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AFCEC senkt Kosten und erhöht die Zuverlässigkeit durch die Umstellung von Festnetz auf Mobilfunk für die Systemsteuerung und -überwachung in der Superfund-Sanierungsanlage

AFCEC
"Verizon Wireless und Digi haben sich verbogen, um uns bei der Umstellung auf Mobilfunk zu helfen. Beide Unternehmen haben fleißig gearbeitet, um uns zum Erfolg zu verhelfen. Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen und freuen uns darauf, diese erfolgreiche Umstellung auf alle unsere Sanierungsstandorte auszuweiten."

Brad Johnson, AFCEC-Projektingenieur

Das Air Force Civil Engineer Center (AFCEC) auf der Joint Base San Antonio-Lackland, Texas, ist eine dem Air Force Installation and Mission Support Center, Air Force Materiel Command, primär unterstellte Einheit mit 1.900 Mitarbeitern. Das Zentrum ist für die Bereitstellung reaktionsschneller, flexibler und umfassender technischer Dienstleistungen für Installationen verantwortlich.

Zu den Aufgaben von AFCEC gehören die Planung von Anlageninvestitionen, Design und Bau, Betriebsunterstützung, Immobilienmanagement, Energieunterstützung, Einhaltung von Umweltauflagen und -sanierung, Audit-Assertion, Akquisition und Programmmanagement. Die Einheit ist an mehr als 75 Standorten weltweit tätig. Auf der Joint Base Cape Cod (JBCC) verwaltet AFCEC die Boden- und Grundwasserkontaminationsstandorte im Rahmen des Installation Restoration Program und des Military Munitions Response Program in Übereinstimmung mit dem Comprehensive Environmental Response, Compensation, and Liability Act (auch bekannt als "Superfund"), wie es das Defense Environmental Restoration Program verlangt.

Business Herausforderung

JBCC ist ein 22.000 Hektar großer Militärstützpunkt am westlichen Cape Cod in Barnstable County, MA, etwa 60 Meilen südlich von Boston. Die Basis wird seit 1911 für militärische Trainingsaktivitäten genutzt und befindet sich über einem Grundwasserleiter, der die Bewohner des Upper Cape mit Trinkwasser versorgt. Aufgrund von Verunreinigungen durch ausgelaufene Chemikalien und Kraftstoffe, Feuerübungen, Mülldeponien und Entwässerungsanlagen wurde der Stützpunkt 1989 als Superfund-Standort in die National Priorities List (NPL) aufgenommen. Es gibt über 100 Quellbereiche und 18 Grundwasserfahnen, von denen neun mit einer kombinierten Systemdurchflussrate von ca. 11 Millionen Gallonen pro Tag extrahiert und behandelt werden.

Seit fast zwei Jahrzehnten haben Teams von Ingenieuren und anderen Sanierungsexperten am JBCC Grundwasseraufbereitungsanlagen gebaut, betrieben und überwacht, die sich auf und außerhalb der Basis in den umliegenden Gemeinden befinden. Brad Johnson, Projektingenieur beim AFCEC-Auftragnehmer Jacobs, erklärte, dass der Prozess der kontinuierlichen Sanierung von Milliarden von Gallonen kontaminierten Wassers eine sorgfältige und kontinuierliche Überwachung erfordert. Die Messungen umfassen eine breite Palette von Metriken wie Durchflussraten, Tankfüllstände und Systemdrücke, wobei die Aktualisierungen so häufig wie einmal pro Sekunde kommen.

"Wir haben zahlreiche Grundwasserentnahme- und Reinjektionsbrunnen, die Tausende von Metern - manchmal sogar Meilen - von den Aufbereitungsanlagen entfernt sind", sagte er. "Die Systeme wurden ursprünglich so gebaut, dass die Verbindungen hauptsächlich über Kupferdoppelader hergestellt wurden. Leider bedeutete das, dass AFCEC 2.000 Dollar pro Monat für die Festnetzkommunikation zahlen musste, und bestimmte Schaltungen hatten Hardwareprobleme, die zu häufigen Serviceunterbrechungen führten. Wir brauchten eine Möglichkeit, um sicherzustellen, dass die Systeme wie gewünscht und spezifiziert funktionieren."

Lösung

Mit dem Ziel, die Kosten zu senken und die Zuverlässigkeit der Verbindungen an den Standorten zu erhöhen, ging AFCEC eine Partnerschaft mit Verizon Wireless ein und akzeptierte deren Empfehlungen. Das AFCEC-Team begann mit der Umstellung auf drahtlose Konnektivität für seine Gerätestandorte auf der gesamten Militärbasis. Nach einer sorgfältigen Evaluierung führte das Team einen Pilotversuch mit dem Digi WR21 Mobilfunk Router durch.

Dieser voll ausgestattete Router kann primäre und Backup-WWAN-Konnektivität über 3G/4G/LTE mit serieller RS232/422/485-Unterstützung und Dual-Ethernet bieten. Flexible Strom- und Konnektivitätsoptionen sowie erweiterte Temperaturbereiche machen den Digi WR21 zu einem vielseitigen Produkt für kommerzielle und industrielle Umgebungen. Digi Remote Manager®, eine Cloud-basierte Netzwerkverwaltungslösung, ermöglicht eine einfache Einrichtung, Konfiguration, Firmware-Updates und Überwachung großer Installationen von dezentralen Digi Mobilfunk Routern.

Zwei Einheiten wurden für eine erste Evaluierung eingesetzt - eine an einem Entnahmebrunnen und eine an einer Aufbereitungsanlage - während Verizon Wireless die drahtlose Konnektivität bereitstellte.

"Wir mussten während des Einsatzes fleißig arbeiten, weil es Probleme mit der Signalstärke und der Antenne gab", so Johnson. "Letztendlich war es ein Konfigurationsproblem - die Geräte waren anfangs so konfiguriert, dass sie auf jedem Mobilfunk Band offen kommunizieren konnten. Aber mit den richtigen Antennen und Antennenstandorten und einer Sperre für das 700-MHz-Band konnten wir an beiden Teststandorten konsistente LTE-Signale erhalten."

Moderne Steuerungssysteme wie die AFCEC/JBCC-Systeme nutzen den Modbus-Standard, ein Industrieprotokoll, das ursprünglich für Kupferdrahtverbindungen entwickelt wurde. Während die Netzverfügbarkeit von Mobilfunk mittlerweile die von drahtgebundenen Verbindungen übertrifft, ist die erhöhte Latenz oft ein Problem für ältere Steuerungssysteme, die an Abfrage-Antwort-Zeiten im Millisekundenbereich gewöhnt sind. Die Kombination aus Verizon LTE mit geringer Latenz und der nativen Modbus-Seriell/TCP-Unterstützung des Digi WR21 hat jedoch eine hohe Erfolgsrate bei der Umstellung von Steuerungssystemen von drahtgebundenen auf drahtlose Verbindungen ermöglicht.

Ergebnisse

"Mit nur einem Knopfdruck hat diese Umstellung die Zuverlässigkeit unserer Kommunikation erhöht", so Johnson. "Die Kosteneinsparungen, die sich aus den reduzierten monatlichen Gebühren ergeben, und die erwarteten Arbeitseinsparungen, weil wir uns nicht mehr um die häufigen Festnetzprobleme kümmern müssen, sind ebenfalls beträchtlich. Wir haben diese beiden Testgeräte seit etwa drei Jahren im Einsatz und planen, sie auf unsere anderen neun Aufbereitungsanlagen auszuweiten. Die acht Festnetzanschlüsse, die wir ersetzen wollen, kosten die AFCEC insgesamt etwa 1.300 Dollar pro Monat. Die neuen drahtlosen Verbindungen werden jedoch nur 355 US-Dollar pro Monat kosten, bei einem monatlichen Datenvolumen von 60 GB. Wir sollten also eine 100-prozentige Amortisation für die Hardware in weniger als sechs Monaten erreichen. Wenn wir die anderen Festnetzanschlüsse ersetzen, und wenn man bedenkt, dass wir noch etwa 20 Jahre Sanierungsarbeiten vor uns haben, werden die Einsparungen noch größer sein."

Johnson fügte hinzu: "Ich sollte auch anmerken, dass Verizon Wireless und Digi sich verbogen haben, um uns bei diesem Übergang zu Mobilfunk zu helfen. Beide Unternehmen haben fleißig gearbeitet, um uns zum Erfolg zu verhelfen. Wir sind sehr zufrieden mit unseren Ergebnissen und freuen uns darauf, diese erfolgreiche Umstellung auf alle unsere Sanierungsstandorte auszuweiten."