Hydrologisches Messnetz des Bundesamtes für Umwelt BAFU mit hochverfügbarer und sicherer Datenkommunikation

Hochverfügbare und sichere Datenkommunikation im Zusammenhang mit Umweltdaten Hochverfügbare und sichere Datenkommunikation ist ein wichtiges Teilstück! Aber die ganze Kette muss hochverfügbar sein. Sensorik / Aktorik Datenerfassung / Steuerung Datenkommunikation Systeme Stromversorgung Stromversorgung Sensorik / Aktorik Datenerfassung / Steuerung Datenkommunikation RAMS Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit, Instandhaltbarkeit, Sicherheit (Reliability, Availability, Maintainability, Safety) Komponenten (MTBF) Infrastruktur / Installation Redundanz Systeme / Applikationen METAS 22.05.2017 2

Der Messprozess METAS 22.05.2017 3

Ausgangslage Erfassung von Umweltdaten / Wasserdaten Quantitätswerte Qualitätswerte Erfassung von Servicedaten Zustände Kalibrierwerte Standzeiten Steuerung / Regelung Probeentnahmesysteme Heizung Sensorik Heizung Gebäude Pneumatische Spülung Seeregulierung mit Schützen Alarmierung / Benachrichtigung Die bestehenden Systeme entsprechen nicht mehr den heutigen technischen Standards Fernwartung bei bestehenden Systemen beschränkt Höhere Datenverfügbarkeit ist gefordert Echtzeitdaten für Prognosen Alarmierung und Seeregulierung Modularität und Erweiterbarkeit ist gefordert Neue Sensorik und Aktorik mit Feldbusprotokollen Neue Funktionen (Sensor- Gebäudeheizungsregelung, Fern- Spühlung Pneumatik ) METAS 22.05.2017 4

Modularität / Standardisierung Motivation METAS 22.05.2017 5

Oberflächengewässer / Abfluss - Pegel Kalibrierungen / Vergleichsmessungen Felddateneingabe Pegel / Abfluss Fliessgeschwindigkeit Wassertemperaturen Servicedaten METAS 22.05.2017 6

Oberflächengewässer METAS 22.05.2017 7

Oberflächengewässer Qualität Kalibrierungen / Vergleichsmessungen Felddateneingabe Trübung ph Sauerstoff Leitfähigkeit Wassertemperaturen Steuerung Pumpe Steuerung Probeentnahmen (Flaschen) Servicedaten METAS 22.05.2017 8

Oberflächengewässer Qualität METAS 22.05.2017 9

Oberflächengewässer Qualität Erfassung von Schwebstoffdaten aus dem Labor METAS 22.05.2017 10

Grundwasser Wasserproben Kalibrierungen / Vergleichsmessungen Felddateneingabe Pegel Trübung ph Sauerstoff Leitfähigkeit Wassertemperaturen Servicedaten METAS 22.05.2017 11

Grundwasser METAS 22.05.2017 12

MOtor gesteuerte SEilkrananlage mit Sicherheitssystem MOSES Pegel/Abfluss Bestimmung METAS 22.05.2017 13

MOtor gesteuerte SEilkrananlage mit Sicherheitssystem MOSES METAS 22.05.2017 14

Exkurs Kt. AG Regulierung Hallwilersee Regulierung Hallwilersee Erfassung Zufluss- und Abflussdaten Modi Regelung Jahresganglinie Pegelstand Regelung Abfluss Fixe Wehrschütz Positionen Manuelle Steuerung Alarmierung Fernwartung METAS 22.05.2017 15

Exkurs Kt. AG Regulierung Hallwilersee METAS 22.05.2017 16

OVA / SCADA Fernwartung METAS 22.05.2017 17

Historian / SCADA METAS 22.05.2017 18

Benachrichtigungs- und Informationsportal METAS 22.05.2017 19

Felddateneingabe METAS 22.05.2017 20

Stammdaten / Metadaten METAS 22.05.2017 21

OpenSSL OpenSSL IPsec IPsec Datenkommunikation Fernwartung Applikations Server Test Dokumentations AD / LDAP Applikations Server Server Server Bundesnetz HA Aussen station FTP Redundanz Übertragungsprotokoll FTP FTP Server SCP

Datenkommunikation Redundanz Übertragungs-Medium / Kommunikationsgerät HA Internet Zugang Messstation DSL 3G / 4G

Datenkommunikation Redundanz Redundanz Datenkommunikation

Power Supply Redundanz Redundanz Power Supply Redundanz Datenerfassung PLC1 PLC2 Redundanz Sensorik

Datenkommunikation OVA OPC UA OPC UA ASCII Binär XML OPC OPC UA OPC UA OPC METAS 22.05.2017 26

Datenkommunikation OPC UA 2 km METAS 22.05.2017 27

FDT / DTM METAS 22.05.2017 28

Einheitliches Schema / Verschiedene Schaltschranktypen

Architektur PLC Software (ANSI C) METAS 22.05.2017 31

Fazit Industrie 4.0 Ist nicht nur für die Industrie METAS 22.05.2017 32