Etäluettavien vesimittareiden käyttö kiinteistökohtaisessa veden mittauksessa

• Main Author: Vähäsöyrinki, A. (Aki)
• Format: Dissertation
• Language: Finnish
• Published: University of Oulu 2015
• Subjects: Environmental Engineering
• Online Access: http://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-201509031952; http://nbn-resolving.de/urn:nbn:fi:oulu-201509031952

Tässä diplomityössä selvitettiin kiinteistökohtaisten etäluettavien vesimittareiden vaikutuksia vesihuoltolaitoksen toimintaan. Muutamat Suomen vesihuoltolaitoksista ovat aloittaneet mittareiden etäluentaan siirtymisen ja tällä hetkellä laitokset lukevat asennetut etäluettavat vesimittarinsa henkilöautosta mittarin ohi ajaen. Yksittäisen poikkeuksen tekee Forssan vesihuoltoliikelaitos, jolla on radiolinkkiverkon rakentaminen käynnissä ja sen tulisi olla valmis vuoden 2015 aikana. Radiolinkkiverkon kautta vedenkulutustietoa saadaan suoraan mittareilta vesihuoltolaitokselle. Diplomityön päätavoitteena oli laskea ja arvioida, onko vesihuoltolaitoksella kokonaistaloudellisesti perusteltua siirtyä perinteisistä mekaanisista mittareista ja perinteisestä luentatavasta ultraääniperiaatteella toimiviin etäluettaviin mittareihin ja täysin erilaiseen luentatapaan, jossa mittarit luetaan niiden ohi ajamalla. Ensimmäisenä osatavoitteena oli selvittää kiinteistökohtaisten etäluettavien vesimittareiden vaikutukset vesijohtoverkoston hydrauliseen hallintaan esimerkkikohteessa. Muita osatavoitteita olivat etäluettavien vesimittareiden aiheuttamien muiden hyötyjen ja mahdollisuuksien selvittäminen vesihuoltolaitoksen toimintoihin sekä Suomen markkinoilla toimivien mittareiden ja luentajärjestelmien toimittajien selvittäminen. Lisäksi osatavoitteena oli kartoittaa vesihuoltolaitoksen yhteistyömahdollisuuksia esimerkiksi sähkö- ja energiayhtiöiden kanssa etäluennan toteuttamiseksi. Suomessa etäluettaviin vesimittareihin ja niiden mahdollistamiin hyötyihin liittyviä julkisia selvityksiä ja tutkimuksia on toistaiseksi tehty vielä vähän. Osaksi juuri tämän takia työhön sisällytettiin runsaasti puhelin- ja sähköpostikeskusteluissa läpikäytyjä asioita, joiden pohjalta voitiin arvioida kokonaistaloudellista kannattavuutta sekä mittareiden aiheuttamia hyötyjä. Tietoa etsittiin myös kirjallisuudesta sekä kasvotusten suoritetuilla haastatteluilla. Vesijohtoverkoston hydraulisen hallinnan tutkimusalueena toimi Ylivieskan Vesiosuuskunnan toiminta-alueella sijaitseva vedenmittausalue, jonne paineenkorotuspumpulla pumpattu vesimäärä voitiin nähdä litran tarkkuudella tunneittain Ylivieskassa sijaitsevassa kaukovalvontapisteessä. Kun alueelle pumpattu vesimäärä tunnettiin ja kiinteistökohtaista vedenkulutusta seurattiin litran tarkkuudella kahden eri vuorokauden ajan tuntitasolla sekä kahden kuukauden ajan vuorokausitasolla, voitiin laskea vesijohtoverkoston alueellinen vedenkulutus eri pituisille aikajaksoille vesitaseyhtälön avulla. Tehtyjen laskelmien perusteella voitiin todeta, että siirtyminen ultraääniperiaatteella toimivien etäluettavien vesimittareiden luentaan mittareiden ohi ajamalla voidaan perustella taloudellisesti, jos vesihuoltolaitoksella on ollut tapanaan lukea mekaaninen vesimittarikantansa itse esimerkiksi neljän vuoden välein. Kokonaistaloudellisen kannattavuuden laskemiseen sekä arviointiin vaikuttavat kuitenkin useat eri tekijät ja sitä tulisi arvioida aina laitoskohtaisesti. Suurimmat erot mittareiden välillä aiheutuvat eri pituisista laskennallisista käyttövuosista ja sitä kautta muodostuvista vuosittaisista mittarinvaihtovolyymeistä, kokonaishankintahinnoista sekä mittareiden luennasta aiheutuvista kustannuksista. Alueellisella kiinteistöjen vuorokausikohtaisella vedenkulutuksen seurannalla voidaan parantaa verkostonhallintaa, jos tunnetaan myös alueelle pumpattu vesimäärä. Tehdyn tutkimuksen mukaan Ylivieskan Vesiosuuskunnan Säilynperän vesijohtoverkosto on tällä hetkellä hyväkuntoinen, sillä vuotovettä muodostuu keskimäärin vain noin 0,1 m³/verkosto-km vuorokaudessa. Jos halutaan minimoida kiinteistön sisäpuolisia vuotovahinkoja, vuorokausitasoinen data ei ole tällöin riittävää. Sen sijaan tuntitasoisella vedenkulutuksen seurannalla voidaan seurata tarkemmin kiinteistökohtaista vedenkulutusta, jolloin vuotoja voidaan ehkäistä ja niiden aiheuttamia vuotovahinkoja minimoida. Myös vuodon alkamisajankohta voidaan osoittaa huomattavan tarkasti. Tutkimuksessa tämä voitiin konkreettisesti huomata, kun tutkimusalueen erään kiinteistön vedenkulutus oli ensimmäisenä mittauspäivänä jatkuvasti vähintään 12 l/h. Syyksi paljastui vuotava WC-istuin. Etäluettavien vesimittareiden luentayhteistyömahdollisuuksia aloitettiin kartoittamaan tarkemmin sähkö- ja energiayhtiö Herrforsin kanssa ja sähkömittareihin asennettavia moduuleja on tarkoitus asentaa kokeille useampia. Sähkömittarin kautta ei ole kuitenkaan mahdollista lukea nykyisistä etäluettavista vesimittareista kuin vuorokausikohtaisia kulutuslukemia, sillä vesimittarit tallentavat vain vuorokausikohtaista dataa ja sähkömittarit luetaan vain kerran vuorokaudessa. === The aim of this Master Thesis was to determine the effects of residential smart water meters to the operation of water utilities. At present in Finland a few water utilities have started to move in on smart metering and these utilities read the smart meters from a car with drive-by meter reading solutions. A single exception is a water utility in Forssa, which has started to build a radio-link network and it should be ready within this year 2015. Via the radio-link network the data of residential water consumption will move straight to the water utility. The primary aim of this study was to calculate and estimate if it is economically justified to change conventional mechanical water meters and conventional reading methods for the meters, which measure water volume by ultrasonic technique and are read in a different way by a remote reading device installed in a vehicle. The first part aimed to determine the effects of residential water meters to the hydraulic management of a water supply network. Additionally, other goals of the thesis were to determine if there were more benefits and potentials of smart water meters to the operation of water utilities and to determine the suppliers of meters and intelligent networks in Finland’s market. Also the thesis aimed to determine cooperation possibilities for example with electric and energy companies in the reading of smart meters. At the present moment public studies and reports about smart water meters and their potential are scarce in Finland. Partly because of that many phone and email interviews were included in this study. These interviews were the basis in the estimation of cost-effectiveness and benefits of ultrasonic smart water meters. Information was also searched from literature and gathered from face to face interviews. The water-gauging area of Ylivieskan Vesiosuuskunta operated as a study area for the hydraulic management of a water supply network. The volume of pumped domestic water by a booster pump could be seen hourly from a telemonitoring office situated in Ylivieska with an accuracy of a liter. The volume of pumped domestic water was known for every hour and the residential water consumption was followed hourly for two days and during another two months on a daily basis. From this data the consumption of domestic water in a distribution system could be calculated for different time periods in the water consumption area. Based on calculations it could be noted, that the reading of ultrasonic smart water meters by a remote reading device installed in a vehicle can be justified economically, if the water utility has before read the mechanical water meters in person for example at intervals of four years. Various factors affect to the calculations and estimations of smart meter cost-effectiveness and because of that, it should be estimated always individually for different water utilities. The largest differences between the meter types are caused by different computational life expectancies which affect the total amount of meters to be changed every year, the total purchase price of meters and the costs of meter readings. The hydraulic management of a water supply network can be improved by following the daily regional residential water consumption, if the volume of pumped water is also known. Based on this study, the water distribution system of Säilynperä is in a good condition at the moment, because the amount of leaking water is on average only 0,1 m³/km/d. If the leaks are aimed to be minimized inside properties, daily data is not accurate enough. By acquiring hourly water consumption data more accurate water consumption in properties can be seen. Hourly data would help to reveal leakages to minimize damages. Also the starting time of a leakage can be indicated accurately. This was noticed in the Ylivieska case study, where water consumption of a property was in the first hourly gauging-day continuously at least 12 l/h. A leakage was found that was caused by a toilet-seat. The possible collaboration in the reading of smart meters was determined together with a local electric and energy company Herrfors and modules which are installed inside an electricity meter will be put in place to test them. Via an electricity meter it is only possible to read the daily water consumption, because current smart water meters save only daily data and electricity meters are read only once per day.