Project Saxony
Flood Monitoring - 2004

SEBA HYDROMETRIE GmbH equips 70 observation sites in Saxony with redundant Data Recording and Data Transmission Technology.

Based on the experiences of the Elbe high water in 2002, the Staatliche Umweltamt Radebeul (National  Office for Environment Radebeul) has elaborated a concept for redundant equipment for recording of measuring values (sensors), storage of measuring values (loggers) and transmission of measuring values. Moreover, the concept provides, that in case of a catastrophe the water levels will reliably be transmitted during a longer period, even without external power supply. In case of a failure of a recording system (station manager), another redundant recording system is available. In standard operation the data will be actualised all 15 minutes via telephone line (special ISTN D-channel). In case the telephone network is disturbed, the transmission of the measuring values will be effected via GSM net.

The project for modernization of the observation stations comprises turn-key equipment with following components:

• SEBA sensors for water level measurement
  (Bubbler System PS-Light, Encoder Surfloat-Sensor, Radar Sensor SEBAPuls,
  Pressure Sensor DS30 – plugable)
• Data logger for storage of measuring values and - annoucement
  (Station Manager 1 with Comptex Deup 12, Station Manager 2 with DAS 2000 Plus)
• Remote data transmission with alarm function
  (telephone-modem (D-channel), GSM-modem)
• Uninterruptible power supply and lightning protection
  (100 Ah accumulator resp. 60 Ah accumulator with charger)

Moreover in course of the order processing extensive construction works had been effected in cooperation with local sub contractors.

Please find below further details of the concept and of the performance (in German language)

Aus den Erfahrungen des Elbehochwassers 2002 wurde vom Staatlichen Umweltamt Radebeul ein Konzept zur redundanten Ausrüstung der Messwerterfassung (Sensorik), Messwertspeicherung (Logger) und Messwertübertragung erstellt. Das Konzept sieht darüber hinaus vor, dass im Katastrophenfall die Pegelstände auch ohne externe Stromzufuhr über einen längeren Zeitraum zuverlässig übertragen werden. Fällt ein Erfassungssystem (Stationsmanager) aus, kann auf ein zweites, redundantes Erfassungssystem zurückgegriffen werden. Im Routinebetrieb werden die Daten via D-Kanal alle 15 Minuten aktualisiert. Bei Störung des Festnetzanschlusses erfolgt die Messwertübertragung via GSM-Netz.

Lösungsansatz

1. Messdatenerfassung (Stationsmanager SM, siehe Abb. 1)

Für das redundante Datenerfassungsmanagement-System werden zwei voneinander unabhängig arbeitende, sich gegenseitig überwachende Logger der Firma Comtex eingesetzt. Die Hysterese für diese Driftüberwachung der Sensoren ist einstellbar. Eine Überschreitung  des Toleranzwertes löst einen  Alarm über das DDP Protokoll an die Hochwasserleitzentrale aus. Das gleiche gilt bei Über- oder Unterschreitung bestimmter Schwellen.

Abb1: redundantes Konzept der SEBA Hydrometrie

Der Stationsmanager 1  (SM1) wird mit einer integrierten Analogeingangskarte und einer ISDN Karte ausgerüstet. B1 und B2 Kanäle stehen für eine bidirektionale Verbindung (Fernkonfiguration) sowie für ein direktes Auslesen der Daten zur Verfügung. An einem der beiden Kanäle ist auch eine Messwertansage (Text nach Vorgabe des AG) integriert. Der D-Kanal sorgt über das DDP Protokoll für einen automatischen Datentransfer zur Zentrale des LHWZ.

Der SM1  ist gemäß Industriestandard (Eurokarten) modular aufgebaut, d.h. eine spätere Nachrüstung mit weiteren Einbaukarten  ist jederzeit möglich.

Das Messsignal des SEBA-Winkelkodierers wird über eine separate Baugruppe, jedoch innerhalb des Gehäuses, gedoppelt und an den Eingang des Stationsmanagers 2 weitergeleitet.  Bei einem Totalausfall des SM1 ist diese Baugruppe nicht betroffen, sodass die Daten weiterhin von SM 2 erfasst werden können.

Der Stationsmanager 2 (SM2) ist mit integriertem GSM Modem ausgerüstet. Diese Verbindung ist ebenfalls bidirektional, d.h. eine Fernkonfiguration ist auch hier jederzeit möglich. Für den direkten Datentransfer bzw. zur Konfiguration an den Pegel-Stationen  kommen Panasonic Toughbooks zum Einsatz.

2. Powermanagement- Unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV)

Die erforderliche Betriebsspannung für 5Tage (SM1) sowie für 30 Tage (SM2) wird über die Kombination Netzteil (intern oder extern) sowie 2 Akkus gehalten. Bei Netzausfall wird sofort ein Alarm abgesetzt.

3. Sensoren

Für die Pegelmessung mit Schwimmer/Gegengewicht kommt der neue SEBA-Winkelkodierer Typ Surfloat Sensor mit integriertem LC-Display zum Einsatz. Das LC-Display ermöglicht dem Anwender eine schnelle Kontrolle des anliegenden Messwertes am Datensammler sowie eine einfache Möglichkeit der Messwertkorrektur am Schwimmerrad.

Der Winkelkodierer wird standardmäßig mit einer Kugelkette betrieben, die einen schlupffreien Betrieb, auch bei schnellen Wasserstandsänderungen sicherstellt.

Für die Pegelmessung mit Einperlverfahren wird das bewährte Pneumatiksystem Typ PS-Light mit integriertem, verschleißfreien Kompressor eingesetzt. Im Vergleich zu anderen Einperlsystemen mit Kolbenpumpe können auch schnelle Wasserstandsänderungen mit Hilfe eines leistungsstarken, bürstenfreien Kompressors problemlos bewältigt werden!

An einigen Messstellen bietet sich der Einsatz berührungsloser Messverfahren zur Pegelmessung an. Der SEBA-Radarsensor Typ SEBAPULS arbeitet mit dem Impuls-Laufzeitverfahren (direkte Laufzeitmessung durch spezielles Abtastverfahren).

Vorteil gegenüber herkömmlichen Radarsensoren mit FMCW-Verfahren (indirekte Laufzeitmessung durch Frequenzmodulation):

a) geringer Kopfabstand (Blockdistanz) von 5cm möglich – dadurch kein Umlenkspiegel erforderlich

b) geringer Stromverbrauch

Für die Wasserstandsmessung mit Drucksonde wird eine hochgenaue, ölfreie Keramik-Referenzdruckmesszelle als Sensorelement verwendet. Die SEBA-Drucksonde Typ DS30  wird als komfortable steckbare

Projektmanagement

Die gewünschte Leistungserstellung erfordert hinsichtlich des Auftragvolumens, der Koordinierung von Leistungen mit Zulieferanten und Subunternehmen sowie zur Überwachung terminlicher Vorgaben ein Projektmanagement.

Von der ersten Messstellenbesichtigung bis zur schlüsselfertigen Übergabe wurde ein Projektingenieur im Hause SEBA für diese Aufgaben exklusiv abgestellt, um im ständigen Kontakt mit den Zulieferanten und Subunternehmern sowie mit dem Auftraggeber zu stehen.

Ein verbindlicher Projektablaufplan mit Meilensteinen wurde in Form eines  Balken-diagramms mit alle wichtigen Teilleistungen und Zeitansätzen erstellt.

Auftragsabwicklung

In die Auftragsabwicklung waren ca. 20 SEBA-Mitarbeiter (Projektingenieure, Einkäufer, Elektrotechniker, Monteure, Service-Techniker, Taucher, Vertriebs-ingenieure) direkt oder indirekt involviert.  Sensorik, Datenerfassung und DFÜ wurden im Hause SEBA komplett vormontiert,  einer DIN/ISO 9001 gerechten Endkontrolle unterzogen und in 10er Losgrößen ausgeliefert. Für die fachgerechte Installation vor Ort war die sehr zuverlässig arbeitende Elektrogesellschaft Hartha (EGH) verantwortlich. Diese wurde fachlich durch unser SEBA-Aussendiestbüro Ost  in Hartha unterstützt.

Abschließend wurde im Hause SEBA ein 3tägiges Training für ausgewählte Mitarbeiter der Umweltbetriebsgesell-schaften (UBG) durchgeführt. Im Fokus standen dabei die Bedienung und Einstellung der Sensortechnik und der Stationsmanager sowie die Erkennung von Fehlern und deren Behebung an der Messstelle.

Wir möchten uns an dieser Stelle bei den beteiligten Zulieferanten und Subunternehmen sowie allen involvierten SEBA-Mitarbeitern für Ihr Engagement und die gelungene Auftragsabwicklung bedanken.

Im besonderen gilt unser Dank den beteiligten Umweltbetriebsgesellschaften Chemnitz, Leipzig und Radebeul sowie dem Ingenieurbüro Gerlach für Ihre partnerschaftliche Zusammenarbeit und Unterstützung während der Installation und Inbetriebnahme.