Gewässermonitoring in Talsperren erfordert kontinuierliche Tiefenprofile – früher nur per Hand vom Boot aus möglich. Diese Profiler-Winde automatisiert den Prozess vollständig: Bis zu 8-mal täglich erfasst eine OTT HydroLab 7 Sonde Sauerstoff, Temperatur, pH-Wert und Algenkonzentration über die gesamte Wassersäule. Die Messdaten fließen direkt ins zentrale Leitsystem der Aabach-Talsperre, die 200.000 Einwohner mit Trinkwasser versorgt. Das Ergebnis: Engmaschiges Datenmonitoring für optimalen Betrieb der Tiefenwasserbelüftungsanlage – ohne manuelle Bootsfahrten.
Eingesetzte Technologien:
- Siemens S7-1200 SPS
- OTT HydroLab 7 Multiparametersonde
- OTT netDL 1000 Datenlogger
- Unigate MB Protokollkonverter
- Eigene Windenkonstruktion (100m Kabelkapazität)
Monitoringwinde Aabach-Talsperre
Automatisierte Tiefenprofilerfassung mit MEDIRA Monitoring-Winde & OTT HydroLab 7
Hintergrund
Die Aabach-Talsperre mit einer Länge von ca. 3 km, einer Breite von max. 1,5 km und einem Gesamtstauraum von ca. 20 Mio. m³ sichert die Trinkwasserversorgung für mehr als 200.000 Einwohner der Kreise Paderborn, Soest, Gütersloh und Warendorf und leistet einen wichtigen Beitrag zum Hochwasserschutz. Der Staudamm hat eine Länge von 450 m und enthält neben der Hochwasserentlastung auch den Grundablass und Betriebsauslässe zur Rohwasserentnahme in verschiedenen Höhen. Zur Sicherung der Wasserqualität verfügt die Talsperre über eine Tiefenwasserbelüftungsanlage, welche im Bedarfsfall über eine zentrale Leittechnik aktiviert wird. Im Jahr 2019 wurde die in die Jahre gekommene Bestandsanlage durch zwei TIBEAN der Firma Polycon GmbH ersetzt, so dass ein potenzieller Sauerstoffeintrag von ca. 400kgO2 pro Tag zur Verfügung steht. Die Gesamtanlage besteht nun aus zwei TIBEAN, die an markanten topologischen Positionen installiert sind. Sie sind teleskopierbar, sodass schwankende Wasserstände automatisiert ausgeglichen werden. Eine der beiden TIBEAN ist zusätzlich mit einer Profiler-Winde ausgestattet.
Aufgabe
Die Überwachung des Sauerstoffeintrags gehört heutzutage unbedingt zum effizienten und ökologisch sinnvollen Betrieb einer Tiefenwasserbelüftungsanlage. Vor allem die Wassertemperatur und der gelöste Sauerstoff im Wasserkörper sind Schlüsselparameter für ein gutes Betriebs- und Gewässermonitoring. Der Aufbau einer automatisierten, kontinuierlichen Messwerterfassung stand in diesem Projekt im Fokus. Die Einbindung in das zentrale Datencenter sowie Leitsystem der Aabach-Talsperre gehörten zu den zusätzlichen Anforderungen.
Monitoringlösung
Eine Winde führt täglich Profilerhebungsfahrten durch, bei welcher eine OTT HydroLab 7 Multiparametersonde Messwerte in Meterschritten über die gesamte Wassersäule erfasst. Die Daten werden synchron mit einem OTT NetDL1000 geloggt und dem Datacenter des Wasserverband Aabach-Talsperre zur Verfügung gestellt. Zusätzlich besteht über ein Unigate MB Protokollkonverter eine Verbindung zur steuernden SPS. So kann die Abfrage und Bereitstellung der Sondenparameter mit der Ansteuerung des Steuerungsprozesses in Einklang gebracht werden. Neben der automatisierten täglichen Erfassung lässt sich jederzeit eine Profilerfassung über die Leitwarte auslösen. Zusätzlich kann die Multiparametersonde auf einen festen Punkt in der Wassersäule für die kontinuierliche Messwerterfassung einer Schicht gesetzt werden. Von Frühjahr bis Herbst ist die Schichtung des Gewässers durch eine automatisierte und kontinuierliche Tiefenprofilerfassung ermittelbar. Die Gefahr der fälschlichen Durchmischung über die Tiefenwasserbelüftungsanlage kann auf diese Weise ausgeschlossen werden. Weitere Werte zur Algenkonzentration und pH-Werte werden mit jedem Tiefenprofil erfasst und gesichert.
- Automatisiertes Erzeugen von Tiefenprofilen oder Zeitreihen
- Kontinuierliche Überwachung
- Es können bis zu 10 Messwerte des OTT netDL übertragen werden.
Vorteile
- Wesentlich engmaschigere Erhebung von Tiefenprofilen im Stausee
- Konsistente Datenbasis für nachgeführte Analysen
- Integration der Datenübermittlung in das Datacenter
- Kontinuierliches Monitoring des TIBEAN Betriebs
Fazit
Früher musste für die Erhebung des limnologisch wichtigen Tiefenprofils stets das Boot zu Wasser gelassen werden, um per Hand Messprofile zu erstellen. Die Betreiber der Aabach-Talsperre bekommen durch die Profiler Winde nun ein wesentlich engmaschigeres Datenbild über die Gewässerqualität und können den Betrieb der neu installierten TIBEAN danach ausrichten. Ein solches Monitoring-System kann ebenfalls auf autark arbeitenden Bojen betrieben werden.
Weitere Spezifikationen zur Winde:
- 230V oder 24V Spannungversorgung
- mit Landanschluss oder autark auf Bojen einsetzbar
- Automatische Messung bis zu 8 mal pro Tag ( Abhängig von der maximalen Messtiefe)
- Individuell einstellbare minimale und maximale Messtiefe
- Maximaltiefe des Systems abhängig von der verwendeten Multiparametersonde (Trommelkapazität 100m oder optional mehr)
- Individuell einstellbare Schichthöhe (Abstand zwischen den Messpunkten)
- Individuell einstellbare Wartezeit zwischen den Messpunkten
- Manuell anfahrbare Tiefe - parken der Messsonde
- Kontinuierliche Messung in geparkter Tiefe
Projektspezifische Anpassungen:
- Anbindung an Prozessleitsystem möglich
- auf Wunsch ist ein Display zum Ablesen der Sondenparameter, dem aktuellen Systemstatus sowie zur Ansteuerung verfügbar
- Darstellung der Messdaten in Onlinemonitoring Portal
- Automatische Kalibrierungsfahrten
- Erkennung von Hindernissen im Wasserkörper
- Automaische Seetiefenermittlung wählbar
- Automatischer Start nach Spannungsverlust
- Speicherung der Messdaten auf Datenlogger, direkt in eine angebundene Datenbank oder auf der Steuerung
- Kommunikationstechnologie je nach verfügbarer Infrastruktur (LWL, serielle Schnittstellen & Protokolle, LAN, WLAN, HSPA, UMTS oder GSM)
- Fernwartungsservice (Firmwareupdate, Programmupdate)
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- Anforderungsanalyse & System-Design
- SPS-Programmierung & Prozessintegration
- Datenlogger-Anbindung & Visualisierung
