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, unterstellte Einheit mit 1.900 Mitarbeitern. Das Zentrum ist für die Bereitstellung reaktionsschneller, flexibler und umfassender technischer Dienstleistungen für Installationen zuständig.
Zu den Aufgaben der AFCEC gehören die Planung von Anlageninvestitionen, die Planung und der Bau von Anlagen, die Unterstützung des Betriebs, die Verwaltung von Immobilien, die Unterstützung bei der Energieversorgung, die Einhaltung von Umweltauflagen und die Sanierung von Anlagen, die Durchführung von Audits, die Beschaffung und das Programmmanagement. Die Einheit ist an mehr als 75 Standorten weltweit tätig. Auf der Joint Base Cape Cod (JBCC) verwaltet das 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 vorschreibt.
Geschäftliche Herausforderung
JBCC ist ein 22.000 Hektar großer Militärstützpunkt am westlichen Cape Cod in Barnstable County, MA, etwa 60 Meilen südlich von Boston. Der Stützpunkt wird seit 1911 für militärische Ausbildungszwecke 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 Schadstoffquellen und 18 Grundwasserfahnen, von denen neun mit einer kombinierten Durchflussmenge von etwa 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 des Stützpunkts in den umliegenden Gemeinden befinden. Brad Johnson, Projektingenieur beim AFCEC-Auftragnehmer Jacobs, erklärte, dass der Prozess der kontinuierlichen Sanierung von Milliarden von Litern kontaminierten Wassers eine sorgfältige und kontinuierliche Überwachung erfordert. Die Messungen umfassen eine breite Palette von Messwerten wie Durchflussraten, Tankfüllstände und Systemdrücke, wobei die Aktualisierungen bis zu einmal pro Sekunde erfolgen.
"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 Kupferkabel hergestellt wurden. Leider bedeutete dies, dass AFCEC 2.000 Dollar pro Monat für die Festnetzkommunikation zahlen musste, und bei bestimmten Leitungen traten Hardwareprobleme auf, 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 Ausrüstungsstandorte in 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 die einfache Einrichtung, Konfiguration, Firmware-Aktualisierung und Überwachung großer Installationen von Remote-Routern von Digi Mobilfunk .
Zwei Einheiten wurden für eine erste Bewertung eingesetzt - eine an einem Förderbrunnen und eine an einer Kläranlage -, während Verizon Wireless die drahtlose Verbindung bereitstellte.
"Während des Einsatzes mussten wir uns wegen Problemen mit der Signalstärke und der Antenne sehr anstrengen", so Johnson. "Letztendlich war es ein Konfigurationsproblem - die Geräte waren anfangs so konfiguriert, dass sie auf jedem beliebigen Mobilfunk Band offen kommunizieren konnten. Aber mit den richtigen Antennen und Antennenstandorten und einer Bindung an das 700-MHz-Band konnten wir an beiden Teststandorten konsistente LTE-Signale erhalten."
Moderne Steuerungssysteme wie die AFCEC/JBCC-Systeme verwenden den Modbus-Standard, ein Industrieprotokoll, das ursprünglich für Kupferdrahtverbindungen entwickelt wurde. Die Verfügbarkeit des Mobilfunk Netzwerks übertrifft zwar inzwischen die von drahtgebundenen Verbindungen, aber die erhöhte Latenz ist oft ein Problem für ältere Steuersysteme, die an Abfrage-Antwortzeiten von Millisekunden 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
"Diese Umstellung hat die Zuverlässigkeit unserer Kommunikation mit nur einem Knopfdruck erhöht", so Johnson. "Die Kosteneinsparungen, die sich aus den geringeren monatlichen Gebühren ergeben, und die erwarteten Arbeitseinsparungen, die sich daraus ergeben, dass wir uns nicht mehr um die häufigen Probleme mit dem Festnetz kümmern müssen, sind ebenfalls beträchtlich. Wir haben diese beiden Testeinheiten seit etwa drei Jahren im Einsatz und planen, sie auf unsere anderen neun Kläranlagen auszuweiten. Die acht Festnetzanschlüsse, die wir ersetzen wollen, kosten die AFCEC insgesamt etwa 1.300 Dollar pro Monat. Die neuen drahtlosen Anschlüsse werden dagegen nur 355 Dollar pro Monat kosten, bei einem monatlichen Datenvolumen von 60 GB. Somit sollte sich die Hardware in weniger als sechs Monaten zu 100 Prozent amortisiert haben. Wenn wir die anderen Festnetzanschlüsse ersetzen und bedenken, dass wir noch etwa 20 Jahre Sanierungsarbeit vor uns haben, werden die Einsparungen sogar noch größer sein."
Johnson fügte hinzu: "Ich sollte auch erwähnen, dass Verizon Wireless und Digi sich sehr bemüht haben, uns bei der Umstellung auf Mobilfunk zu helfen. Beide Unternehmen haben fleißig gearbeitet, um uns zum Erfolg zu verhelfen. Wir sind mit unseren Ergebnissen sehr zufrieden und freuen uns darauf, diese erfolgreiche Umstellung auf alle unsere Sanierungsstandorte auszuweiten."