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Mit Sensordaten die Fließvorgänge der Entwässerung simulieren

Digitaler Zwilling zum Kanalnetz

Paderborn, Februar 2024.

Die Mettenmeier GmbH geht den nächsten Schritt in der digitalen Transformation von Ver- und Entsorgungsunternehmen. Als Experte für Geografische Informationssysteme lag der Fokus jahrelang in der zweidimensionalen Abbildung von Netzen. Die Ergänzung von 3D-Geometrien rücken das GIS nun immer weiter in Richtung eines virtuell abbildbaren Raumes. Doch damit nicht genug: Eine weitere Dimension ergibt sich aus der Verknüpfung des virtuellen Netzes mit den Daten von Sensoren und Messeinrichtungen, die in den Netzen verbaut sind. Solche Livedaten sind Teil eines digitalen Zwillings.

Bezogen auf das Kanalnetz können die Fließgeschwindigkeiten von Abwässern, deren aktueller Wasserstand oder auch der aktuelle Durchfluss abgebildet werden. Die Sensoren, die diese Werte messen, sind mit dem GIS-Datenmodell logisch verknüpft. Damit sich direkt auch ein praktischer Nutzen für die Netzbetreiber ergibt, wird dabei der Betriebszustand von Einbauteilen entweder manuell festgehalten oder auch durch ein logisches Feld, das mit Live-Daten funktional verknüpft ist. Dazu können Absperrorgane, Schieber oder Pumpen gehören, aber auch Wehranlagen. Konkret hat Mettenmeier dies in der neuesten Version des Druckentwässerungsmoduls zur Smallworld Fachschale Kanal umgesetzt. Dort werden beispielsweise Messwerte und Daten über das Objekt „Messeinrichtung“ bereitgestellt und mit einer dynamischen Netzwerksverfolgung im GIS betrachtet.

Digitaler Zwilling zum Kanalnetz - Messeinrichtung

Messeinrichtung im Kanalnetz: Live-Daten zu Fließvorgängen eröffnen neue Möglichkeiten im Asset-Management von Kanalnetzen.


Live-Daten von Messeinrichtungen im Kanalnetz nutzbar machen

Ein Szenario ist die Nutzbarmachung dieser Messdaten in der Kanalplanung und im Kanalbetrieb über eine Simulation der realen Fließvorgänge im Kanalnetz. Über das im GIS verfügbare Werkzeug der Netzwerk-Analyse können diese ausgewertet werden. Dazu ist es erforderlich, zunächst auch die bedingenden Faktoren zu betrachten, zum Beispiel der Betriebszustand von Pumpen, Spezifika wie Rückschlagklappen oder auch der Baustatus des Netzes im aktuell betrachteten Teilgebiet. Die Verknüpfung dieser Faktoren mit den aktuellen Messwerten und den GIS-Daten ermöglicht die Simulation der realen Fließvorgänge des Netzes im digitalen Zwilling. Dies ist sowohl für die aktuelle Situation möglich wie auch für eine historische Betrachtung der vergangenen Fließvorgänge. Mit einem entsprechenden Berechnungsmodell lassen sich zudem auch Simulationen für Änderungen am Netz durchführen. So werden wertvolle Erkenntnisse gewonnen, um daraus eine strategische Planung der Assets und deren Betriebszustände abzuleiten.

digitaler-zwilling-kanal-schaubild

Digitaler Zwilling in der Smallworld Fachschale Kanal und Verknüpfung zum Internet der Dinge (IoT) am Beispiel eines Überlaufbeckens.

Für Starkregenereignisse gewappnet

Sensoren sind heute deutlich preisgünstiger erhältlich als vor einigen Jahren und werden vermehrt in vielen Betriebsmitteln verbaut. Ein wichtiger Anwendungsfall, der im Kontext des Klimawandels an Bedeutung gewinnt, ist die Früherkennung von Flutwellen durch Starkregen. Dabei kann das Kanalnetz ein wichtiger Indikator sein. Denkbar wäre hier die Anbringung von Sensoren an jedem einzelnen Schachtdeckel, um damit stark ansteigendes Wasser zu erkennen und Anwohner zu informieren.

Mit Smallworld-Lösungen zum digitalen Zwilling des Kanalnetzes

Entwässerungssysteme als vollständiges Netzmodell im GIS abzubilden und dabei Zustandsdaten und Messwerte intelligent für Planungs- und Betriebsprozesse zu nutzen, sind die Ziele eines Kanalinformationssystems. Mit dem Produktportfolio rund um das Smallworld GIS und die Fachschale Kanal ebnen Abwassernetzbetreiber den Weg zu mehr Datenqualität, Prozessunterstützung und letztlich auch zum echten digitalen Zwilling des Kanalnetzes im GIS.

Digitaler Zwilling zum Kanalnetz im Webinar

Im Webinar am 14. November 2023 hat die Mettenmeier GmbH eine Reihe zukunftsorientierter Themen rund um die Tools und Schnittstellen zur Smallworld Fachschale Kanal vorgestellt. Im Fokus standen konkrete Lösungsansätze, um die Realweltobjekte des Kanalnetzes mit Stammdaten, 3D-Geometrien, Zustandsdaten und Innenleben im digitalen Raum abzubilden und Live-Daten aus der Hydraulik im Kontext des Smallworld GIS zu ergänzen.


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