مدیریت و کنترل هوشمند بر خطوط انتقال و شبکه توزیع شهرهای تحت پوشش سامانه آبرسانی اصفهان بزرگ

استان اصفهان در اقلیم گرم و خشک قرار گرفته است و با تغییرات اقلیم در دهه اخیر، مدیریت صحیح انتقال و توزیع آب شرب بگونه ای که رضایتمندی مشترکین را دربر داشته باشد همواره دغدغه اصلی مدیران شرکت آب و فاضلاب این استان بوده است. در راستای سازگاری با کم آبی و مدیریت انتقال و توزیع آب بصورت یکپارچه در سطح استان اصفهان، این شرکت در سال 89 با عقد سه قرارداد کلان، تله متری خطوط انتقال و مخازن آب استان اصفهان را آغاز نمود. هم اکنون خطوط انتقال آب از تصفیه خانه آب اصفهان تا آخرین نقاط برداشت  آب طرح اصفهان بزرگ در شرق و شمال اصفهان، تحت پوشش کامل پایش کمی و کیفی و کنترل اتوماتیک نقاط برداشت می باشد. در همین راستا، کلیه تاسیسات مخازن و پمپاژها و منابع محلی در مناطق خودگردان استان اصفهان نیز به سیستم تله متری مجهز گردیده اند. از سوی دیگر، استان اصفهان گام را فراتر نهاده است و با ثبت کلیه نقشه های شبکه توزیع مناطق و شهرها در نرم افزار اتوکد و واترجیمز و تحلیل این شبکه ها، نصب والوهای کنترلی و فشارشکن ها را آغاز نموده است. در این راستا در شهر اصفهان که بیش از نیمی از مصرف آب طرح به آن اختصاص دارد، مطالعات هیدرولیک و تحلیل شبکه انجام شده است و تا کنون بیش از 85 حوضچه آماده سازی و تعویض والو صورت گرفته است همچنین 30 عدد فشارشکن در نقاط طراحی شده نصب گردیده است. پیاده سازی سامانه آنلاین پایش فشار با بیش از 457  نقطه فشارسنجی در سطح استان، گام دیگری در مدیریت هوشمند شبکه توزیع می باشد. 18 حوضچه و 4 چاه به سیستم تله متری متصل گردیده است و تله متری 20 چاه و 26 فشارشکن نیز در اهداف سال جاری می باشد. مطالعات اولیه جهت پروژه های هوشمندسازی مدیریت شبکه توزیع آب شهر اصفهان و هوشمندسازی تخصیص آب در طول خطوط انتقال آب در این شرکت آغاز شده است و امید آن می رود تا پایان سال 98 به نتایج ارزشمند و قابل ارائه دست یابد. شایان ذکر است با انجام این اقدامات، نیاز آبی شهر اصفهان علی رغم افزایش جمعیت و افزایش چشمگیر دمای هوا، از 14.5 مترمکعب در ثانیه در سال 89 به 12.5 مترمکعب در ثانیه در سال 97 و پرت آب از 24% در سال 89 به 16% در سال 97 کاهش یافته است. 

1. مدیریت و کنترل اتوماتیک خطوط انتقال آبرسانی اصفهان بزرگ

استان اصفهان بعنوان استان پیشتاز در پباده سازی بستر تله متری و کنترل از راه دور در سامانه های آبرسانی مطالعات طرح تله متری آبرسانی اصفهان بزرگ را در سال 89 به تصویب نهایی رسانید و با انعقاد 3 قرارداد در راستای پیاده سازی تله متری، ایستگاههای غرب این استان که در ابتدای مسیر برداشت قرارداشتند، همچنین مخازن ذخیره آب در سطح استان و شیرخانه های مرکزی را به سامانه تله متری تجهیز نمود. بر اساس مطالعات انجام شده بستر مخابراتی انتخاب شده برای تله متری خطوط انتقال، شبکه بی سیم رادیویی در فرکانس آزاد مخابراتی و اختصاصی شرکت آبفا بوده است.

تله متری خطوط آبرسانی شامل تجهیزات ابزاردقیق سنجش میزان کلرباقیمانده و کدورت، اندازه گیری فشار و فلوی عبوری از خطوط همچنین وضعیت والوها و صدور فرامین باز و بسته شدن والوها، وضعیت پمپها و صدور فرامین روشن و خاموش شدن پمپها می باشد. این ایستگاهها شامل کلیه نقاط برداشت و انشعابات بر روی خطوط، کلیه شیرخانه ها و ایستگاههای پمپاژ و کلیه مخازن ذخیره می باشد. همچنین اتوماسیون کامل تصفیه خانه آب نیز در طرح تله متری آبرسانی اصفهان بزرگ تکمیل شده است. در مراحل توسعه تله متری خطوط انتقال آبرسانی اصفهان بزرگ، احداث حوضچه بر روی کلیه انشعابها و خطوط انتقال، نصب والوهای کنترل اتوماتیک فشار و فلو و نصب فشارسنج و کنتور بر روی برداشتها می باشد. همچنین در پروژه هوشمندسازی خطوط انتقال که در بخشهای بعدی توضیح داده خواهد شد تعیین اتوماتیک set point نقاط برداشت درنظر گرفته شده است.

در حال حاضر بیش از 86 ایستگاه در سامانه تله متری خطوط انتقال آبرسانی اصفهان بزرگ بصورت آنلاین و بدون توقف قابل مشاهده و صدور فرمان و کنترل اتوماتیک می باشد. هزینه پیاده سازی هر حوضچه با در نظر گرفتن تجهیزات در سال 97 بطور متوسط حدود 10 میلیارد ریال می باشد که با در نظر گرفتن 85 حوضچه حدود 100 میلیارد ریال هزینه شده است. از سوی دیگر اجرای هر یک از ایستگاههای اصلی خطوط انتقال شامل ایستگاههای پمپاژ، شیرخانه ها و مخازن با توجه به لزوم تغییرات ساختاری بسیار زیاد در هر ایستگاه شامل تعئیض والو ها و تابلو برق ها هزینه ای در حدود 3000 میلیارد ریال را تا کنون در بر داشته است.

شکل 1. نمایی از برخی صفخات مانیتورینگ تله متری خطوط آبرسانی اصفهان بزرگ

با پیاده شدن سیستم تله متری خطوط انتقال، تخصیص عادلانه آب در کلیه نقاط برداشت در طول خطوط انتقال امکان پذیر شده است. همچنین کنترل میزان آب تخصیص داده شده و کاهش حوادث بر اثر فشار شبانگاهی، کاهش پرت خطوط انتقال بر اثر پایش میزان دبی عبوری در مسیر خطوط و کنترل فشارهای شبانه و کاهش زمان رفع حوادث از دیگر نتایج پیاده سازی تله متری بر روی خطوط انتقال طرح آبرسانی اصفهان بزرگ می باشد.

2. مدیریت و کنترل فشار در شبکه توزیع شهرهای تحت پوشش طرح آبرسانی اصفهان بزرگ

در راستای کاهش هدر رفت آب بر اثر افزایش فشار شبانه، وقوع حوادث و زمان رفع حادثه، همچنین توزیع عادلانه آب و افزایش رضایتمندی مشترکین، پایش و مدیریت فشار در سطح شبکه توزیع و مانیتورینگ و کنترل والوهای موجود در سطح شبکه اهمیت بسیاری دارد.

نقشه برداری و تایید صحت اطلاعات برداشت شده، همچنین انتقال اطلاعات به نرم افزارهای AutoCAD , watergems و تحلیل هیدرولیک شبکه در کنار آموزش بهره برداران مناطق جهت کار با این نرم افزارها، مقدمات اجرایی این پروژه بوده است.

در ادامه با پیاده سازی سامانه پایش آنلاین فشار در سال93 در 450 نقطه در سطح شهر اصفهان با هزینه تقریبی 20 میلیون ریال برای هر حوضچه، فشار نقاط حساس در شبکه توزیع قابل مشاهده و گزارشگیری گردید.

در سال 94 طی قراردادی مطالعات هوشمندسازی شبکه توزیع شهر اصفهان آغاز و در مسیر این پروژه شبکه توزیع شهر اصفهان بصورت کامل و دقیق توسط نرم افزار watergems تحلیل گردید. شهر اصفهان به بیش از 20 زون تقسیم شد و حوضچه های پیشنهادی جهت اتصال به سیستم تله متری شناسایی ، تجیز و بازسازی شد.

در سال 96 طی قرارداری تله متری حوضچه های شبکه توزیع شهر اصفهان آغاز شد و در خرداد سال 97 تعداد 18 حوضچه به سامانه تله متری مجهز گردید. همچنین بیش از 30 فشارشکن در سطح شهر اصفهان نصب شده است و 

شکل 2. سیستم پایش آنلاین فشار و نمای کلی از زون بندی و تله متری شبکه توزیع شهر اصفهان

در حال اتصال به سیستم تله متری می باشد. در همین راستا بیش از 80 حوضچه در سطح شهر اصفهان بازسازی و تعویض والو صورت گرفته است و آماده اتصال به سیستم تله متری می باشد.

این پروژه با صرف حداقل 500 میلیون ریال برای هر حوضچه و 500 میلیون ریال برای تعویض والو در حدود بیش از 50 میلیارد ریال هزینه دربر داشته است.

با اجرای این پروژه و برگزاری مانورهای متعدد در سطح شهر در سال گذشته علی رغم وضعیت بحرانی آب در استان اصفهان، بدون جیره بندی و قطع شدن آب و با کنترل فشار آب در سطح شهر امکان توزیع عادلانه آب و رضایتمندی مشترکین به همراه کاهش هدررفت آب فراهم گردید.

3. تله متری تولید، انتقال و توزیع آب در مناطق خودگردان استان اصفهان

همزمان با پیاده سازی تله متری بر روی خطوط انتقال و مخازن ذخیره آب در طرح آبرسانی اصفهان بزرگ، در مناطق خودگردان استان اصفهان نیز طرح تله متری پیاده سازی و اجرا گردید.

مناطق جرقویه و فریدونشهر بعنوان مناطق پیشتاز و با شرایط جغرافیایی ویژه در سال 89 به سیستم تله متری مجهز گردیده اند. در حال حاضر 26 منطقه استان اصفهان جهت اتصال به سیستم تله متری داخلی اقداماتی را انجام داده اند و برخی مناطق دارای سیستم تله متری کاملی از کلیه مخازن، چاهها و ایستگاههای پمپاژ همچنین فلومترها و انشعابات می باشند. همچنین با انجام عملیات زون بندی و نصب فشار شکن در مرز زونها، تعدادی از مناطق از جمله شاهین شهر، خمینی شهر، بهارستان و نجف آباد تله متری شبکه توزیع را آغاز نموده اند.

پیاده سازی تله متری در مناطق استان اصفهان با کمک دانش فنی کارشناسان متخصص شرکت آبفا استان اصفهان و تیم های امانی شرکت و پیمانکارن زبده در حوزه تله متری انجام گرفته است. بطور متوسط هزینه پیاده سازی تله متری در هر منطقه حداقل 2 میلیارد ریال می باشد که در 26 منطقه استان اصفهان هزینه ای بالغ بر 52 میلیارد ریال براورد می گردد.

شکل 3. تله متری مخازن و چاهها در مناطق خودگردان استان اصفهان

4. پروژه های هوشمند سازی در دست اقدام

با توجه به قابلیت سامانه های تله متری پیاده سازی شده در استان اصفهان شامل قابلیت کنترل اتوماتیک فشار و فلوی خروجی خطوط و انشعابات در سامانه های تله متری خطوط انتقال و تله متری شبکه توزیع، همچنین نیاز به تلفیق این دو سامانه جهت کنترل و مدیریت دقیق تر تولید و توزیع آب، این شرکت به سمت پروژه های هوشمندسازی مدیریت تولید و توزیع آب گام برداشته است.

در این راستا دو پروژه مجزا برای خطوط انتقال و شبکه توزیع تعریف شده است.

در پروژه هوشمندسازی خطوط انتقال آبرسانی اصفهان بزرگ، هدف این است که با در نظر گرفتن شرایط دما و دبی خروجی تصفیه خانه آب همچنین در نظر گرفتن نیاز آبی هر انشعاب و الگوی مصرف طرحی پیاده سازی گردد که بصورت اتوماتیک در طول شبانه روز نقطه تنظیم کلیه نقاط برداشت را بصورت هوشمند به بهره بردار پیشنهاد و تصمیم سازی نماید و در مرحله بعد این تصمیمات بصورت اتوماتیک اعمال گردد. به این ترتیب در شرایط بحران با اطمینان بیشتری سیستم می تواند بسرعت تصمیمات مدیریتی را اتخاذ و از هدر رفت آب و یا ایجاد نارضایتی جلوگیری نماید. مطالعات اولیه این پروژه انجام شده است و در حال پیاده سازی می باشد. با توجه به اینکه این پروژه توسط کارشناسان خبره شرکت و نیروهای پیمانکار در حال اجرا می باشد در هزینه های پروژه بسیار صرفه جویی شده است.

در پروژه بعدی با عنوان هوشمندسازی تله متری شبکه توزیع، در شهر تودشک بصورت پایلوت پروژه تعریف و در حال پیاده سازی می باشد. اهداف این پروژه امکان صدور تصمصم جهت سامانه های تله متری خطوط انتقال و تله متری شبکه توزیع جهت تنظیم نقاط برداشت و تعدیل فشار در سطح شهر می باشد. مطالعات و اجرای پایلوت این پروژه در سال گذشته آغاز شده است و در سال جاری به بهره برداری خواهد رسید و در صورت موفقیت، به شهر اصفهان توسعه داده خواهد شد.

5. نتایج و جمع بندی

شرکت آبفا اصفهان در سالهای پر بارش گذشته، اقدامات زیرساخت و پایه را جهت سازگاری با شرایط کم آبی اخیر آغاز نموده است. در این راستا، پیاده سازی پروژه های تله متری خطوط انتقال آبرسانی اصفهان بر روی بیش از 800 کیلومتر خطوط انتقال و تله متری مناطق خودگردان استان در شرایط ویژه ای از قبیل پراکندگی تاسیسات و مسیرهای ناهموار و کوهستانی، همچنین بهسازی شبکه توزیع و تله متری حوضچه های سطح شهر از جمله این اقدامات می باشد. اجرای این پروژه ها به این شرکت کمک کرد تا در شرایط سخت کم آبی و محدودیت منابع تولید بتواند همواره مسئولیت توزیع عادلانه آب را بدرستی انجام دهد و رضایتمندی مشترکین را بعنوان نماد موفقیت خود همراه داشته باشد.