INKA dynamische Kanalnetzsteuerung

Software für eine sichere und effiziente Kanalnetzoptimierung

Optimierter Gewässerschutz für unterschiedliche Kanalnetze

Eine intelligente Bewirtschaftung der Speicherkapazität im Kanalnetz leistet einen grossen Beitrag an den Gewässerschutz: Sie reduziert Überläufe, nutzt das Speichervolumen im Kanalnetz optimal aus und sichert die hydraulische Auslastung der Kläranlage. Wissenschaftliche Untersuchungen zeigen, dass INKA den Gewässerschutz erheblich verbessert – unabhängig davon, ob das System in kleinen Kanalnetzen, in städtischen Netzen oder in weitreichenden und grossen Einzugsgebieten eingesetzt wird.

Das meistgenutzte Kanalsteuerungssystem Europas

INKA ist ein universelles System, das sich in jedem Kanalnetz anwenden und an jedes Prozessleitsystem koppeln lässt. Es ist das am weitesten verbreitete und das meistgenutzte Kanalnetzsteuerungssystem Europas.

Mit Partnern entwickelt und vom BAFU unterstützt

Das schweizerische Bundesamt für Umwelt BAFU unterstützte die Entwicklung von INKA durch die STEBATEC, welche das System in Kooperation mit der EAWAG, dem UMTEC und weiteren Partnern realisiert hat.

INKA dynamische Kanalnetzsteuerung als Hardware oder zur Installation auf einem vorhandenen Server
INKA dynamische Kanalnetzsteuerung Kanalnetzkonfiguration mit Toolbar und Benutzeroberfläche
INKA dynamische Kanalnetzsteuerung mit Messdaten-Analysetools wie Farbgrafik zur Ereignisanalyse

Technische Informationen

So wird INKA in bestehende Systeme integriert

INKA ist eine Software, die an beliebige Prozessleitsysteme gekoppelt werden kann. INKA kommuniziert über vorhandene Datenkommunikationsinfrastrukturen mit den verschiedenen Bauwerken und verarbeitet dabei Messdaten von Abfluss- und Füllstandsmessungen, um die Abflussregler auf eine optimale Weiterleitmenge einzustellen. Die Kopplung von INKA an bestehende Systeme bedarf einer detaillierten Planung und erfordert ebenfalls Leistungen seitens des Herstellers des Prozessleitsystems. Es müssen nicht nur Messdaten übergeben und optimale Weiterleitmengen via Modbus-Schnittstelle übernommen werden, sondern es ist auch ein Rückfallprogramm

Diese Variante setzt voraus, dass die kundenseitige Automatisierungsfirma ausschliesslich verifizierte Messdaten an die INKA-Software übermittelt und bei Ausfall einzelner Anlageteile den Rückfallmodus selbständig herstellt.

INKA kommuniziert über das vorhandene Netzwerk direkt mit eigenen Softwarebausteinen, welche im INKA- Lieferumfang enthalten sind und auf den kundenseitigen Steuersystemen in den Aussenbauwerken installiert werden.

INKA wird in die leistungsfähigen Prozessleitsysteme ARAbella online und ARAbella lokal eingebunden.

Damit INKA aktiviert, resp. Kanalnetze dynamisch gesteuert werden können, sollten folgende technische Mindestanforderungen erfüllt sein:

  • Vernetzung der Regenbecken und Messstellen mittels dauerhafter Datenkommunikation
  • Kontinuierliche Füllstandmessungen in den Becken und Speicherkanälen
  • Steuerbare und zuverlässige Abflussregler
  • Fallbackfunktion bei Kommunikations- und Netzausfall

Vorteile

Bewährtes und bedienerfreundliches System

  • Bewährtes, vielfach eingesetztes System
  • Parametrierbares System ohne individuelle Programmierungen
  • Sehr einfach bedienbar mittels Netzkonfigurator und Tool-Bar
  • Optimale Nutzung der vorhandenen Infrastruktur wie Speicherbecken und Transportkapazität
  • Der Regendynamik angepasste Kanalnetzsteuerung
  • Bestmöglicher Gewässerschutz durch weniger Überläufe
  • Mit Regelungstechnik Neubau von zusätzlichen Becken einsparen
  • Fördert Kanalnetz-Verständnis und -Wissen

Eigenschaften

Warum INKA zum Gewässerschutz beiträgt

Abwasserreinigungsanlagen (ARA) sind aus wirtschaftlichen Gründen darauf ausgelegt, durchschnittlich grosse Abwassermengen zu klären. Beim dominierenden Mischsystem (Abwasser und Regenwasser werden gemeinsam gefasst) übersteigen bei Regenwetter die Abwassermengen die Kapazitäten der ARA. Dies führt zu unbehandelten oder teilbehandelten Überläufen in Flüsse und Seen. Wie kritisch die Lage ist, zeigen Erhebungen, die den Anteil der unbehandelt eingeleiteten Abwassermengen auf zwanzig Prozent schätzen. Dabei gelangen zum Teil hohe Konzentrationen problematischer Stoffe, wie Pestizide, Biozide oder Fäkalbakterien, direkt in die Fliessgewässer. Um solche Vorkommnisse zu verhindern, ist bereits sehr viel Geld in Rückhalte- und in Regenbecken investiert worden. Diese fangen das Regenwasser auf und leiten es nach dem Abklingen des Regenereignisses kontrolliert den Kläranlagen zu. Zum einen sind diese Becken aber oft nur rudimentär mit einer Steuerung ausgerüstet und zum anderen ist das ganze Abwassersystem meist auf ein schnelles Weiterleiten ausgelegt, sodass die Kapazität besonders der weiter oben liegenden Becken nicht ausgeschöpft wird. Zudem erweisen sich die bei den Regenbecken fest eingestellten Weiterleitmengen zur Kläranlage insbesondere dann als nicht optimal, wenn Einzugsgebiete ungleich beregnet sind. Einfach weitere Rückhaltebecken zu bauen, verbietet sich nicht nur aus finanziellen Gründen oder wegen des grossen, dazu erforderlichen Landbedarfs. Vielmehr sollten die vorhandenen Systeme zuerst einmal besser genutzt werden.

Was INKA macht

Die Kanalnetz-Steuerungssoftware INKA sorgt dafür, dass bei Regenereignissen die ARA stets effizient ausgelastet ist und überschüssige Abwassermengen im Kanalnetz – unter Einbezug von Regen- und Rückhaltebecken sowie der Kanalvolumen – kontrolliert und optimiert zurückgehalten werden. Die Software verarbeitet dabei Messdaten aus dem Kanalnetz, Informationen über die Zustände der Gewässer sowie Niederschlagsdaten und-Prognosen und berechnet daraus die optimalen Weiterleitmengen an den mit Abflussreglern ausgerüsteten Stellen.

Dabei verfolgt der INKA-Regler übergeordnet folgende Ziele:

  1. Minimaler Verbrauch von Speichervolumen im Kanalnetz, wenn die Kläranlage hydraulisch nicht zu 100% ausgelastet ist.
  2. Befüllung der Speichervolumen mit möglichst wenig belastetem Abwasser.
  3. Keine Entlastungen in die Vorfluter, solange noch nicht alle Speicher voll sind.
  4. Kontrollierte Entlastungen in die Vorfluter unter Berücksichtigung der Wasserqualität und Belastbarkeit des jeweiligen Vorfluters.
  5. Energieschonender Kanalnetzbetrieb, wenn bei Starkregen Wasser ohnehin nicht in der Kläranlage verarbeitet werden kann.

Koordinierte Beckenentleerung unter Berücksichtigung des ganzen Einzugsgebiets.Die Nutzung des Retentionsvolumens des bestehenden Kanalnetzes erhöht die Kapazität der vorhandenen Infrastruktur und verringert damit massgeblich die Überläufe unbehandelter Abwässer. Zudem erübrigt eine optimale Bewirtschaftung der vorhandenen Infrastruktur hohe Investitionen, wie sie für zusätzliche bauliche Massnahmen anfallen würden.

Infrastruktur-Konfiguration mittels Tool-Bar

Die INKA-Benutzeroberfläche ermöglicht eine modulare Nachbildung des vorhandenen Kanalnetzes und der zugehörigen Komponenten. Dabei können Kanalabschnitte eingefügt und mit einigen Eckdaten so konfiguriert werden, dass der INKA-Regler sich daran orientieren kann. So sind beispielsweise zwei unterschiedlichen Abflusswerten die zugehörigen Fliesszeiten zuzuordnen, damit das System automatisch alle weiteren Werte linear errechnen kann. Zudem muss die maximale Förderkapazität der Leitung festgelegt werden. Weitere Module wie Retentionsvolumen, Abflussregler, Durchflussmessungen und Niederschlagssensoren können individuell angelegt werden. Die Modellierungsoberfläche ermöglicht zudem die Animation von aufgezeichneten Messdaten, wobei Regenereignisse und die sich ändernden Füllstände zu Analysezwecken abgespielt werden können.

Referenzen zu diesem Produkt

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