W niniejszym studium przypadku opisano Monitorowanie bezpieczeństwa rurociągów w segmencie średniej klasy wdrożenie na 108-kilometrowej magistrali wodociągowej zasilającej stolicę prowincji w Azji Południowo-Wschodniej. W ramach projektu priorytetem jest zapewnienie opłacalnego systemu wykrywania wycieków na trudnym terenie, gdzie 23 z 35 stacji monitorujących nie mają dostępu do sieci energetycznej — co wymaga zastosowania urządzeń zasilanych energią słoneczną oraz bezprzewodowej telemetrii.
1. Kontekst projektu
Rurociąg (DN800, PN16, z żeliwa sferoidalnego z wykładziną z zaprawy cementowej) biegnie od stacji uzdatniania wody surowej nad rzeką Mekong do prowincjonalnego centrum dystrybucji wody w północno-wschodniej Tajlandii. Zbudowana w 2014 r. magistrala o długości 108 km dostarcza około 180 000 m³/dobę dla 890 000 mieszkańców trzech okręgów. Zleceniodawca — wojewódzki zarząd wodociągów — odnotował wzrost wskaźnika niewyjaśnionych strat wody (UFW), który w ciągu 18 miesięcy wzrósł ze 141 TP3T do 231 TP3T, spowodowany starzeniem się uszczelnień połączeń oraz niewykrytymi niewielkimi wyciekami na wiejskim odcinku trasy.
Ograniczenia budżetowe uniemożliwiły wdrożenie kompleksowego rozwiązania klasy high-end, jednak władze wymagały niezawodnego systemu wykrywania wycieków wraz z monitorowaniem przepływu i poziomu w newralgicznych punktach. System Poziom średni Wybrano architekturę monitorowania rurociągu Kacise — zapewniającą równowagę między możliwościami a kosztami — z możliwością stopniowej rozbudowy do poziomu High-End w miarę rozwoju sieci. Przegląd architektury warstwowej można znaleźć w Przegląd platformy do monitorowania bezpieczeństwa rurociągów.
2. Wyzwania
Warunki operacyjne panujące w Azji Południowo-Wschodniej wiązały się z kilkoma ograniczeniami, różniącymi się od tych typowych dla zachodnich instalacji rurociągowych:
- Brak zasilania z sieci w odległych stacjach: 23 z 35 punktów monitorowania znajdują się na terenach rolniczych pozbawionych dostępu do sieci energetycznej. Konieczne było zastosowanie urządzeń zasilanych energią słoneczną z rezerwowym zasilaniem akumulatorowym, co wymagało starannego zaplanowania zużycia energii w celu zapewnienia ciągłego pobierania próbek metodą NPW oraz metodą korelacji akustycznej.
- Zagrożenia związane z porą monsunową: W regionie tym roczna suma opadów wynosi 1 200–1 600 mm i przypada głównie w ciągu 5 miesięcy. Przy doborze rozmiarów paneli słonecznych oraz klasie ochrony IP obudowy należy uwzględnić długotrwałe okresy zachmurzenia oraz podatne na powodzie drogi dojazdowe.
- Tryb pracy przy niskim ciśnieniu: Ciśnienie robocze w rurociągu wynosi od 2,5 do 6,0 barów (znacznie poniżej wartości 8–16 barów typowych dla przesyłu na duże odległości). Sygnały NPW przy niskim ciśnieniu ulegają szybszemu tłumieniu, co wymaga mniejszych odległości między stacjami, aby uzyskać równoważną czułość.
- Odcinki rur niemetalowych: W kilku przeprawach rzecznych zastosowano odcinki rur z HDPE (DN800, PE100), w których propagacja sygnału w konwencjonalnej metodzie korelacji akustycznej przebiega inaczej niż w przypadku żeliwa sferoidalnego — co wymaga zastosowania skalibrowanych modeli prędkości.
- Lokalny potencjał techniczny: Własny zespół przedsiębiorstwa wodociągowego ma ograniczone doświadczenie w zakresie systemu SCADA. System musiał charakteryzować się prostą obsługą, interfejsem użytkownika w języku tajskim oraz minimalnymi wymaganiami konserwacyjnymi.
3. Rozwiązanie
3.1 Architektura systemu — warstwa średniej klasy
Wdrożenie klasy średniej wykorzystuje tę samą podstawową warstwę czujników co architektura klasy wysokiej — NPW (1 kHz) i korelację akustyczną (8 kHz) — jednak zamiast kompleksowego pokrycia na każdej stacji stosuje się w niej selektywny zestaw czujników w kluczowych węzłach.
Każda z 35 stacji monitorujących jest wyposażona w przetwornik ciśnienia i hydrofon, co umożliwia wykrywanie wycieków w dwóch trybach. W 12 kluczowych punktach (komory zaworów, granice obszarów pomiarowych, główne przejścia przez rzekę) dodatkowe oprzyrządowanie obejmuje: Ultradźwiękowy przepływomierz typu clamp-on KUFS2000A2 (nieinwazyjny, DN800, dwukierunkowy pomiar przepływu) do weryfikacji bilansu wodnego oraz KUS660 – zasilany energią słoneczną ultradźwiękowy czujnik poziomu (zasięg 10 m, 4–20 mA + RS485) do monitorowania poziomu w komorze. Terminale Solar RTU (panele o mocy 600 W, akumulator litowy o pojemności 2,4 kWh) zaspokajają dodatkowe zapotrzebowanie na energię bez konieczności podłączenia do sieci energetycznej.
Warstwa chmurowa wykorzystuje platformę IoT w chmurze z natywną obsługą aplikacji mobilnych — standardowy model ostrzegania o wyciekach oparty na sztucznej inteligencji generuje alerty z czasem reakcji poniżej 5 minut i dokładnością lokalizacji wynoszącą ±150–200 m. System obejmuje pełne procesy zarządzania zleceniami roboczymi oraz zarządzania alarmami, dostosowane do procedur konserwacyjnych obowiązujących w istniejącym systemie wysyłania ekip terenowych przez zarządcę sieci wodociągowej.
3.2 Konfiguracja sprzętu
| Typ stacji | Ilość | Najważniejszy sprzęt | Źródło zasilania |
|---|---|---|---|
| Standardowa stacja monitorująca | 23 | Przetwornik NPW (1 kHz), hydrofon akustyczny (8 kHz), urządzenie RTU z telemetrią 4G | Instalacja słoneczna o mocy 400 W + akumulator o pojemności 1,2 kWh |
| Stacja węzłowa (z pomiarem przepływu i poziomu) | 12 | Przepływomierz KUFS2000A2 (DN800), ultradźwiękowy miernik poziomu KUS660 (10 m), NPW + akustyczny | Instalacja słoneczna o mocy 600 W + akumulator o pojemności 2,4 kWh |
| Wylot z oczyszczalni ścieków | 1 | Przepływomierz KUFS2000A2, przetwornik ciśnienia, czujnik zmętnienia | Sieć + UPS |
| Wejście do centrum dystrybucyjnego | 1 | Przepływomierz KUFS2000A2, analizator jakości wody KWS-800 (podstawowy, 4 parametry) | Sieć + UPS |
| Platforma chmurowa | 1 | KC-PipeGuard™ – chmura IoT, pulpit analityczny BI, serwer aplikacji mobilnej | Hostowane w chmurze (AWS Singapur) |
3.3 Specyfikacje techniczne: klasa średnia a wymagania docelowe
| Parametr | Wymagania klienta | Dostarczono (klasa średnia) |
|---|---|---|
| Metoda wykrywania wycieków | NPW + akustyczne | NPW 1 kHz + akustyczny 8 kHz |
| Minimalna wielkość wykrywalnego wycieku | ≥3% przepływu (ok. 5,4 m³/h) | <2% (ok. 3,6 m³/h) |
| Dokładność lokalizacji wycieku | ±250 m | ±180 m (NPW + fuzja akustyczna) |
| Czas do uruchomienia alarmu (wyciek ≥3%) | <10 min | <3 min |
| Dokładność pomiaru przepływu | około 2% tekstu do przeczytania | ±1,01 TP3T (KUFS2000A2, dwukierunkowy) |
| Zakres pomiaru poziomu | 0–8 m | 0–10 m (ultradźwiękowy KUS660), ±3 mm |
| Autonomia energetyczna (brak słońca) | 72 godziny | 96 godzin (zestaw akumulatorów o zwiększonej pojemności) |
| Przesyłanie danych | Sieć komórkowa 4G | 4G LTE (dwie karty SIM zapewniające rezerwę) |
| Stopień ochrony obudowy | Co najmniej IP65 | IP66 (odpowiednik normy NEMA 4X) |
| Język interfejsu użytkownika | Język tajski + angielski | Język tajski + angielski (wersja mobilna + internetowa) |
3.4 Wdrożenie
Projekt został zrealizowany w ciągu 13 tygodni, łącznie z rozpoznaniem terenu, budową fundamentów paneli słonecznych, montażem czujników oraz uruchomieniem systemu. Zastosowano podejście oparte na wdrażaniu etapowym: pierwszy odcinek o długości 25 km (9 stacji) został oddany do użytku w ciągu 6 tygodni, aby zapewnić natychmiastowy zasięg dla segmentu o największym natężeniu ruchu (UFW). Pozostałe odcinki zostały uruchomione w dwóch kolejnych etapach.
Montaż zaciskowy urządzenia Przepływomierz KUFS2000A2 okazało się szczególnie korzystne — wyeliminowało konieczność cięcia rur lub wyłączania procesu na działającej magistrali głównej. Dokładność pomiaru dla rury DN800 została zweryfikowana w porównaniu z referencyjnym elektromagnetycznym przepływomierzem na wylocie z oczyszczalni, uzyskując zgodność na poziomie ±0,8% w ciągu 7-dniowego okresu porównawczego.
4. Wyniki
Dane dotyczące wydajności z pierwszych 6 miesięcy eksploatacji (kwiecień–wrzesień 2026 r., obejmujące cały sezon monsunowy) świadczą o skuteczności konfiguracji Mid-Range.
| Wskaźnik wydajności | Stan wyjściowy (przed) | Po (system średniej klasy) | Ulepszenie |
|---|---|---|---|
| Stawka UFW | 23.1% | 11.7% | −11,4 pp |
| Wskaźnik wykrywalności wycieków (wszystkie zgłoszone wycieki) | 41% (instrukcja obsługi) | 91% | +50 pp |
| Średni czas od wystąpienia wycieku do jego wykrycia | 6,7 dnia (według informacji od klientów) | 2,4 minuty (automatycznie) | 99,971 TP3T szybciej |
| Liczba wykrytych i usuniętych wycieków | 4 (ostatnie 6 miesięcy) | 17 | +325% |
| Średni błąd lokalizacji wycieku | N/A (brak lokalizacji) | ±160 m | brak danych |
| Czas sprawności systemu solarnego | brak danych | 99,81 TP3T (w tym pora monsunowa) | brak danych |
| Wydajność ekip terenowych (liczba wykrytych wycieków na dzień patrolu) | 0.3 | 1,9 (zgodnie z wytycznymi systemu) | +533% |
Szczególnie godne uwagi zdarzenie miało miejsce podczas trzydniowego okresu monsunowego w sierpniu, kiedy to cztery kolejne dni intensywnego zachmurzenia spowodowały spadek produkcji energii słonecznej do 35% mocy znamionowej. Bufor akumulatorowy zapewniający 96-godzinną autonomię zagwarantował nieprzerwane działanie systemu NPW oraz pobieranie próbek akustycznych przez cały ten czas — w żadnej stacji nie odnotowano braków w danych.
W celu porównania z międzynarodowymi wskaźnikami referencyjnymi dotyczącymi strat wody, Grupa ekspertów ds. strat wody przy Międzynarodowym Stowarzyszeniu Wodnym zawiera obszerne dane referencyjne dotyczące programów ograniczania zużycia wody w regionach o podobnym klimacie.
5. Podsumowanie
W Monitorowanie bezpieczeństwa rurociągów w segmencie średniej klasy Wdrożenie tego rozwiązania na tej magistrali wodociągowej o długości 108 km w Azji Południowo-Wschodniej pozwoliło na zmniejszenie ilości wody nieuzdatnionej (UFW) z 23,11 TP3T do 11,71 TP3T w ciągu 6 miesięcy eksploatacji. Połączenie technologii NPW i akustycznego wykrywania korelacyjnego na każdej stacji, wraz z selektywnym monitorowaniem przepływu i poziomu w newralgicznych punktach, zapewniło niezawodne wykrywanie wycieków na całej trasie — w tym na 23 stacjach zasilanych energią słoneczną, działających bez zakłóceń nawet w warunkach pory monsunowej.
Montaż typu „clamp-on” urządzenia Ultradźwiękowy przepływomierz KUFS2000A2 wyeliminowano zakłócenia w pracy, które zazwyczaj wiążą się z modernizacją przepływomierzy w czynnych rurociągach magistralnych. To KUS660 – zasilany energią słoneczną ultradźwiękowy czujnik poziomu zapewniło niezawodne monitorowanie poziomu w komorach bez konieczności inwestowania w infrastrukturę elektryczną w odległych stacjach.
Dla przedsiębiorstw wodociągowych w Azji Południowo-Wschodniej i innych regionach tropikalnych, zarządzających podobnymi sieciami przesyłowymi przy ograniczonych budżetach i ograniczonym dostępie do sieci energetycznej, poziom „Mid-Range” stanowi praktyczny punkt wyjścia do monitorowania rurociągów z wykorzystaniem energii słonecznej bez utraty zdolności wykrywania. Modułowa ścieżka rozbudowy do poziomu „High-End” gwarantuje, że wraz ze wzrostem priorytetów sieciowych i budżetów infrastruktura wdrożona w terenie będzie wspierać rozbudowę o pełen zakres funkcji, w tym kompleksowe monitorowanie jakości wody i wykrywanie gazu. Więcej informacji na temat roli monitorowania przepływu w zapewnieniu bezpieczeństwa rurociągów można znaleźć w Opis produktu KUFS2000A2.
Uruchomienie systemu: marzec 2026 r. | Dane dotyczące wydajności: kwiecień–wrzesień 2026 r. | Rurociąg: DN800, PN16, żeliwo sferoidalne / HDPE, 108 km | Region: północno-wschodnia Tajlandia (dorzecze Mekongu)
