tecnici Mobile Office per operativi

19 Sicurezza del sistema I protocolli di comunicazione tra le periferiche in campo e il software di gestione sono aperti ovvero si basano su reti internet (ADSL e GPRS) e pertanto teoricamente accessibili dall esterno da chiunque. Vista la potenziale pericolosità di un accesso non autorizzato, si è pensato, in accordo con il nostro Servizio Informatico, quali fossero le misure da adottare per rendere sicure queste comunicazioni in modo che dall esterno nessuno potesse accedere alle periferiche. Le periferiche sugli impianti GRF che utilizzano il protocollo GSM/GPRS convogliano i dati attraverso un canale dedicato e riservato da TIM per le nostre applicazioni; ConsiagReti utilizza un APN dedicata con tunnelling Ipsec che garantisce la sicurezza nelle comunicazioni ; su questo canale oltre ad essere protette da password locale, le comunicazioni hanno ulteriori protezioni: - crittografia delle comunicazioni con chiave WEP a 128bit; - blocco degli accessi da dispositivi che non appartengono alla rete GSM/GPRS a noi riservata da TIM.

20 Sicurezza del sistema Per quanto riguarda le periferiche sugli impianti che impiegano il canale di comunicazione ADSL (Baciacavallo, Dogaia e La Pieve) il sistema di sicurezza è stato predisposto nel seguente modo: - la connettivita delle cabine gas è assicurata da linee ADSL con il canale ATM terminato presso il NOC del Gruppo Consiag con tipologia di collegamento PPPoA (VCMux); - ogni linea ADSL è dotata di una propria VPN terminata presso un concentratore sul perimetro della rete del Gruppo Consiag; - la VPN e openvpn ( e il concentratore e un appliance con sistema operativo FreeBSD. - i collegamenti finali con le periferiche sono stati protetti da un ulteriore firewall locale di tipo industriale. Le vpn permettono accessi sui sistemi dislocati presso le infrastrutture delle cabine gas solo da selezionati IP aziendali e/o dal server del telecontrollo stesso. Gli accessi al server del telecontrollo sono a loro volta regolamentati da policy aziendali. I firewall di perimetro delle cabine gas e i server di monitoraggio in ogni sito possono essere interrogati via VPN e configurati solo da IP sicuri appartenenti al Gruppo. Non è possibile nessun altro tipo di traffico in entrata e/o in uscita. La comunicazione di back-up è comunque garantita da un modem GPRS che si attiva automaticamente in caso di caduta della linea ADSL.

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22 Obblighi normativi e vantaggi La delibera 120/08 dell Autorità Per l Energia Elettrica e il Gas incentiva i distributori a telecontrollare anche le cabine di secondo salto (GRF) affinchè la gestione dell impianto sia sempre più sicura. La stessa delibera inoltre prevede incentivi economici per i distributori che abbiano un numero di cabine telecontrollate superiore al 10 % del totale. Quali sono i vantaggi reali ad avere telecontrollate le cabine RE.MI e GRF al di là degli incentivi prospettati dalla AEEG?

23 Vediamoli nello specifico: Sistema di Telecontrollo Obblighi normativi e vantaggi Tenere l impianto sotto controllo 24/24h e quindi aumentarne la sicurezza Monitorare on-line le anomalie di funzionamento ed intervenire tempestivamente Modificare l assetto dell impianto RE.MI. da remoto (pressione uscita, temperatura gas uscita, ecc.) in modo da privilegiare l intervento di un impianto rispetto ad un altro, Gestione della centrale termica di preriscaldo al fine di minimizzare i consumi di energia Limitare gli interventi in reperibilità ai soli casi necessari Poter capire in caso di emergenza quale sia l effettiva risposta della rete all evento improvviso al fine di prendere molto rapidamente le decisioni per limitarne gli effetti Permettere al tecnico reperibile di navigare in autonomia su tutti gli impianti del sistema per verificare direttamente, al prodursi di una anomalia segnalata dal sistema, quali modificazioni hanno avuto i valori caratteristici di altre cabine limitrofe collegate all impianto per decidere meglio gli interventi da farsi Valutare le contromisure da prendere in funzione della risposta della rete con il sostegno anche dei risultati forniti dal modello matematico di calcolo. Modellare la rete con dati effettivi sparsi sul territorio che permettano di avvicinare più possibile il dato teorico con il dato reale Diminuire le visite di controllo con operatore diradandoli nei limiti della normativa e sostituendoli con interventi mirati

24 Sviluppi futuri del sistema delle periferiche di controllo Il sistema realizzato è un sistema SCADA completamente aperto sia per il lato software che per quello hardware utilizzando apparecchiature trovabili facilmente in commercio e non espressamente realizzate per questa applicazione specifica. Per gli sviluppi futuri si prevede: Un numero maggiore di periferiche da gestire per implementare nuovi impianti nei comuni di Agliana, Montale ed eventualmente, ove necessario, di altre Società di Distribuzione; Diverse tipologie di periferiche implementabili Trasmissione dati in tempo reale via GPRS Possibilità di collegamento e interazione con altri software basati su base dati SQL;

25 Integrazione Telecontrollo / Software per il calcolo della rete Il software è teso alla modellazione idraulica di reti di distribuzione gas. Caricare il software idraulico con ipotetici dati di taratura non provenienti dal telecontrollo significa produrre delle distorsioni nei risultati molto significative, rispetto ai valori di pressione rilevati in campo. Nel perseguimento della convergenza della rete si è reso necessario utilizzare le informazioni acquisite in campo in tempo reale sugli impianti RE.MI e GRF e nello specifico, le pressioni di uscita, attraverso il collegamento diretto con la base dati del sistema di telecontrollo. Avere come input del processo di calcolo, i dati del telecontrollo, rende trascurabile l errore indotto dalla variabilità delle pressioni in uscita nelle diverse ore della giornata. L adozione dei dati reali di pressione al posto di quelli ipotetici consente una maggiore accuratezza dei risultati. Mediante l integrazione con i dati provenienti dal sistema di telecontrollo il software è in grado di simulare il comportamento idraulico della rete in maniera confidente.

26 Software per il calcolo della rete Il calcolo e le attività di editing sono realizzate in un unico ambiente CAD/GIS/Calcolo basato su AutoCAD 2010 Map 3D potenziato dalle applicazioni CADPak della Ns software-house. Totale integrazione ed interazione tra Grafica, Dati e Calcolo. La parte grafica è in DWG mentre la parte Dati si appoggia sullo standard SQL che è lo stesso database del sistema di telecontrollo. I Dati corrispondenti agli impianti e relativi consumi sono importati dal sistema gestionale, mentre le pressioni degli impianti RE.MI e GRF vengono acquisite automaticamente dalla base dati del sistema di telecontrollo. Il motore di calcolo è EPANET.

27 Funzionamento del software Caricamento degli impianti sulla rete Associazione impianti-tubazioni Calcolo del consumo orario degli impianti Dalle letture tramite apposito algoritmo in relazione alla sua tipologia d uso ed alle proprie curve di prelievo giornaliere ed orarie Caricamento pressioni reali da sistema telecontrollo Cabine Re.MI e GRF Simulazione idraulica-elaborazione Dati Formule di calcolo implementate Renouard BP, Renouard MP, Fergusson Calcolo risultati Nodi: Pressione, portata erogata Tubazioni: Portata, perdita di carico, velocità Consultazione in tempo reale lato web

28 Software per il calcolo della rete Modalità di calcolo Consumo effettivo Caricamento rete impianti attivi Pronto intervento Carico aggiuntivo eventuali dispersioni Accesso alla rete Caricamento impianti preventivati Progettazione nuove reti Caricamento consumi di progetto della nuova rete

29 Software per il calcolo della rete Caricamento dati da Telecontrollo Caricamento valori orari delle pressioni corrispondenti alla data di simulazione Modalità consumo effettivo. Verifica del livello di saturazione della rete (preventivazione e progettazione) Effetti di attività pianificate che alterano lo stato idraulico della rete. Caricamento valori istantanei delle pressioni da telecontrollo Modalità Pronto Intervento, effetti della dispersione.

30 Software per il calcolo della rete Caratteristiche e peculiarità software Possibilità di gestire e modellare separatamente le zone a media e a bassa pressione in un unico progetto. Strumenti di analisi e resa grafica dei risultati del Calcolo. Individuazione grafica dei punti critici della rete. Possibilità di comparare e analizzare i risultati di distinte simulazioni. Possibilità di comparare i risultati della modellazione con le pressioni rilevate sul campo. Verifica e stima della convergenza dei dati calcolati con quelli rilevati in campo. Creazione automatica report dai risultati della modellazione.

31 Grazie per l attenzione Arrivederci