Aguas Residuales Modernas: Waterford DPW

Una comunidad da el salto a la gestión de servicios públicos basada en MQTT

 Organizado formalmente en 1834, Waterford Township está ubicado geográficamente en el centro del condado de Oakland, Michigan, EE. UU., Y es el hogar de más de 72,000 residentes. Es conocido regionalmente por sus 34 lagos, de los que toma su nombre.

Sin embargo, en la industria de servicios públicos, Waterford es conocida por su liderazgo e innovación persistente en la gestión del agua y las aguas residuales. El Departamento de Obras Públicas ha aparecido anteriormente en un caso de estudio de Opto 22, y una generación después, DPW está trabajando en otro proyecto histórico.

Con 360 millas de tubería principal de agua y 355 millas de alcantarillado sanitario, la gestión del agua en Waterford no es una tarea fácil. El departamento opera y mantiene 19 pozos de producción, 3 tanques de almacenamiento, 11 plantas de tratamiento y 63 estaciones de bombeo de alcantarillado. Para ejecutar todo esto, invirtieron hace años en la integración de aplicaciones centrales, incluidos los sistemas de información geográfica (GIS), los sistemas de gestión de activos (AMS), la gestión de contenido empresarial (ECM) y el control de supervisión y la adquisición de datos (SCADA), todos ellos compartiendo datos para permitir operaciones sin problemas. Ese sistema ha aportado mucho valor a lo largo de los años, pero nada dura para siempre.

En los últimos años, Russell Williams, director de obras públicas, y Frank Fisher, superintendente de ingeniería, iniciaron un proyecto para actualizar la infraestructura central. Fue una oportunidad no solo para evitar la obsolescencia, sino también para mejorar la escalabilidad y la tolerancia a fallas. Poco sabían que tres años después del proyecto, Opto 22 lanzaría groov EPIC y el alcance de sus planes cambiaría.

Como dice Russ, “Asistimos [a una conferencia] en Chicago sobre el lanzamiento de EPIC [en 2018]. Estuvimos hablando de ello en el viaje de regreso y dijimos: 'Si esto hace lo que se supone que debe hacer, entonces cambia todo el diseño de todo' ”. Estaban particularmente intrigados por MQTT y la forma en que su comportamiento de informe por excepción prometía mejorar la eficiencia y estabilidad de su infraestructura.

Infraestructura de comunicación heredada de Waterford DPW

En ese momento, el sistema de Waterford utilizaba un programa de sondeo para solicitar actualizaciones de una red de RTU (unidades de telemetría remota) Opto 22 M4 que se comunicaban a través de transmisores de radiofrecuencia (RF) con licencia. DPW ya había comenzado a reemplazarlos con controladores SNAP-PAC-S2 y módems celulares industriales que se comunicaban a través de un túnel de Internet privado. Pero con MQTT en groov EPIC, vieron el potencial de reducir aún más la complejidad del sistema. "Tenemos muchas estaciones de bombeo que pasan la mayor parte del tiempo sentadas", explica Russ, "[Entonces] ¿por qué transferir datos todo el tiempo?" Y sin depender de un programa de votación central, podrían eliminar un punto potencial de falla sistémica.

“Parece demasiado simple. Tienes que cuestionarlo ”, recuerda Russ. Pero, dispuestos a probar la premisa, Russ y Frank compraron tres EPIC para jugar durante el verano, y pronto tuvieron la evidencia en la mano.

“Desconectamos un controlador y en un milisegundo el sistema reportó la falla. Realmente es así de fácil: cambia una variable y aparece en el corredor, luego en tu teléfono móvil ”, dice Frank.

"¡Es así de simple!" confirma Russ.

Un panel de estación de elevación que muestra el antiguo diseño M4 RTU y el nuevo diseño groov EPIC

El nuevo sistema que han comenzado a implementar aprovecha las características de conectividad de groov EPIC para mejorar aún más la tolerancia a fallas de su sistema:

• Dado que groov EPIC puede comunicarse directamente con sistemas basados en la nube, Waterford eligió alojar a su agente MQTT (Ignition from Inductive Automation) en Amazon Web Services (AWS).
• Cada EPIC utiliza un certificado SSL de cliente firmado por una CA para establecer una conexión de intermediario segura utilizando un módem celular configurado para bloquear cualquier tráfico que no se origine en una dirección IP confiable.
• Además, con las conexiones de origen del dispositivo de MQTT, el firewall del dispositivo de groov EPIC en cada estación de bombeo se puede cerrar por completo a las conexiones externas.

Con esa base, Waterford DPW realizó otros cambios de infraestructura que los han puesto a la vanguardia de la gestión de servicios públicos municipales. Por ejemplo, su servidor Ignition MQTT está alojado en un centro de datos de Ohio, EE. UU., Pero si hay algún problema, en 30 minutos, Frank puede tener todo el sistema en funcionamiento en una instantánea del mismo servidor alojado en un centro de datos de Oregon. . Y con el tiempo, es probable que configuren una redundancia total del servidor.

Mientras tanto, continúan ejecutando el sistema SCADA heredado (en hardware actualizado) en paralelo. Todavía administra aproximadamente un tercio del sistema y permanecerá activo hasta que hayan migrado por completo a Ignition.

Infraestructura de comunicaciones modernizada de Waterford DPW

Russ reconoce que Waterford lidera la transformación digital en el sector público. “Estuve en una capacitación de FEMA no hace mucho tiempo y se mostraron inflexibles sobre no tener una conexión a Internet en su sistema SCADA”, dice. "Pero todo lo que estamos viendo será más seguro de lo que podríamos hacer desde [la oficina, porque entonces] se convierte un edificio en un único punto de falla".

Con los datos llegando mucho más rápido y groov EPIC proporcionando capacidad de procesamiento de datos de repuesto, Russ y Frank esperan aumentar drásticamente la conectividad del sistema. Al integrar datos de medidores residenciales, por ejemplo, podrían ayudar al sistema a mantenerse equilibrado con la demanda. Y si pueden convencer a otras agencias y condados vecinos para que compartan datos, verán el potencial de construir un sistema de alerta avanzado que mejoraría su tiempo de reacción a las perturbaciones del sistema.

En este punto, Waterford DPW ha convertido 36 estaciones de bombeo y 4 plantas de tratamiento al nuevo sistema, y habrá más a lo largo de 2021. Seguiremos revisando su progreso y compartiendo lo que están aprendiendo con el resto de la comunidad. Mientras tanto, si desea conectarse con el equipo de Waterford, puede comunicarse con Frank Fisher en ffisher@waterfordmi.gov.

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Publicado en español el 03 de Noviembre del 2021.

Originalmente publicado el 01 de Febrero del 2021.

Fuente original: Aguas Residuales Modernas: Waterford DPW