Messung, Erfassung und Auswertung des Entlastungsverhaltens

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1 Messung, Erfassung und Auswertung des Entlastungsverhaltens Dipl. Ing. (FH) Steffen Lucas NIVUS GmbH D Eppingen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com

2 1. Datengrundlagen 2. Wie können diese Daten ermittelt werden? 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung 4. Fazit NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 2

3 1. Datengrundlagen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 3

4 1. Welche Daten werden benötigt Fachliche Grundlagen in Deutschland: Arbeitsblatt DWA-A 111 (Hydraulischer Dimensionierung und betrieblicher Nachweis von Anlagen zur Abfluss- und Wasserstandsbegrenzung in Entwässerungssystemen; 12/2010) Arbeitsblatt DWA-A 166 (Bauwerke der zentralen Regenwasserbehandlung und rückhaltung - konstruktive Gestaltung und Ausrüstung; 11/2010) Verordnungen, z.b. - Europäische Wasserrahmenrichtlinie - EKVO Baden-Württemberg - EKVO Hessen - EÜV Bayern - Süv VO Abw NRW NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 4

5 1. Welche Daten werden benötigt Erfassen von Ereignissen Beginn und Ende Beckeneinstau (Einstaudauer) Beginn und Ende Klärüberlauf (wenn vorhanden) Beginn und Ende Beckenüberlauf Anzahl der Einstauvorgänge/Überläufe Überlauf-/Abschlagmengen Weitere, nur zum Teil relevante Daten: Einstauverlauf (Ganglinie Befüllung und Entleerung) Abflussmenge zur Kläranlage Pumpen- und Schieberlaufzeiten, Störungen etc. NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 5

6 1. Welche Daten werden benötigt 1 = Beckeneinstau 2 = Klärüberlauf 3 = Beckenüberlauf 4 = Tauchwand NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 6

7 2. Wie können diese Daten ermittelt werden? NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 7

8 2. Datenermittlung Beginn und Ende Beckeneinstau, - Beckenüberlauf und - Klärüberlauf Einstau- und Überlaufdauer Anzahl der Einstauvorgänge + Überläufe Einstauverlauf Füllstandmessung - Hydrostatisch (Druckmesszelle) - Ultraschall - Radar NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 8

9 2. Datenermittlung Überlauf-/Abschlagmengen oder Überfallhöhenmessung Berechnung Q/h-Kennlinie nach Poleni - Hydrostatisch (Druckmesszelle) - Ultraschall - Radar Messung von Fließhöhe und Geschwindigkeit im Abschlagkanal - Dopplerverfahren - Kreuzkorrelationsverfahren NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 9

10 2. Datenermittlung Überlauf-/Abschlagmengen Tauchwand Speicherbereich NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 10

11 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Füllstand- und Abschlagmessungen: Auswahl des richtigen Messverfahrens Abschlagmessung nach Poleni Q = f (h ü ) = µ b c ü µ = Überfallbeiwert b = Wehrbreite c = Abminderungsfaktor (in der Praxis zu 1 gesetzt) h ü = Überfallhöhe g = Erdbeschleunigung (9,81m/s²) NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 11

12 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 12

13 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Druckmessung Vorteile: Messung schaumbedeckter Medien Messung von stark welligen Oberflächen Nachteile: Mediumkontakt (Verschmutzung) Nullpunktdrift Mit hohem Füllstand nimmt Genauigkeit ab NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 13

14 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Druck: 0,35% FSO; 0,1% Langzeitstabilität = Drift Full Scale Output = Fehler auf den fest eingestellten Messbereich der Drucksonde. Drucksonden mit größeren Messbereichen haben oft einen geringeren FSO-Fehler. Sonde 1 : MB 4 m; 0,35% FSO 14,0 mm Messfehler + 4,0 mm Drift 18,0 mm Gesamtfehler Sonde 2 : MB 10 m; 0,25% FSO 25,0 mm Messfehler + 10,0 mm Drift 35,0 mm Gesamtfehler NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 14

15 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Ultraschall/Radar Vorteile: Sehr genau (Radar unter 50 cm Abstand erhöhter Fehler) Kein Mediumkontakt Berührungslos Keine Nullpunktdrift Nachteile: Keine Messung bei starken Schaum oder bei Schnee Blockabstand erforderlich (Minimalabstand Oberfläche-Sensor) NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 15

16 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Quelle: Betriebsanleitung WL 61, Fa. Vega NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 16

17 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Ultraschall: 0,25 % vom Messbereich 0,1 % / mind. 2 mm Auflösung Messbereich = 3,90 m 0,25 % vom Messbereich 9,75 mm Messfehler + 3,9 mm Auflösefehler 13,65 mm Gesamtfehler NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 17

18 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Auswahl des richtigen Messverfahrens Ultraschall: 0,25 % vom Messbereich 0,1 % / mind. 2 mm Auflösung Messbereich = 0,40 m!!! 0,25% vom Messbereich 1,0 mm Messfehler + 2,0 mm Auflösefehler 3,0 mm Gesamtfehler NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 18

19 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag DWA-A 166, Kap Der Wasserstand an Überlaufschwellen wird gemessen, um Entlastungsereignisse zu erfassen.... Wegen der hohen Anforderungen an die Messgenauigkeit ist grundsätzlich ein kleinerer Messbereich erforderlich als bei der Messung in der Speicherkammer NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 19

20 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag Montagefehler und hydraulische Fehler Mindestabstand des Sensors zur Wehrschwelle!! Mind. 2-3 x h ü Korrekter 0-Punkt der Messung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 20

21 2. Datenermittlung Füllstand/Abschlag NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 21

22 2. Datenermittlung Abschlagmenge Schwelle mit aufgesetztem Stabrechen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 22

23 2. Datenermittlung Abschlagmenge Schwelle mit Bürste NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 23

24 2. Datenermittlung Abschlagmenge Kanalhöhe v v n v 2 v 1 Q = v( x, y) da Kanalboden v = A v A NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 24

25 2. Datenermittlung Abschlagmenge Ultraschall-Doppler Fließrichtung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 25

26 2. Datenermittlung Abschlagmenge Ultraschall-Doppler Vorteile: Driftfrei unempfindlich gegen Öl, Fett usw. Keine Leitfähigkeit des Medium erforderlich Problemlos nachrüstbar Keine Sonderbauwerke erforderlich Nachteile: Benötigt Schmutzteilchen oder Gasbläschen Kalibrierung erforderlich Problematisch bei schwierigen Applikationen (Wirbel, Klarwasser /Schmutzwasserwechsel etc.) NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 26

27 2. Datenermittlung Abschlagmenge Ultraschall-Kreuzkorrelation Erfassung von Ultraschall Bildmustern, welche von Partikeln reflektiert werden Permanenter Vergleich der Bildmuster Bestimmung der Musterverschiebung (Korrelation) Ermittlung der einzelnen Fließgeschwindigkeiten aus der Musterverschiebung Fließprofilermittlung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 27

28 2. Datenermittlung Abschlagmenge NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 28

29 2. Datenermittlung Abschlagmenge Ultraschall-Kreuzkorrelation Bildmuster mit Verschiebung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 29

30 2. Datenermittlung Abschlagmenge Ultraschall-Kreuzkorrelation Vorteile: Hohe Genauigkeit durch 16 örtlich definierte Fließgeschwindigkeiten Driftfrei unempfindlich gegen Öl, Fett usw. Keine Leitfähigkeit des Medium erforderlich Problemlos nachrüstbar, keine Sonderbauwerke erforderlich Preiswert für große Dimensionen Nachteile: Benötigt Schmutzteilchen oder Gasbläschen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 30

31 2. Datenermittlung Abschlagmenge NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 31

32 2. Datenermittlung Abschlagmenge NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 32

33 2. Datenermittlung Abschlagmenge NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 33

34 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 34

35 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Messdaten Datenspeichergerät (Vor Ort) Protokollerstellung >Vor Ort< Betreiber holt Daten ab Leitsysteme Datentransport Datenverarbeitung Berechnungen Protokollgenerierung Alarmieren Fernwirken WWW Datentransport Datenverarbeitung Berechnungen Protokollgenerierung Alarmieren NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 35

36 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Verwendete Gerätekomponenten GPRS-Datenlogger Typ NivuLog Easy Ultraschall-Kompaktecholot Typ NivuCompact oder Hydrostatische Drucksonde (2-Leiter-Sonde) NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 36

37 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Aufbau NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 37

38 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Aufbau NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 38

39 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 39

40 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung D2W h1 h2 h3 Regen h1 h2 Rüb- Protokollierung Beckeneinstau Klärüberlauf Beckenüberlauf Regen Januar Februar März... Protokolle Dezember h3 Regen h1 Schwellen Grenzwerte Q/h-Kennlinien Ausdruck PDF CSV h2 h3 Regen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com

41 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Beckenfüllstand D2W h1 h2 Rüb- Protokollierung Beckeneinstau Klärüberlauf Beckenüberlauf Regen Protokolle Januar Februar 2013 März Dezember h1 Füllstand RÜ Schwellen Grenzwerte Q/h-Kennlinien NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com

42 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Standardeinstellungen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 42

43 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Neuer Report Messkanäle auswählen NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 43

44 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Neue Messstelle in der Übersicht Automatische Berechnung der Protokolle NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 44

45 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Einstellungen für das Monatsprotokoll NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 45

46 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Monatsprotokoll NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 46

47 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Einstellungen für den Jahresbericht NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 47

48 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Jahresprotokoll NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 48

49 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 49

50 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Kostenbeispiel (Nivus-Server, Datenflatrate) Artikel NLM0 EASY SET - NivuLog Easy Set bestehend aus: - 1 Datenlogger - 1 Antenne - 1 Akkupack + Ladegerät - 1 Montagehalterung NMC0 P06 0E NivuCompact, ATEX-Zulassung für Zone 1 Kompaktecholot inkl. Programmiersoftware und Schnittstellenkabel, MB: 0,3 bis 6 m D2W FLAT1 Businesspaket für die Nutzung des Systems NIVUS Device2Web auf einem NIVUS- Server. Pauschale für 1 Messgerät Laufzeit: Die Flatrate ist an die Lebenszeitzeit des Loggers gekoppelt Datenvolumen: unbegrenzt NLM0 PROT 01 RÜB-Software zur Protokollierung, Berechnung und Berichterstellung gemäß DWA/EKVO, Preis/Anlage Pauschal Laufzeit: unbegrenzt Listenpreis Datenflatrate für Standardbecken, 5 Jahre Laufzeit 195 Summe NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 50

51 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Datenflatrate Die Flatrate ist auf 5 Jahre Datenübertragung ausgelegt. Pro Monat sind 2 High-Priority-SMS inklusive. Monatliche mittlere Datenrate Zugrunde gelegter Speicherund Übertragungszyklus Einmalige Kosten ca. 1,0 MB ca. 2,5 MB ca. 10 MB 15 Minuten Speicherzyklus/ (bis 2 Kanäle) Übertragung 1x/Tag 5 Minuten Speicherzyklus Übertragung 2x/Tag 2 Minuten Speicherzyklus Onlineübertragung 195,00 360, ,00 Gesamtübertragungskosten/Außenstation: 3,25 /Monat NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 51

52 3. Datenübertragung, -auswertung und -protokollierung Standzeiten Voraussetzungen/Annahmen: Ca C Umgebungstemperatur Neuer Akku und 2-Leiter-NIVUS-Sensoren (Meßzeit 3 Sek.) bei ca. 50% Messbereich Durchschnittliche Stärke des GSM-Netzes: db 1x Drucksensor 2x Drucksensor 4x Ultraschall 1x Tag Übertragung 60 Min. Zykluszeit 1x Tag Übertragung 15 Min. Zykluszeit 2x Tag Übertragung 5 Min. Zykluszeit 4x Tag Übertragung 1 Min. Zykluszeit ca. 3 Jahre ca. 2,9 Jahre ca. 2,3 Jahre ca. 2,1 Jahre ca. 2,0 Jahre ca. 1,5 Jahre ca. 1,3 Jahre ca. 1,2 Jahre ca. 7 Monate ca. 4 Monate ca. 3 Monate ca. 2 Monate NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 52

53 4. Fazit NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 53

54 4. Fazit Die Auswahl der richtigen Messtechnik ist applikationsabhängig. Die korrekte Installation und Programmierung der Messtechnik entscheidet letztendlich über die Qualität der Messdaten. Datenübertragung und Protokollierung ist heute kein Hexenwerk mehr. Komplette und betriebssichere Lösungen an klassischen Regenbehandlungsanlagen sind heutzutage preiswert verfügbar!!! NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com 54

55 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! NIVUS GmbH Im Täle Eppingen Tel.: / info@nivus.com

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