Telematyka - czym jest i jak jej zastosowanie może pomóc w zdalnym monitoringu i optymalizacji procesów

Telematyka do dziedzina automatyki stanowiąca połączenie rozwiązań telekomunikacyjnych i informatycznych wykorzystywanych w celu integracji i optymalizacji procesów automatycznego sterowania i nadzoru oraz poprawy efektywności ich działania. Do najważniejszych funkcji systemów telematycznych należy operowanie informacją w zakresie pozyskiwania, przetwarzania, dystrybucji i transmisji. Telematyka wykorzystuje urządzenia i programy komputerowe oraz komunikację elektroniczną, w tym sieci komputerowe, łączność radiową i satelitarną, transmisję bezprzewodową oraz zdalny odczyt danych, wizualizację procesów, itp.

Ciepłownictwo to jedna z pierwszych i najważniejszych dziedzin gospodarki, w których telemetria i telematyka znalazły zastosowanie, głównie w systemach monitorowania i zarządzania sieciami ciepłowniczymi. Zdalny odczyt temperatury, ciśnienia i przepływu czynnika grzewczego umożliwiają zarówno szybkie reagowanie na awarie i nieoczekiwane zdarzenia, jak i optymalizację dostaw ciepła. Telematyka zwiększa efektywność i bezpieczeństwo przesyłania i przetwarzania danych oraz umożliwia ich analizę i przyczynia się do redukcji kosztów operacyjnych związanych z działaniem i utrzymaniem sieci ciepłowniczych. 

Zdalne odczyty temperatury, ciśnienia i przepływu dzięki telematyce są przekazywane w czasie rzeczywistym umożliwiając szybkie reagowanie systemu na awarie oraz optymalizację dystrybucji ciepła, przez co zwiększa się efektywność systemu i obniżają się koszty operacyjne. Kontrola stanu sieci przesyłowych oparta m.in. na pomiarze impedancji warstwy izolacyjnej zapewnia utrzymanie właściwego stanu infrastruktury, wczesne wykrywanie zagrożeń oraz ich dokładną lokalizację. W przypadku wystąpienia awarii w zależności od przekroczenia ustalonych progów alarmowych telematyka uruchamia odpowiednie zadania związane ze sterowaniem i sygnalizacją rodzaju awarii. Przekroczenie każdego progu wiąże się z lokalizacją awarii i uruchomieniem alarmu. Alarmy mogą przyjmować różne formy od sygnalizacji dźwiękowej i świetlnej, komunikaty wyświetlane na panelach operatorskich, po komunikaty SMS wysyłane bezprzewodowo do odpowiednich służb. Telematyka zapewnia też odpowiednią obsługę awarii np. przez zamknięcie zaworów odcinających uszkodzony fragment sieci i wyłączenie pomp, ograniczając w ten sposób straty ciepła i samego nośnika w przypadku wycieku z instalacji. Odpowiednie oprogramowanie SCADA zapewnia analizę uzyskiwanych w czasie rzeczywistym danych dla zapewnienia prawidłowej dystrybucji ciepła sterując prędkością i kierunkami przepływu nośnika ciepła w poszczególnych fragmentach sieci ciepłowniczej. Analiza zgromadzonych danych pozwala zaplanować przyszłe dostawy energii w zależności od warunków pogodowych, pory dnia, itp. Wizualizacja całego procesu z uwzględnieniem wskazań pomiarowych, sygnalizacji stanu poszczególnych urządzeń sterujących i wykonawczych oraz zdalny dostęp do systemu z aplikacji mobilnych również nie byłyby możliwy bez telematyki.

Systemy monitorowania i zarządzania sieciami ciepłowniczymi, w tym systemy alarmowe sieci ciepłowniczych należą do kluczowych zagadnień w działalności firmy Control Sp. z o.o.

Zastosowanie telematyki w sektorze wodociągów pozwala na zdalne monitorowanie jakości wody, wykrywanie wycieków oraz zarządzanie dostawami wody. Systemy sterowania i nadzoru sieci wodociągowych zapewniają utrzymanie wysokiej jakości usług i minimalizowanie strat wody. Nowe technologie i innowacje takie, jak stosowane także w ciepłownictwie, rury preizolowane i moduły telemetryczne do nadzoru rur preizolowanych oraz różnego rodzaju czujniki i detektory dostarczają wystarczająco dużo danych dla sprawnego działania sieci wodociągowej. Zadaniem telematyki jest szybkie i niczym niezakłócone przesyłanie i przetwarzanie danych i na ich podstawie zapewnienie właściwego utrzymania stanu sieci wodociągowych, wykrywanie i sygnalizacja wycieków z instalacji lub zawilgocenia warstwy izolacyjnej rur.

Analizowane na bieżąco mogą być także parametry wody, a w przypadku wykrycia jej zanieczyszczenia lub skażenia telematyka odpowiada za sprawne alarmowanie o zaistniałej sytuacji. Podobnie jak w ciepłownictwie alarmy mogą przyjmować formę sygnałów świetlnych i dźwiękowych, komunikatów wyświetlanych na panelach i konsolach operatorskich oraz wysyłanych za pośrednictwem sieci bezprzewodowej komunikatów w formie SMS do odpowiednich służb i odbiorców. 

Telematyka odpowiada za utrzymanie właściwego ciśnienia w każdym odcinku sieci przez sterowanie systemem pomp i zaworów decydujących o rozbiorze wody. Eliminuje też straty wody związane z wyciekami oraz koszty związane z usuwaniem skutków awarii w środowisku przez odcinanie dopływu do uszkodzonych odcinków sieci. Analiza komputerowa zgromadzonych danych umożliwia rozliczanie odbiorców oraz krótko i długoterminowe planowanie dostaw wody w oparciu o prognozy zużycia w danym okresie.

Energetyka to kolejna dziedzina, w której telematyka odgrywa istotną rolę w monitorowaniu sieci energetycznych, zarządzaniu obciążeniami i przewidywaniem awarii. Analiza stanu linii przesyłowych koncentruje się głównie na wykrywaniu i lokalizacji awarii. Dokładne zlokalizowanie miejsca awarii i automatyczne powiadamianie o ich wystąpieniu są gwarancją szybkiego usuwania źródeł i skutków awarii. Wpływa to w istotny sposób na bezpieczeństwo i niezawodność dostaw energii. Informacje o przeciążeniach sieci mogą być sygnalizowane na wiele sposobów i docierać do operatorów i odpowiednich służb. Informacje o awariach w dostawie prądu powinny docierać także do odbiorców, a jednym ze sposobów jest automatycznie generowana informacja o zasięgu awarii i planowanym terminie jej usunięcia dostępna za pośrednictwem informacji telefonicznej Biura Obsługi Klienta.

Dostarczane w czasie rzeczywistym pomiary poboru, ale także produkowanej przez prosumentów energii elektrycznej, zapewniają zwiększenie efektywności operacyjnej. Dzięki wykorzystaniu telematyki do analizy danych możliwe jest planowanie wytwarzania oraz prognozowanie zapotrzebowania na energię elektryczną oraz zapobieganie przeciążeniom i niedoborom energii w poszczególnych odcinkach sieci energetycznych w zależności od pory roku, dnia i godziny.

Wdrożenie telematyki w takich branżach jak ciepłownictwo, wodociągi i energetyka przyniosło szereg wymiernych korzyści. Bezpośredni, zdalny odczyt parametrów nadzorowanego procesu w czasie rzeczywistym, szeroka gama różnorodnych urządzeń pomiarowych dostarczających informacji dotyczących temperatury, ciśnienia, przepływu, wilgotności, impedancji, itp. umożliwiają uzyskanie pełnego obrazu przebiegu procesu. Dzięki sterownikom swobodnie programowalnym, konwerterom, modułom wykonawczym, itp. nastąpił znaczny wzrost automatyzacji procesu. W wyniku rozwoju technologicznego w dziedzinie telematyki i telemetrii nastąpiło znaczne ograniczenie roli człowieka w procesach sterowania i nadzoru. Pozwoliło to na wyeliminowanie błędów spowodowanych działaniem czynnika ludzkiego oraz znaczne ograniczenie kosztów pracowniczych. Działanie systemów i wzrost realizowanych przez nie funkcji poprawiło efektywność procesów, szybkość reakcji na nieprzewidziane zdarzenia oraz redukcję kosztów związanych z eksploatacją, konserwacją i usuwaniem skutków awarii. Telematyka wpłynęła też na optymalizację i integrację samych procesów sterowania i monitoringu oraz efektywność zarządzania nadzorowanymi mediami.

Spośród wyzwań jakie stoją przed telematyką coraz większą rolę odgrywają integracja systemów i bezpieczeństwo danych. Integracja urządzeń w zasadzie przestaje być problemem, bo większość urządzeń dzięki konwerterom zapewnia prawidłową współpracę w ramach jednego systemu. Większe wyzwanie stanowi integracja kilku systemów automatyki w jeden, zarządzany centralnie system oparty o oprogramowanie SCADA. Taka integracja ma miejsce choćby w automatyce budynkowej, gdzie jeden zintegrowany system obejmuje zarządzanie i sterowanie dystrybucją ciepła, wody, energii elektrycznej, wentylacją, instalacją alarmową, itp. Wykorzystanie transmisji bezprzewodowej wymusza działania związane z niezakłóconą transmisją danych oraz ochroną danych m.in. przed dostępem z zewnątrz.