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Autarke Brunnenüberwachungsstationen

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Autor: Barbara Pflamm

Autarke Brunnenüberwachungsstationen
Herzstück der Messtationen

GO Systemelektronik GmbH lieferte die Messtechnik für den Bau von sechs Brunnenüberwachungsstationen in der Schweiz. Die Messstationen wurden hierfür als Off-Grid-Systeme für einen autarken Betrieb mit Solarstrom konzipiert.

Zum Schutz der Bevölkerung wird neben der Baustelle eines Autobahnanschlusses das Grundwasser bei ca. 35 Meter Tiefe überwacht, jeweils mit Messungen jede Stunde. Damit sollen Verunreinigung, die unvorhergesehen in das Grundwasser eindringen könnten, rechtzeitig festgestellt werden, bevor diese in die Grundwasserfassung des Pumpwerkes gelangen. So kann verhindert werden, dass womöglich verunreinigtes Grundwasser in das Versorgungsnetz gepumpt wird. Da zwischen der Baustelle und der Grundwasserfassung eine Wasserschutzzone liegt, ist es unvermeidlich die einwandfreie Grundwasserqualität sicher zu stellen, die ins Versorgungsnetz gelangt. Es sind fünf Messbrunnen in 35 Meter Tiefe mit einem jeweiligen Abstand von 47 Metern errichtet worden, um den Ablaufstrom von der Baustelle zum Pumpwerk zu überwachen. Als Referenzmessung wird ebenfalls der Zulaufstrom zur Baustelle überwacht, um Differenzen besser feststellen zu können.

Konfiguration der Messtechnik

Der BlueBox Controller ist das Herzstück der Konfiguration der Messstationen. Dieser sammelt alle Messdaten und stellt diese über das integrierte Modem im BlueGate Cloud-Daten-Service zur Verfügung. Darüber hinaus sind die Station mit Batterien und einem Power-Management-Modul ausgestattet, über das die BlueBox automatisch heruntergefahren und gestartet werden kann, um so eine Entladung der Batterien zu vermeiden. Ein BlueScan Plus UV/Vis-Spektrometer und ein Multi Sensor Head (MSH) sind über CAN-Bus mit der BlueBox verbunden. Die Sensoren ermöglichen die gleichzeitige Messung einer Vielzahl von Parametern.

Das BlueScan Plus erlaubt die simultane Erfassung von Parametern auf Basis des spektrometrischen Messprinzips. Die Verwendung chemometrischer Methoden ermöglicht eine genaue Erhebung und ausführliche Analyse einer Vielzahl von Wassereigenschaften, enthaltenen Schwebstoffen und gelösten Inhaltsstoffen. Für die Auswertung verwendet das System dabei das komplette Absorptionsspektrums vom UV bis zum Nahinfrarotbereich (200 bis 720 nm).

Die in den Brunnenmesstationen integrierten Systeme nutzen hierzu den spektralen Absorptionskoeffizienten (SAK) bei 230, 254, 280 und 436 nm. Eine Erweiterung um Parameter wie BOD, COD oder TOC ist jedoch problemlos möglich. Hierfür wird eine kundenspezifische Kalibration auf Basis von Laborproben erstellt, die so optimal an die lokale Wasserbeschaffenheit angepasst ist.

Neben der spektralen Messung verfügt das BlueScan Plus ebenfalls über einen Temperatur- und Drucksensor, wodurch eine zeitgleiche Überwachung der Pegelstände und Wassertemperatur gewährleistet wird.

Das BlueScan Plus ist mit einer automatisierten Bürstenreinigung ausgestattet, um ein Verschmutzen der optischen Fenster zu verhindern. Der geringe Stromverbrauch der Bürste eignet sich hierbei ideal für die solarbetrieben Stationen. Das erweiterbare Design des BlueScan Plus erlaubt die Ergänzung der Sonde mit einem Multi Sensor Head (MSH). Der MSH ist eine modulare Sonde, die die Integration von bis zu vier Sensoren oder Elektroden in einem tauchbaren Messkopf ermöglicht. In der für dieses Projekt gewählten Konfiguration erfasst der MSH folgende Parameter: Leitfähigkeit, Temperatur, Salzgehalt, TDS, Gelöster Sauerstoff, Redox und pH.

Konstruktion der Messstationen

Die Messsysteme sind in Messcontainern untergebracht, in denen auch die Messonden über eine Seilwinde in ein 4 Zoll Rohr herabgelassen werden (Bild 6). Das System wird autark betrieben und mit Solarstrom von zwei Solar-Paneelen à 275 W, die auf dem Dach montiert sind und einer 230 Ah-Batterie für Solaranlagen versorgt. Die Container wurden für eine optimale Sonneneinstrahlung ausgerichtet.

Verfügbarkeit der Messdaten

Die einzelnen Parameter werden alle 60 Minuten gemessen und automatisch an den BlueGate Cloud Daten Service übertragen, so dass die gemessenen Daten jederzeit und von jedem Ort aus per Browser verfügbar sind. Neben der Bereitstellung der Daten ermöglicht die Verbindung auch eine Fernwartung, um bei Bedarf Änderungen an den Einstellungen vornehmen zu können. Dank der Verfügbarkeit der Daten und der Möglichkeit der Fernwartung kann der ideale Zeitpunkt für vor Ort Wartungseinsätze bestimmt werden. Diese Funktion ist besonders für Ferninstallationen von Vorteilen.

Autor: Jonas Gordon Schlumbohm, GO Systemelektronik GmbH, 24109 Kiel, Tel.: +49 431 5 80 80-0, info@go-sys.de

 

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