Zuverlässige Funkanbindung entfernter Wasserversorgungsstationen an die Leitzentrale

Übersicht

Hochbehälter Ober-Mörlen  

Vom Hochbehälter Ober-Mörlen werden die Tiefbrunnen gesteuert

  • Die an den Hochtaunuskreis grenzende Gemeinde Ober-Mörlen versorgt die angeschlossenen Verbraucher hauptsächlich aus eigenen Grundwasserbeständen.
  • Die Ansteuerung der Unterstationen erfolgt größtenteils über ein Fernwirknetz, dessen Kabel über die Jahre marode geworden sind.
  • Deshalb bindet das Funksystem Radioline die weit entfernten Außenbauwerke nun zuverlässig an das Leitsystem an.
  • Die Funkstrecke arbeitet seit dem ersten Tag stabil, sodass der Systemintegrator Radioline auch in weiteren Projekten einsetzen wird.

Kundenprofil

Blick auf die Gemeinde Ober-Mörlen  

Die Gemeinde Ober-Mörlen grenzt an den Hochtaunuskreis

Die etwa 35 Kilometer nördlich von Frankfurt/Main gelegene Gemeinde Ober-Mörlen beliefert die rund 5800 Einwohner in der Regel aus eigenen Grundwasserbeständen.

Das Versorgungsnetz umfasst circa 60 Kilometer und ist für eine jährliche Fördermenge von 250.000 Kubikmeter ausgelegt.

Anwendung

Übersicht über das Funknetzwerk  

Das Funknetzwerk umfasst zwei Hochbehälter sowie drei Tiefbrunnenanlagen

Die Brunnen, Hochbehälter und Pumpstationen wurden in der Vergangenheit über Standleitungen an die im Rathaus befindliche zentrale Leitwarte angekoppelt und von dort überwacht. Über die Jahre sind die maroden Standleitungen sukzessive durch GSM/GPRS-Modems ersetzt worden.

Doch sollte das Mobilfunknetz ausfallen, wären alle Stationen nicht mehr erreichbar. In diesem Fall würde die Wasserversorgung zusammenbrechen, da die Hochbehältersteuerungen die Pumpen der Tiefbrunnen nicht mehr selbständig steuern können. Daher hat sich die Gemeinde zum Aufbau eines parallelen Funknetzes entschlossen, das providerunabhängig arbeitet.

Die Entscheidung resultiert aus der Tatsache, dass die Möglichkeiten zur Anbindung der Unterstationen begrenzt sind. Das Reparieren oder neue Verlegen von Erdkabeln lässt sich aufgrund des verfügbaren Budgets nicht realisieren, denn es fallen üblicherweise Kosten bis 100 Euro pro Meter an. Deswegen sollten die einzelnen Außenbauwerke per Richtfunkverbindung mit dem jeweiligen Hochbehälter vernetzt werden.

Lösung

Radioline-Module im Schaltschrank  

Zum Aufbau des Funknetzwerks werden 2,4-GHz- und 868-MHz-Geräte genutzt

Zunächst hat das Wireless-Team von Phoenix Contact am Bürorechner eine Funkausleuchtung durchgeführt. Auf diese Weise wird ein erster Eindruck über die Umsetzbarkeit einer Funkstrecke vermittelt. Anschließend ist die zuverlässige Funktionsweise der als kritisch erachteten Funkstrecken durch einen Test vor Ort nachgewiesen worden. Zur Ankopplung von zwei Tiefbrunnen an den nahegelegenen Hochbehälter nutzt die Gemeinde 2,4-GHz-Module. Bei Sichtverbindung beträgt die Distanz zwischen den Stationen 700 Meter. Darüber hinaus gibt es ein weiteres Funknetzwerk, das mit 868-MHz-Geräten realisiert worden ist, denn zwischen den Außenstationen liegen mehrere Hindernisse, die der niedrigere Frequenzbereich besser durchdringt. So lässt sich der etwa 700 Meter entfernte und  hinter einem Hügel befindliche dritte Tiefbrunnen direkt an den anderen Hochbehälter anbinden.

Eine mehr als 2,7 Kilometer entfernte Pumpstation konnte nicht direkt mit dem Hochbehälter vernetzt werden, da sich der Höhenunterschied zwischen den beiden Stationen auf rund 100 Meter beläuft. Ferner ist die durch den Hügel und die Bäume verursachte Dämpfung selbst für die 868-MHz-Module zu hoch. Deshalb wird eine auf dem Hügel liegende Übergabestation als Repeater verwendet. Von hier aus lässt sich sowohl zum Hochbehälter als auch zur Pumpstation eine optimale Funkverbindung aufbauen.

Die Wireless-Komponenten übertragen die überwiegend digitalen Signale von den Unterstationen an die Hochbehältersteuerungen, die sie verarbeiten. Unter anderem werden Stör- und Alarmmeldungen sowie Durchflussmengen und Füllstände erfasst und analysiert. Anhand der Informationen erfolgt im Bedarfsfall die Aktivierung der Pumpen zur Wasserförderung und damit zur Befüllung der Hochbehälter. Die Rechner der Leitwarte greifen über GSM/GPRS-Modems auf die Hochbehälter-Steuerungen zu und zeigen den jeweiligen Betriebszustand an. Außerdem dokumentieren sie Zu- und Abflüsse und werten die Wasserförderung statistisch aus. Tritt eine Störung in den Unterstationen auf, benachrichtigt das System die Rufbereitschaft.

Fazit

Projektteam zur Umsetzung der Funklösung  

Steffen Rehde und Karlheinz König sowie Thomas Pfeiffer (v.l.n.r.) hat das Radioline-Funksystem überzeugt

„Aufgrund der positiven Erfahrungen mit dem Radioline-System und dem guten Service werden wir zukünftig häufiger Funksysteme von Phoenix Contact einsetzen“, resümiert Thomas Pfeiffer, Geschäftsführer der für die Automatisierung zuständigen Pfeiffer Electronic GmbH.

Karlheinz König, seinerzeit Wassermeister bei der Gemeinde Ober-Mörlen, ergänzt: „Die Funkstrecken arbeiten stabil und sind seit dem ersten Tag nicht einmal ausgefallen“. Mit Radioline steht somit eine einfache, flexible und robuste Lösung zur Verfügung. Dies wird neben der Verteilung der Signale von bis zu 250 Stationen per Rändelrad durch die softwarelose Inbetriebnahme, Erweiterung und den Austausch von Modulen im Funknetzwerk erreicht.

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