Insta Automationin digitaalinen kaksonen parantaa vesihuollon hallintaa

Insta Automation on kehittänyt yhdessä Tampereen seudun vesihuoltotoimijoiden kanssa virtuaalista mallinnusta, joka auttaa hallitsemaan vesihuollon järjestelmiä. Mallintamisella ja digitaalisten kaksosten luomisella on kasvava merkitys muun muassa juuri vesihuollon käytettävyydelle ja turvallisuudelle.

Insta Automation on vesihuollon johtava automaatiotoimittaja, joten sen oli luontevaa lähteä etsimään sopivaa digitaalisen kaksosen tutkimus- ja tuotekehityskohdetta juuri vesihuollosta. Koska Insta on vahva tamperelainen toimija, haku tarkentui Tampereen seudun jätevesien hallintaan ja niiden johtamiseen ja pumppaamiseen tulevalle Sulkavuoren keskuspuhdistamolle.

– Jätevesien virtaamista on kerätty dataa jo 15 vuoden ajan, ja sen pohjalta otimme tarkasteltavaksi keskuspuhdistamon tuloviemäriin saapuvat vedet, kertoo suunnittelun ja kokonaistoimitusten liiketoimintajohtaja Jyri Stenberg Insta Automationilta.

Vuosien varrella kertynyt data kertoo, miten jätevettä virtaa puhdistettavaksi Tampereen kaupunginosista ja kehyskunnista. Kun paikalliset vesihuoltotoimijat näyttivät  datan käyttämiselle vihreää valoa, Insta pääsi rakentamaan sen avulla InstaTWIN-työkaluaan ja mallintamaan valittua kohdetta.

Ennakointia ja poikkeustilanteita

Vesihuolto on Suomessa teollisen tason toimintaa ja turvallisuuden suhteen monin tavoin kriittinen tekijä – ihmisten arki voisi järkkyä melkoisesti, jos hanasta ei enää tulisi juomakelpoista vettä tai viemäri ei veisi jätevesiä asianmukaisesti käsiteltäviksi.

Virtuaalisen mallinnuksen avulla tärkeitä järjestelmiä on mahdollista testata sekä erilaisissa normaalin toiminnan tilanteissa että poikkeusolojen varalta. Jätevedenpuhdistamon tuloviemärin vedenkorkeutta pitää pystyä hallitsemaan kaikissa tilanteissa, jotta kokonaisvesitase voidaan optimoida. Instan kokeilussa päästiin testaamaan virtuaalisen mallinnuksen avulla, miten se on onnistuu. 

– Kokeilimme esimerkiksi erilaisten ajotapojen vaikutusta muun muassa säätämällä pumppujen tehoja ja pumppausjaksoja. Virtaamien poikkeustilanteiden vaikutusta testasimme mallintamalla muun muassa rankkasateita ja tulvia, Stenberg kertoo.

Jos jossain päin puhdistamon vaikutusaluetta tulee poikkeuksellisen raju sadekuuro, osa hulevesistä joutuu viemäriverkostoon. Järjestelmän digikaksonen auttaa ennakoimaan, millä tavoin ja miten nopeasti rankkasade vaikuttaa saapuvien jätevesien määrään – tilanteita käydään läpi turvallisesti simulaatioympäristössä, mutta aidolla datalla.

Ennakoinnista on hyötyä myös järjestelmien huoltotarpeen arvioinnissa ja aivan normaalien vaihtelujen hallinnassa. Jätevesien virtaamiin vaikuttavat esimerkiksi vuorokauden- ja vuodenaika, ja pitkäaikaisen seurantadatan ansiosta tavanomaiset vaihtelut ovat hyvin tiedossa.

– Kun pumppauksia pystytään rytmittämään ja jaksottamaan, se antaa mahdollisuuksia energiansäästöön. Ennakointi auttaa myös optimoimaan jäteveden puhdistamisessa tarvittavien kemikaalien käyttöä, Stenberg sanoo.

Lisäksi Instan kokeilussa pystyttiin mallinnuksen avulla toteamaan jo suunnitteluvaiheessa se, että tulevan puhdistamon pumput on mitoitettu oikein.

Digitalisaation näkyviä tuloksia

Digitalisaation mahdollistamista uusista innovaatioista on puhuttu paljon. Vesihuollon turvallisuutta ja kustannustehokkuutta parantava virtuaalinen mallinnus on esimerkki siitä, miten puheista on päästy tekoihin ja luomaan reaalimaailmassa hyödynnettäviä työkaluja. 

– Tampereen seudun kokeilu oli meille innostava ja tärkeä, sillä siinä kehitettyä teknologiaa voidaan hyödyntää monissa erilaisissa ympäristöissä. Ei pelkästään vesihuollon eri vaiheissa vaan kaikissa prosesseissa, joissa pumpataan nesteitä, Stenberg sanoo.

Nykyteknologian ansiosta mallintamisesta on tullut nopeampaa, mutta helppoa isojen kokonaisuuksien hallinta ei vieläkään ole. Tampereen kokeilu näytti toteen senkin, että toisinaan voi olla järkevää mallintaa vain osa monimutkaisesta prosessista – tässä tapauksessa siis puhdistamolle saapuvien vesien vaikutus tuloviemäriin.

Insta Automation Oy on Suomen johtava prosessiautomaation ja sähköistyksen palveluyritys.Yhtiö on osa Insta Group Oy:tä, joka on turvalliseen digitalisaatioon, automaatioon ja johtamisen ratkaisuihin keskittynyt teknologiakonserni. Tietoturvallinen digitalisaatio koskee kaikkia Insta Groupin toimintoja, ja Sarankulman kampuksesta on muodostunut alan kasvava huippukeskus.