Kostenlose Ressource
Einsparungsschätzung für bedarfsgesteuertes Spülen
Ergebnisse auf dem Bildschirm und per E-Mail. Etwa 3 Minuten.
Kostenlosen Rechner erhaltendescriptionWhitepaper — Halogen Systems Inc. und Sensus (Xylem)
Wasseraltersprobleme lösen
mit AMI und Wasserqualitätssensoren
Am MP5-A getestet. Das aktuelle Modell ist der MP-5F.
Die Stadt Gainesville in Georgia integrierte Halogen MP5-A-Sensoren in die Sensus FlexNet AMI-Infrastruktur, um bedarfsgerechte automatische Spülungen an abgelegenen Leitungsenden zu ermöglichen. Der Sensor lief 6 Monate kontinuierlich bei 184 PSI mit 99,875 % Verfügbarkeit – ohne Wartung, Kalibrierung oder Servicebesuche.
Dieses Whitepaper dokumentiert Integrationsarchitektur, Installationsansatz, Datenflüsse und Betriebsergebnisse und bietet damit ein übertragbares Modell für Versorgungsunternehmen, die von zeitgesteuerter auf zustandsabhängige Spülung umstellen möchten.
Versuchsergebnisse — Gainesville, Georgia
99.875%
Sensorverfügbarkeit
4 ungültige Messwerte bei 2,200 Messungen
184 PSI
Betriebsdruck
Kontinuierlicher Betrieb – keine Druckregulierung erforderlich
6 Monate
Ohne Wartung
Keine Ausfallzeiten oder ungeplanten Serviceeinsätze
15 min
Daten-Upload-Intervall
Über Sensus Smart Gateway zu Xylem Data Lake
Das Wasseralterproblem
Die Wasserqualität nimmt auf dem Weg durch Verteilnetze ab. Die Zeit zwischen dem Verlassen der Aufbereitungsanlage und dem Eintreffen beim Kunden – das sogenannte Wasseralter – korreliert direkt mit sinkenden Desinfektionsmittelrestgehalten. Selbst gut ausgelegte Systeme haben Probleme mit dem Wasseralter, insbesondere an Leitungsenden, wo der Verbrauch zu gering ist, um einen ausreichenden Wasseraustausch aufrechtzuerhalten.
Gainesville versorgt ländliche Gebiete viele Meilen von seiner Aufbereitungsanlage entfernt. In Leitungsendabschnitten führte das Wasseralter dazu, dass Chlor- und pH-Werte aus den akzeptablen Bereichen drifteten – mit Geschmacks- und Geruchsbeschwerden als Folge und der Notwendigkeit regelmäßiger Spülungen zur Wiederherstellung der Wasserqualität.
Das Problem mit manuellem Spülen
Ohne automatisierte Spülung mussten Einsatzteams entsandt werden, um Ventile oder Hydranten manuell zu öffnen. Dies führt aufgrund wechselnder Arbeitsbelastung, Verkehr, Wetter und verfügbarer Arbeitskräfte zu Uneinheitlichkeit. Jede Spülung kann je nach Standort bis zu 140.000 Gallonen erfordern — und wenn die Spülung nicht durch Wasserqualitätsdaten ausgelöst wird, spülen die Teams oft zu viel oder verpassen das optimale Zeitfenster.
Wie Gainesville die ferngesteuerte Spülung aufgebaut hat
Gainesville richtete fernbediente Spülstellen mit Sensus-ally-Wasserzählern mit integrierten fernbedienbaren Absperrventilen ein. Für Standorte mit höherem Durchfluss wurde ein neuartiges automatisiertes System mit einem Sensus-Omni-Zähler in 2-Zoll-Ausführung entwickelt, der an ein ClaVal-Auf/Zu-Ventil angeschlossen ist. Dadurch erhält die Stadt die Fernsteuerung der Spülungen sowie eine genaue Aufzeichnung des Spülvolumens zur Erfassung nicht erlöswirksamer Wassermengen.
valve
Fernsteuerung
Spülstandorte werden über Sensus FlexNet AMI ferngesteuert. Keine Anfahrt erforderlich, um eine Spülung zu starten oder zu stoppen.
schedule
Zeitplanung außerhalb der Spitzenzeiten
Spülungen werden mit geringeren Raten über längere Zeiträume außerhalb der Spitzenzeiten — abends und nachts — durchgeführt, wodurch die Auswirkungen auf den Systemdruck verringert werden.
water_drop
Volumenverfolgung
Sensus-Zähler liefern eine genaue Aufzeichnung des Spülvolumens und ermöglichen damit präzise Bilanzierung nicht erlösbringenden Wassers und Optimierung im Zeitverlauf.
Warum Gainesville sich für den Halogen MP5-A entschieden hat
In einem früheren Versuch mit bedarfsabhängiger Spülung verwendete Gainesville ein Online-DPD-Gerät zur Fernüberwachung von Chlor, stellte jedoch fest, dass es nicht ausreichte. Der pH-Wert stieg in kälteren Monaten auf unzulässige Werte. Alle 45 Tage war eine Wartung erforderlich. Das Gerät konnte nicht bei Frosttemperaturen arbeiten. Gainesville brauchte eine bessere Lösung.
device_thermostat
Misst sowohl Chlor als auch pH
Die vorherige Ausrüstung konnte nur Chlor messen. Gainesville stellte fest, dass der pH-Wert in kälteren Monaten auf unzulässige Werte steigt — dadurch wurde die Überwachung beider Größen für zuverlässige Auslöselogik unerlässlich.
tune
Keine Wartung für 6+ Monate
Der MP5-A erforderte mindestens sechs Monate lang weder Wartung noch Kalibrierung – im Gegensatz zum vorherigen DPD-Gerät, das alle 45 Tage gewartet werden musste.
plumbing
Direkte Installation durch Anbohren unter Druck
Installation durch Anbohren direkt in aktive Verteilungshauptleitungen. Arbeitet bei Frosttemperaturen ohne Wartungsbedarf — eine wichtige Anforderung für Installationen in unterirdischen Außenschächten.
battery_charging_full
Batteriebetrieb
Beseitigt den Bedarf an Netzstrom an abgelegenen Spülstandorten. Der Stromsparmodus ermöglicht bis zu 6 Monate Betrieb mit einer Ladung einer 50-AH-Batterie.
block
Kein Abwasserstrom
Keine Probenleitung und kein Ablauf erforderlich. Minimiert nicht erlösbringendes Wasser gegenüber Instrumenten, die jährlich bis zu 140.000 Gallonen als Abwasserstrom ableiten müssen.
speed
Ausreichende Auflösung für die Auslöselogik
Bietet ausreichende Auflösung, um zuverlässig Spülungen auszulösen, wenn Chlor auf 0,35 ppm fällt oder pH auf 8,9 steigt — die von Gainesville-Betreibern festgelegten Schwellenwerte.
Integrationsarchitektur
Die Schnittstelle des Halogen MP5-A unterstützt einen Energiesparmodus für bis zu sechs Monate Batteriebetrieb mit einer Ladung von 50 AH. Vier 4–20-mA-Ausgänge werden zur Datenübertragung an das Xylem Data Lake Dashboard mit Sensus Smart Gateways verbunden. Datenuploads werden alle 15 Minuten vom Smart Gateway ausgelöst.
Wet-Tap-Installation
Aufgrund von Tiefe und Größe der Rohrleitung wurde am Versuchsstandort ein unterirdischer Installationsschacht eingesetzt. Der Sensor wird mit herkömmlicher Anbohrausrüstung unter Druck an einer in Betrieb befindlichen Rohrleitung installiert – ohne Abschaltung.
- check_circleAnbohr-Absperrventil zuerst installiert
- check_circleHalogen Sensorbaugruppe in die Strömung eingeführt
- check_circleDer Probenahmeanschluss ermöglicht Kalibrierprüfungen mit einem Handkolorimeter
- check_circleIntegrierte Ausbauvorrichtung ermöglicht Sensorwartung ohne Abschaltung der Hauptleitung
Sensorschnittstelle der 2. Generation
Basierend auf Test-Feedback führte Halogen eine Schnittstelle der nächsten Generation mit mehreren Verbesserungen ein:
- check_circleBluetooth Mobile App für Kalibrierungsprüfungen vor Ort
- check_circleIP68-Batteriegehäuse für Batterien bis 100 AH
- check_circleSolarmodulanschluss enthalten
- check_circleZwei unabhängige Smart-Gateway-Auslöser für die zuverlässige Übertragung von 4 Parametern
Was die Daten zeigten
Chlor sinkt mit zunehmender Wasseralterung und erholt sich nach dem Spülen
Daten aus dem Xylem Data Lake zeigten deutlich, wie der Chlorgehalt mit zunehmendem Wasseralter im Stichleitungsabschnitt sank und sich unmittelbar nach jedem Spülereignis erholte. Das Muster war einheitlich und eindeutig — und bestätigte, dass die Sensorauflösung ausreichte, um die Bedingungen zu erkennen, die eine Spülung auslösen sollten.
Der pH-Wert steigt besonders in kalten Monaten
Der pH-Wert stieg mit zunehmendem Wasseralter allmählich an und sank nach dem Spülen. In kälteren Monaten war der Effekt deutlich stärker ausgeprägt. Dies bestätigte, dass die pH-Überwachung für die Auslöselogik wesentlich war, und stützte die Entscheidung, vor der Umstellung auf bedarfsgerechtes Spülen eine Überwachung mit zwei Parametern zu verlangen.
Sensorwerte stimmten gut mit Laborproben überein
Die von Halogen gemeldeten Werte wurden mit vor Ort entnommenen Laborproben unter Verwendung kalibrierter Geräte verglichen. Nach einer Kalibrierung im September 2024 – der ersten seit der Installation – folgte der Sensor den Vergleichswerten gut. Die vorangegangene Abweichung verdeutlicht die Bedeutung einer anfänglichen Kalibrierabstimmung, während die anschließende Genauigkeit die Langzeitstabilität bestätigt.
Fazit
Die Stadt Gainesville ist mit den Ergebnissen zufrieden und plant den Einsatz weiterer Sensoren. Die Kombination aus Halogen MP5-A-Sensoren und Sensus FlexNet AMI bietet einen praktikablen, skalierbaren Weg zur bedarfsgerechten Spülung: Zeitgesteuerte Spülungen werden durch zustandsabhängige Vorgänge ersetzt, die weniger Wasser verbrauchen, weniger Vor-Ort-Einsätze erfordern und dokumentierte Wasserqualitätsdaten liefern.
Eine neue Sensorversion, die sowohl freies Chlor als auch Monochloramin misst, wurde inzwischen für Kommunen auf den Markt gebracht, die Monochloramin als sekundäres Desinfektionsmittel verwenden – und erweitert damit den gleichen Ansatz auf Chloraminierungssysteme.