|
|
|
Hankekoodi: A75886
Hankkeen nimi: Vesilaitosten digitalisointia - Jätevesiverkoston datan hallinta ja innovatiiviset sovellukset
Toimintalinja: 2. Uusimman tiedon ja osaamisen tuottaminen ja hyödyntäminen
Erityistavoite: 3.2. Uusiutuvan energian ja energiatehokkaiden ratkaisujen kehittäminen
Suunnitelman mukainen toteutusaika: Alkaa 1.2.2020 ja päättyy 31.5.2022
Toiminnan tila: Toiminta päättynyt
Vastuuviranomainen: Pohjois-Pohjanmaan liitto
Hakijan virallinen nimi: Oulun Yliopisto
Organisaatiotyyppi: Yliopisto
Y-tunnus: 0245895-5
Jakeluosoite: PL 8000
Puhelinnumero: 040 506 2079
Postinumero: 90014
Postitoimipaikka: Oulun yliopisto
WWW-osoite: https://www.water-solutions.org/
Hankkeen yhteyshenkilön nimi: Pirkko Hannele Taskinen
Yhteyshenkilön asema hakijaorganisaatiossa: Projektipäällikkö
Yhteyshenkilön sähköpostisoite: pirkko.taskinen(at)oulu.fi
Yhteyshenkilön puhelinnumero: 040 506 2079
Hakijoiden lukumäärä tai tuen siirto -menettely:
Hankkeen tavoitteena on helpottaa vesilaitosten jätevesiverkoston hallintaa kehittämällä työkaluja ja menetelmiä jätevesiverkoston datan hallintaan ja käsittelyyn tietoturvallisella tavalla hyödyntäen pilvipalvelua. Hanke tarkastelee mitkä ovat verkoston kannalta kriittiset parametrit ja kuinka kattavasti niitä nykyisin mitataan, sekä mitä parametrejä muualta on avoimesti saatavilla hyödyntämään verkostonhallintaa. Hankkeen tavoitteena on niin ikään tarjota vesilaitoksille datan käsittelyyn tarvittavia uusia analyysityökaluja ja –malleja, joiden avulla voidaan kehittää jätevesiverkoston hallintaa sekä havaita hitaat ja pitkäaikaiset muutokset . Näitä työkaluja ovat erilaiset suureen datamäärään perustuvat ennustemallit, jotka helpottavat työntekijöiden mahdollisuutta havaita poikkeamat verkoston toiminnassa.
Jotta vesilaitosten keräämää ja ylläpitämää tietoa jätevesiverkoston toiminnasta voidaan aiempaa paremmin hyödyntää, pitää keskeiset toimintaan osallistuvat automaatiojärjestelmät ja organisaation prosessit selvittää. Erityisesti tunnistetaan toiminnan kannalta keskeisimmät järjestelmät, mittarit ja niiden tuottama data, sekä miten tieto tällä hetkellä liikkuu järjestelmien välillä. Tätä aineistoa tulee tarkastella kattavuutensa ja tietomääränsä suhteen: mitataanko verkostosta tarpeeksi useaa parametriä ja onko mitattava tieto alueellisesti kattavaa? Mitkä ovat kriittisimmät tunnusluvut verkoston toiminnan kannalta? Mitä ulkopuolista, avoimesti saatavilla olevaa aineistoa voidaan hyödyntää? Nykyisestä tiedosta muodostetaan kartta, josta voidaan hahmottaa kertyvän tiedon alueellinen kattavuus. Parametrianalyysin perusteella määritetään ne tärkeimmät tunnusluvut, jotka pilvipalvelusta tulisi löytyä.
Hyödynnettävän datan laatua parannetaan tunnistamalla ja korjaamalla siinä mahdollisesti esiintyvät mittauskohtaiset virheelliset arvot. Datan hyödyntämistä tarkastellaan hankkeella toteutettavalla soveltuvuusselvityksellä. Näitä selvityksiä voivat olla esimerkiksi ennakkovaroitustieto verkoston mittauspisteessä suhteessa sadantaan tapahtuvasta muutoksesta, virtuaalisensorin kehitys tai valitun mielenkiintoisen hitaasti tapahtuvan muutoksen trendianalyysi mittaustiedosta. Hankkeessa tarkastellaan myös, miten näitä tietoja voidaan visualisoida vesilaitokselle helposti käyttöön osaksi seurantaa ja varoitusjärjestelmää.
Lyhyellä aikavälillä vesilaitosten tietoisuus datan hyödyntämismahdollisuuksista kasvaa ja vesilaitosten yleinen ymmärrys, kuinka jätevesiverkoston datanhallinta voidaan järjestää. Vesilaitos saa tietoa, mitä muualta saatavaa avointa dataa voidaan hyödyntää. Pitkällä aikavälillä hankkeen tulokset vaikuttavat vesilaitosten toimintatapoihin ja edesauttavat resurssien optimoinnissa ja tehokkaassa käytössä verkoston ylläpidossa. Tavoitteena on saada aikaan skaalautuva malli, jolloin hyötyjiä ovat eri kokoiset vesilaitokset.
Jätevesiverkoston hallinnan parantaminen vähentää ympäristöön ja asutukseen kohdistuvien haittojen, kuten jätevesivuotojen ja tukosten määrää. Verkoston parempi hallinta vähentää myös jätevesilaitosten kuormaa, ja täten puhdistusprosessin aiheuttamaa energiankulutusta ja päästöjä.
Jätevesilaitokset saavat hankkeesta tietoa tärkeimmistä jätevesiverkoston parametreista. Datan hallinnan case-esimerkkien kautta samoja ratkaisuja voidaan skaalata erikokoisiin laitoksiin, eli hanke palvelee tätä kautta koko jätevesilaitosten kirjoa. Lisäksi vesilaitokset saavat esimerkin kautta tietoa, voiko jätevesiverkostoon muodostaa avoimen datan porttia.
Lisäksi mukana olevat yritykset pääsevät mukaan vesilaitosten digitalisoimiseen. Tämän hankkeen avulla vesilaitosten tiedon kasittelyn haasteet selkeytyvät ja ovat mahdollisuuteena uusille tuoteideoille.
Yhteiskunta ja ympäristö. Jätevesiverkoston hallinnan parantaminen vähentää ympäristöön ja asutukseen kohdistuvien haittojen, kuten jätevesivuotojen ja tukosten määrää.
Vesihuollon toimimattomuus voi pahimmillaan johtaa ennakoimattomiin palveluiden ja tuotantolaitosten tuotannon keskeytyksiin, sekä haitata asukkaiden elämää.
Verkoston parempi hallinta vähentää myös jätevesilaitosten kuormaa, ja täten puhdistusprosessin aiheuttamaa energiankulutusta ja päästöjä.
Myönnetty EU- ja valtion rahoitus: 260 553
Toteutunut EU- ja valtion rahoitus: 254 155
Suunniteltu julkinen rahoitus yhteensä: 336 718
Toteutunut julkinen rahoitus yhteensä: 333 716
Maakunnat: Pohjois-Pohjanmaa
Seutukunnat: Oulun
Kunnat: Kempele, Oulu
Jakeluosoite:
Postinumero:
Postitoimipaikka:
Suunniteltu: 0, joihin työllistyvät naiset 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joihin työllistyvät naiset 0.00
Suunniteltu: 0, joista naisten perustamia 0
Toteutunut seurantatietojen mukaan: 0.00, joista naisten perustamia 0.00
| Välitön | Välillinen | |
| Ekologinen kestävyys | ||
| Luonnonvarojen käytön kestävyys | 8 | 8 |
| Hankkeella on suora positiivinen vaikutus ympäristön tilaan, sillä sen tavoitteena on vähentää tukoksia jätevesiverkostossa ja estää jätevesipäästöjä luontoon. | ||
| Ilmastonmuutoksen aiheuttamien riskien vähentäminen | 5 | 8 |
| Vesilaitokset ovat energiankulutuksen aiheuttamien maailmanlaajuisten hiilidioksidipäästöjen aiheuttaja sekä aiheuttaa typpioksidien ja metaanipäästöjen prosessipäästöjä jätevesijärjestelmissä. Tämä hanke etsitään työkaluja jätevesiverkoston hallintaan ja jätevesiprosessien tehostamiseen. Näillä keinoilla vähennetään myös energiankulutusta, jolloin jätevesilaitokset voivat antaa oma osuutensa kansainvälisesti sovitun tavoitteen saavuttamiseksi. | ||
| Kasvillisuus, eliöt ja luonnon monimuotoisuus | 5 | 8 |
| Tehokkaampi jätevesien käsittely rasittaa luontoa yhä vähemmän, jolloin luonnon monimuotoisuus säilyy. | ||
| Pinta- ja pohjavedet, maaperä sekä ilma (ja kasvihuonekaasujen väheneminen) | 8 | 8 |
| Tehokkaampi jätevesien käsittelyn jälkeen luontoon palautuu yhä puhtaampaa vettä ja vähentää kaasujen pääsyä luontoon. Lisäksi jätevesiverkoston tukosten ennakointi estää jätevesien valumisen luontoon. | ||
| Natura 2000 -ohjelman kohteet | 2 | 8 |
| Natura kohteiden läheisyydessä olevien jätevesipuhdistamojen tehokkuus ja toimintavarmuus ovat erittäin tärkeitä. | ||
| Taloudellinen kestävyys | ||
| Materiaalit ja jätteet | 8 | 8 |
| Hankkeen tavoitteiden, jätevesiverkoston mallinnuksen ja tehostamisen avulla, voidaan estää jätevesien vuotamista verkostosta ja varmistetaan niiden pääsy käsittelyyn jäteveilaitoksiin. | ||
| Uusiutuvien energialähteiden käyttö | 2 | 5 |
| Tämä hanke välillisesti auttaa uusiutuvien energialähteiden käyttöä varmistamalla jätevesien pääsyn jätevesilaitoksiin. Laitoksissa voidaan käsittelyllä saada jätteestä raaka-ainetta. | ||
| Paikallisen elinkeinorakenteen kestävä kehittäminen | 3 | 5 |
| Välillisesti hanke kehittää kestävää paikaillista elinkeinorakennetta tarjoamalla yrityksille asianmukaisen jätevesiverkoston ja -käsittelyn. | ||
| Aineettomien tuotteiden ja palvelujen kehittäminen | 8 | 8 |
| Hankkeen pääpaino digitaalisen datan käsittelyssä. Hankkeen tavoitteena on myös uusia palveluja, jotka pohjautuvat datan käsittelyyn. Lisäksi avoin vesidata antaa yrityksille mahdollisuuden kehittää uusia tuotteita ja palveluita. | ||
| Liikkuminen ja logistiikka | 6 | 8 |
| Jätevesidatan perustella voidaan havaita ja ennakoida tukoksia ja häiriötilanteita jätevesiverkostossa. Tämän tiedon perusteella korjaus- ja ylläpitotyöt kohdennetaan oikea aikaisesti oikeaan paikaan. Lisäksi etukäteen tiedetään mitä laitteistoa ja varaosia on otettava mukaan huoltotöihin. Nämä kaikki vähentävät turhaa liikkumista ja ohjaa kohdennettua logistiikkaa, mitkä tekevät toiminnasta vähähiilisempää. | ||
| Sosiaalinen ja kulttuurinen kestävyys sekä yhdenvertaisuus | ||
| Hyvinvoinnin edistäminen | 8 | 8 |
| Jätevesiverkoston häiriötön toiminta on perustaa ihmisten hyvinvoinnille. Mikäli jätevesiverkostossa tulee vuotoja, sen vaikutukset tuntuvat välittömästi lähialueen asukkaiden arjessa. | ||
| Tasa-arvon edistäminen | 2 | 3 |
| Hanke valmistelussa ja tulevassa hankkeessa on mukana sekä naisia että miehiä, minkä vuoksi hankkeessa tulee esiin myös molempien sukupuolten näkymykset ja arvot. | ||
| Yhteiskunnallinen ja kulttuurinen yhdenvertaisuus | 2 | 3 |
| Hankkeella pyritään varmistamaan jätevesiverkoston häiriötön toiminta, mikä puolestaa takaa ettei se aiheuta haittaa verkoston lähistöllä asuville. | ||
| Kulttuuriympäristö | 2 | 4 |
| Häiriötön jätevesiverkoston takaa eliympäristömme puhtaana pysymisen. | ||
| Ympäristöosaaminen | 7 | 7 |
| Hankkeessa kohtaavat ICT ja vesiosaaminen, minkä ansiosta ynpäristöosaaminen kasvaa myös ICT-asiantuntijoiden joukossa. | ||
Työpaketissa WP2 tehdyn työ tarkoituksena oli perehtyä vesilaitosten jätevesiverkoston datanhallinnan nykytilanteeseen ja kartoittaa vertailevia ratkaisuja niin kansallisesti kuin kansainvälisestikin. Ensikäden tietoa kerätiin haastattelemalle hankkeessa mukana olevia tahoja. Lisäksi tietoa kerättiin laajemmin myös hankkeen ulkopuolisilta organisaatioilta kattavan ymmärryksen varmistamiseksi. Haastatteluja oli yhteensä 26. Haastattelutietoa täydennettiin erilaisista tutkimuksista, dokumenteista ja verkosta kerätyllä tiedolla. Kerätyn aineiston perusteella saatiin ymmärrys keskeisistä kehittämisen kohteista liittyen vesilaitosten jätevesiverkostodatan hallintaan sekä laaja katsaus jätevesiverkostosta kerätystä datasta. Työn toteutus ja tulokset on kuvattu tarkemmin tämän raportin liitteessä WWData_WP2_väliraportti.pdf
Työpaketissa WP3 tarkasteltiin jätevesiverkostosta nykyisin mitattavien parametrien informaatiosisältöä ja mitä parametrejä (niin verkostosta kuin ulkoisista kohteista) voisi jätevesiverkoston seurantaan lisätä. Työpaketissa kerättiin systemaattista kuvausta, kuinka erilaisia hydraulisia ja vedenlaadun parametreja voisi yhdistää hydrologisiin ja ilmastoparametreihin verkon toiminnan ja kunnon arviointia varten. Työpaketissa tarkasteltiin Oulun alueelta valitun viemäriverkoston osan toimintaa ja hydraulisten (esim. pohjaveden pinnat, lumenkorkeus, sadanta) ja vedenlaadullisten parametrien (esim. EC, COD, lämpötila, veden stabiilit isotoopit) keruuta. Kerätyn aineiston perusteella tuntitasoinen pumppaamon virtaamadata tai gravitaatioviemärin virtaamamittaus (kts. työpaketti WP5) ovat minimitarkkuuksia johdonmukaisen virtaamatiedon kokoamisessa. Pohjaveden pinnat ja vedenlaatuparametreistä esim. sähkönjohtavuus voivat olla indikaattoreita, joilla verkoston tilaa (vuotovesiä) on mahdollista seurata. Työn toteutus ja tulokset on kuvattu tarkemmin tämän raportin liitteessä WWData_WP3_loppuraportti.pdf
Työpaketissa WP4 suoritetun työn tarkoituksena oli jatkaa datanhallinnan tarkastelua ja kehittämistä työpaketissa WP2 tehdyn nykytila-analyysin pohjalta. Ensikäden tiedon keruuta toteutettiin sekä työpajamuotoisesti, jossa eri osapuolilla oli mahdollisuus vaihtaa ajatuksia kehitykseen liittyen, että haastatteluilla. Tarkempaan tarkasteluun valikoitiin lisäksi kaksi projektissa mukana ollutta vesilaitosta sekä yksi ulkopuolinen, joilta kerättiin tietoa, vaatimuksia ja kokemuksia liittyen datan varastointiin, yhdistämiseen ja analysointiin. Työpaketissa WP4 tehdyn työ tarkoituksena oli laatia tietopaketti liittyen pumppaamodata, sensoridatan ja sadantadatan yhdistämiseen. Lisäksi tietopakettiin yhdistettiin mahdollisia tulevaisuuden kehitysskenaarioita ja niihin liittyviä hyötyjä ja haasteita sekä näkökulmia vesilaitosten digitaaliseen kehitykseen tulevaisuudessa. Tutkimuksen perusteella todettiin, että vesilaitosten tulee lisätä digitalisaatioon liittyvää osaamista sekä kouluttamalla nykyistä henkilöstä että rohkeasti laajentamalla osaamispohjaa analytiikan ja ICT:n alueille. Lisäksi laitosten tulisi kasvattaa innovatiivisuutta sekä rohkeasti tarttua digitalisaation mahdollisuuksiin kestävän kehityksen varmistamiseksi. Työn tulokset on kuvattu tarkemmin tämän raportin liitteessä WWData_WP4_loppuraportti.pdf
Työpaketissa WP5 suoritetun työn tarkoituksena oli tarkastella viemärikaivoon asennetun ultraäänitekniikkaan perustuvan edullisen etäisyysmittaussensorin ja tiedonsiirron toimintavarmuutta haastavissa ja vaihtelevissa olosuhteissa, sekä kehittää pelkästään jäteveden pinnankorkeustietoa hyödyntävä datapohjainen virtuaalisensori jäteveden virtaaman määrittämiseen gravitaatioviemäriosuudella. Lisäksi virtuaalisensorilla saatua virtaamatietoa hyödynnettiin yhdessä muun mittaus- ja asiantuntijatiedon kanssa alueellisten vuotovesimäärien arvioinnissa. Pitkän seurantajakson aikana huomattiin viemärikaivon olevan haasteellinen kohde valitulle ultraäänitekniikkaan perustuvalle etäisyysmittaussensorille, jonka mittaustuloksissa ilmeni runsaasti kohinaa ja virheellisiä mittausarvoja kylminä vuodenaikoina eikä kyseinen etäällä vedenpinnasta sijaitseva sensori täten ole soveltuva ympärivuotiseen käyttöön kyseisessä kohteessa. Suoritetun tutkimuksen perusteella voidaan kuitenkin todeta, että jäteveden virtaaman määrittäminen pelkästään etäisyysmittausta hyödyntävällä datapohjaisella virtuaalisensorilla on mahdollista hyvällä tarkkuudella. Kehitetty virtuaalisensori antaa tärkeää lisätietoa jäteveden virtaamasta ja poikkeavista olosuhteista alueella, jossa erillistä virtaamamittausta ei ole. Tämän lisäksi virtuaalisensorin tuottamaa tietoa hyödynnettiin onnistuneesti vuotovesimäärien arvioinnissa kyseisessä viemärilinjassa. Työn toteutus ja tulokset on kuvattu tarkemmin tämän raportin liitteessä WWData_WP5_loppuraportti.pdf