Trinkwasser ist eine der wertvollsten Ressourcen. Daher sollen etwaige Wasserlecks im Leitungsnetz schnell gefunden und behoben werden. Die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim setzen hier auf ein intelligentes Monitoring-System aus Geräuschloggern in Verbindung mit Cloud-Software.

Die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim versorgen mehr als 130.000 Einwohner über ein Leitungsnetz von fast 460 km mit Trinkwasser. Nach den Regeln des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches (DVGW) muss dieses Netz kontinuierlich überwacht und bei Bedarf repariert werden, was einen hohen Personal- und Zeitaufwand bedeutet. Um diesen zu reduzieren und eine präzisere Ortung zu garantieren, bestücken die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim seit einigen Jahren ihr Netz mit dem automatischen System Zonescan Alpha der Firma Gutermann. Es zeichnet nicht nur den Geräuschpegel auf, sondern nimmt nachts mehrere Geräuschsequenzen auf, die von zentralen Rechnern in der Cloud genau zeitsynchronisiert verglichen und ausgewertet werden. So ist eine zuverlässige und anwenderfreundliche Leckortung mit einer Genauigkeit von bis zu 1 m möglich.
„Wir sind im Rahmen einer Firmenveranstaltung der Firma Gutermann in Ludwigsburg auf Zonescan Alpha aufmerksam geworden“, berichtet Enver Kirdemir, stellvertretender Abteilungsleiter für Anlagen und Netze Gas/Wasser der Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim. „Dabei verglichen wir die Ergebnisse mit unseren Korrelatoren und waren von der Genauigkeit, Zuverlässigkeit und dem Nutzerkomfort beeindruckt.“ Seit 2012 bauen die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim daher ihr Leitungsnetz mit den automatischen und vollständig korrelierenden Loggern aus. Dieses System ist dank der Korrelation der Daten mit allen benachbarten Loggern über einen zentralen Server deutlich empfindlicher als herkömmliche Geräuschlogger-Systeme ohne automatische Korrelation. Leckalarme werden demnach nicht durch erhöhte Umgebungsgeräuschpegel einzelner Logger ausgelöst, sondern durch das Vorhandensein und das Erkennen desselben Leckgeräuschs bei mindestens zwei verschiedenen Loggern. Umgebungsgeräusche werden in diesem Prozess herausgefiltert, was die Anzahl an Fehlalarmen erheblich reduziert.

Geräuschlogger mit Funklösung

Bei Zonescan Alpha handelt es sich um eine Festinstallation im Leitungsnetz, die alle aufgenommenen Daten an einem zentralen Punkt zur Auswertung sammelt. „Dafür benötigt man leistungsfähige Funklösungen sowie ein optimales Energie-Management in den Loggern selbst, denn diese müssen mehrere Jahre in einer Tiefe von bis zu 3 m im Schacht verbleiben“, erklärt Uri Gutermann von der Firma Gutermann. „Der wichtigste Bestandteil von Zonescan Alpha sind unsere Geräuschlogger, die in regelmäßigen Abständen an Armaturen im Rohrnetz magnetisch angebracht sind – beispielsweise an Schieberstangen oder Unterflurhydranten.“
Einmal im Boden platziert, zeichnen die Logger jede Nacht zwischen 2 und 4 Uhr die auf der Rohrleitung hörbaren Geräusche auf, da zu dieser Zeit die Rahmenbedingungen am besten sind – der Wasserverbrauch ist gering, der Druck am höchsten, und es gibt kaum Nebengeräusche. Zonescan Alpha nimmt nicht nur den tiefen, konstanten Geräuschpegel auf, sondern erkennt durch die Aufnahme ganzer Tonsequenzen auch das individuelle Frequenzspektrum jedes Geräuschs. So können Geräusche, die von einer Pumpe oder einer Elektrostation ausgehen, identifiziert und ignoriert werden. Durch die Korrelation zwischen zwei eingesetzten Sensoren lässt sich zudem die Distanz zur Messquelle ausrechnen und damit die Geräuschquelle auf weniger als 1 m genau lokalisieren. Für die verschlüsselte Übermittlung der Daten sowie die Synchronisation der Zeituhren in den Loggern werden sogenannte Funkrepeater und Datenkonzentratoren („Alpha-Module“) benötigt, die über ein eigenes Funkprotokoll miteinander kommunizieren. Von den Konzentratoren werden die Daten dann via E-Mail an die Server von Gutermann geschickt. In Ludwigsburg wurden solche Konzentratoren bis zu 43 m über dem Erdboden in einem Kirchturm und einem Wasserturm installiert, um mit einer speziellen Antennentechnik eine einwandfreie Funkverbindung zu gewährleisten.

Anwenderfreundliche Browser-Oberfläche

Alle Daten werden durch die eigens entwickelte Cloud-Software Zonescan Net übersichtlich auf den Monitoren der Mitarbeiter der Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim dargestellt. Mittlerweile werden sogar alle GIS-Daten so eingelesen, dass sie in Verbindung mit Google-Maps verdeutlicht und direkt für die Korrelation verwendet werden können. Zusätzlich verfügt Zonescan Net über ein Management-Tool, das die Erstellung eigener Events erleichtert. „Hat man beispielsweise zwei Logger, die sich im Alarmmodus befinden und korrelieren, kann man einen Mitarbeiter als Verantwortlichen nennen und dies als Event speichern“, erläutert Gutermann. „Der Status kann dynamisch angepasst werden, beispielsweise ob es sich um ein Leck handelte, es behoben werden konnte oder noch Bearbeitungsbedarf besteht.“ Dies hilft bei der Erstellung von Statistiken und erhöht somit das Verständnis des Leitungsnetzes, da viel bessere Vergleichsmöglichkeiten auf Grund der Datenhistorie entstehen. Sämtliche Informationen sind auf den Servern durch regelmäßige Backups vor einem Verlust geschützt und über HTTPS vor unbefugten Zugriffen gesichert.

Kontinuierliche Weiterentwicklung

Die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim haben die Installation von Zonescan Alpha in drei Gebieten abgeschlossen und planen, eine weitere Zone mit den korrelierenden Loggern zu bestücken. „Dabei handelt es sich mit 13.000 Einwohnern bisher um unser größtes Gebiet, das mit Zonescan Alpha überwacht werden soll“, berichtet Kirdemir. „Für diese Ausbauphasen stehen wir in regelmäßigem Kontakt zur Firma Gutermann, die uns etwa vier- bis fünfmal im Jahr für die Besprechung des weiteren Vorgehens besucht.“ So rüstete Gutermann beispielsweise die Alpha-Module in Ludwigsburg auf eine neue Energiespeisung mit Solarzellen um, wodurch das umständliche und aufwändige Auswechseln der Batterien entfällt.
„Da Wasser eine der wertvollsten Ressourcen ist, entwickeln wir unsere Technologie kontinuierlich weiter, um intelligente Lösungen für einen nachhaltigen Wasserverbrauch zu ermöglichen“, so Gutermann. „Dafür stellen uns die Stadtwerke Ludwigsburg-Kornwestheim freundlicherweise Teststrecken zur Verfügung.“ Dort führt die Firma Gutermann Feldversuche mit neuen Systemen durch. Im Augenblick arbeitet sie daran, das Signal nicht nur digital-akustisch an der Rohrwandung abzunehmen, sondern direkt in der Wassersäule. Dadurch wird eine höhere Reichweite erzielt – beispielsweise bei Kunststoff-, PVC- oder Eternitleitungen, die Akustik schlecht leiten. Bei den Stadtwerken Ludwigsburg-Kornwestheim soll diese Neuerung in anderen Zonen umgesetzt werden, sobald die ersten Tests erfolgreich durchgeführt sind.