Die Digitalisierung wird den Umgang mit Wasser nachhaltig verändern. Dieser Einschätzung folgend, berichte ich in diesem Blog seit 2015 über die unterschiedlichsten Initiativen und Projekte aus dem In- und Ausland, bei denen es um Digitalisierung und Wasser geht. Insbesondere solche Einblicke haben es mir angetan, die auf einen sorgsamen Umgang mit der Ressource abzielen. Der nachfolgende Beitrag von Alexander Gegner befasst sich mit einem Projekt, in dem es um die „smarte Bewässerung“ von landwirtschaftlichen Flächen geht, einem Thema, dass in diesen heißen Frühsommertagen erschreckend schnell an Bedeutung gewinnt.
Ein landwirtschaftlicher Beregnungsverband auf der Suche nach digitaler Lösung
Im August 2020 nahm der Wasser- und Bodenverband zur Beregnung der Vorderpfalz (BVV) Kontakt zu iQ water solutions, der Digitalmarke der Firma BEULCO, auf. Im Zentrum der Anfrage stand ein Problem, für das der BVV bereits seit mehreren Jahren auf der Suche nach einer passenden Lösung war.
Das über 15.000 ha umfassende Beregnungsgebiet des BVV mit über 600 km Verteilernetz sowie 15 eigenen Druckerhöhungspumpwerken sollte digitalisiert werden. Zielsetzung war es, die über 8.000 Hydranten des BVV und auch die zugewiesenen Standrohre digital zu erfassen sowie die Lokalisierung und digitale Erfassung von Zählerständen und anderen wichtigen Parametern zu ermöglichen. Ein ambitioniertes und großes Projekt mit vielen Herausforderungen, für das alle bisher angesprochenen Partner keine passende Lösung bieten konnten.
Im September 2020 besuchte IQ water solutions den Beregnungsverband vor Ort, um das bestehende Produkt iQ TrackIT vorzustellen und den Einsatzfall des BVV genauer kennen zu lernen. Die Standard-TrackIT-Lösung konnte nicht übernommen werden, da hierbei der Fokus auf dem Standrohrmanagement lag und die Lösung für die Verleihprozesse und Versorger optimiert ist. Aus lösungsorientierten Gesprächen entstand so die Idee zu iQ TrackIT NG (Next Generation).
Eine spezifische Plattformlösung für den BVV auf Basis der iQ-Cloud
Nach weiteren Abstimmungen mit dem BVV startete das Entwicklungsprojekt zu iQ TrackIT NG im November 2020. Im März 2021 sollte eine erste Version der Plattform sowie die entsprechende Hardware hierzu bereitstehen, um einen größeren Feldtest starten zu können.
Basis der Entwicklungsarbeit bildete die iQ-Cloud. Die BEULCO-eigene Cloud stellt das „Gehirn“ aller iQ-Produkte dar. Sie bildet das Grundgerüst aller Digitalisierungsprojekte im Bereich der Wassernetzwerke. Ohne sie würden die wichtigsten Funktionen des iQ water systems oder iQ TrackIT nicht funktionieren. In der iQ-Cloud werden die Daten der bestehenden iQ-Produkte und auch externer Sensorik und Software-Systeme zentriert gesammelt, aufbereitet und den Endkunden auf den Plattformen von iQ TrackIT und iQ water system oder in bereits bestehende Systeme über Schnittstellen zur Verfügung gestellt. Datenschutz und Datensicherheit teils sensibler Kundendaten waren bereits in vergangenen Projekten von höchster Bedeutung und wurden durch die Zusammenarbeit mit den IT-Spezialisten der PHYSEC GmbH auf höchstem Standard umgesetzt. Auch für das hochspezifische Projekt des Beregnungsverbandes wurde das IT-Unternehmen aus Bochum mit ins Boot geholt.
Erfolgreicher Abschluss des Feldtests im Oktober 2021
Während die eigens für den BVV bereitgestellte Plattform zum vereinbarten Zeitpunkt für erste Tests bereitgestellt wurde, stellte die internationale Chip- und Ressourcenknappheit den Zeitplan auf die Probe.
Schließlich wurde das Großmengenstandrohr (mit Zähler für große Durchflussmengen bis zu 100 m³/h) von den Unternehmen Schott (Standrohr) und Pipersberg (Zähler) entwickelt und hergestellt, sodass schließlich im Juli 2021 mit dem Feldtest begonnen werden konnte. Auf dem Standrohr wurde eine von iQ water solutions entwickelte Sensoreinheit montiert, die automatisch sowohl mit dem auf dem Standrohr befindlichen Zähler als auch mit der iQ-Cloud kommuniziert.
Der für den Feldtest ausgewählte Bereich des BVV, sowie alle 8.000 zugehörigen Unterflurhydranten sind inzwischen digital erfasst und können auf der Plattform verwaltet und lokalisiert werden. Zugewiesene Standrohre können nachverfolgt, dem Status nach zugeordnet und automatisch ausgelesen werden.
Auf Wunsch können einzelne Hydranten und Standrohre genauer betrachtet und analysiert werden. Auch eine manuelle Verwaltung einzelner Knotenpunkte ist jederzeit möglich.
Ausbau und Erweiterung von TrackIT NG im Jahr 2022
Das langfristige Ziel des der Zusammenarbeit von BEULCO und dem BVV ist die Schaffung einer individuellen und vollumfänglichen Lösung zur digitalen wasserwirtschaftlichen Verwaltung von Beregnungsgebieten am Beispiel des über 15.000 ha großen und weiter wachsenden Verbandsgebietes in der Vorderpfalz.
Nachdem der Feldtest im Oktober 2021 mit Erfolg abgeschlossen wurde und BEULCO-eigene Lösung zur Bewässerungsoptimierung auf ganzer Linie überzeugen konnte, wird die Plattform iQ TrackIT NG im Jahr 2022 nicht nur in größerem Umfang Anwendung finden, sondern auch im Aufgabenfeld stark erweitert.
Während des ersten Quartals 2022 wurden bereits verschiedene Umweltdetektoren, wie Wetterstationen, Regen- und Wind-, sowie Feuchtigkeitssensoren auf dem Beregnungsgebiet des BVV aufgestellt und in die iQ- Cloud integriert. Hierbei konnten sowohl eigens von der der iQ water solutions entwickelte Umweltsensoren als auch Wetterstationen von Drittanbietern erfolgreich angeschlossen werden. In Kombination mit den bereits im Jahr 2021 installierten Sensoren und den Daten in der iQ Cloud wird so ein digitaler Zwilling des gesamten Beregnungsgebietes erstellt.
Nach dem Abschluss der Sensor-Integrationsphase 2022 wird eine ergänzende Plattform für die dem Verband angeschlossenen Landwirte geschaffen. Diese Plattform ermöglicht es jedem Verbandsmitglied die von ihm betreuten Felder und Schläge jederzeit digital zu überwachen und angepasst an die Daten der Sensorik optimal und wassersparend zu bewässern.
Doch auch hier ist die Entwicklungsarbeit noch nicht vorbei, in enger Zusammenarbeit mit dem Beregnungsverband und dessen Mitgliedern soll die Bewässerungslösung TrackIT NG auch in den kommenden Monaten stetig ausgebaut und erweitert werden.
Sensible Daten verdienen Sicherheit – Starkes Duo zur Digitalisierung des Wassernetzes
Durch die einzigartige Kombination von angewandter Verschlüsselungs- und Nachrichtentechnik bietet PHYSEC innovative Sicherheitslösungen für Anwendungen im Internet der Dinge. Das fortschrittliche Sicherheits- und Konnektivitätskonzept — IoTree und dessen Softwarelösung Connect and Protect ermöglicht PHYSEC die Umsetzung digitaler Geschäftsmodelle mit höchster IT-Sicherheit sowie gleichzeitig einfacher Anwendung. Dieses trägt damit zur digitalen Selbstbestimmung unserer Kunden bei.
BEULCO und PHYSEC arbeiten gemeinsam daran, die Datensicherheit aller bestehenden Systeme wie iQ water system, iQ TrackIT oder auch iQ TrackIT NG zu maximieren. Der gesamte Datenverkehr und die Verarbeitung der Daten in der iQ-Cloud werden unter Einhaltung höchster Sicherheitsstandards übermittelt und verarbeitet.
Die intelligenten Messgeräte und IoT-Anwendungen von iQ water solutions ermöglichen die Digitalisierung der Netzinfrastruktur. Aber die digitale Kommunikation birgt auch Gefahren. So sind kommunizierende und steuernde Komponenten in Versorgungsnetzen, besonders im Bereich der kritischen Infrastruktur, attraktive Einfallstore für Angreifer. Einen Schutz vor derartigen Gefahren bietet PHYSEC mit einer exklusiven Lösung. Die PHYSEC GmbH realisiert die Absicherung der Datenverbindung nach Vorgaben des Bundesamtes für Sicherheit und Informationstechnik (BSI) für etablierte Techniken und ermöglicht damit die Digitalisierung von kritischen Infrastrukturen auf Grundlage innovativer Kommunikation via LoRa-WAN und NB-IoT.
Die einzigartige und patentierte Verschlüsselung entspricht der technischen Richtlinie für kryptografische Vorgaben, um Projekte der Bundesregierung (BSI-TR-03116–3) für weltweite Netzwerke zu realisieren. So lassen sich Messsysteme anhand des IT-Sicherheitskataloges der Bundesnetzagentur nach §11 Abs. 1a EnWG installieren. Die Lösung umfasst die gesamte Datenverbindung vom Messgerät bis in das ERP-System, die Netzleitwarte oder die spezifische IoT-Plattform des BVV.
Im Ergebnis hat die BEULCO GmbH mit iQ TrackIT NG für den Wasser- und Bodenverband zur Beregnung der Vorderpfalz eine cloudbasierte Lösung zur Optimierung und Kontrolle von Standrohren und Verbrauchsdaten sowie zur Optimierung des Wasserverbrauches im gesamten Versorgungsgebiet geschaffen. Durch die Zusammenarbeit mit dem spezialisierten IT-Dienstleister PHYSEC konnte hierbei die Sicherheit aller Kommunikations- sowie Kunden- und Verbrauchsdaten maximiert werden.
Kurz vorgestellt: Wasser- und Bodenverband zur Beregnung der Vorderpfalz
Bereits 1962 legte die damalige rheinland-pfälzische Landesregierung den „Generalplan für die Beregnung der Vorderpfalz“ vor, der in einer neuen Konzeption die Beregnung landwirtschaftlich genutzter Flächen vorsah. Denn schon seit den 50iger Jahren war die dortige Landwirtschaft auf die künstliche Beregnung angewiesen.
Im Kern ging es dabei um die Schonung der Grundwasser- und Trinkwasservorräte unter Berücksichtigung eines steigenden Wasserbedarfs für die landwirtschaftliche und gärtnerische Produktion. Um diesen erhöhten Wasserbedarf in der Landwirtschaft grundwasserschonend zu decken, bot sich der Wasservorrat des Altrheins bei Otterstadt an. Dazu wurde zunächst Brunnenwasser verwendet, allerdings mit negativen Auswirkungen auf das Grundwasser. Um die Grundwasserreserven zu schützen, kam es 1965 zur Gründung des Beregnungsverbandes als Körperschaft des öffentlichen Rechts.
Initiatoren waren neben dem Land Rheinland-Pfalz die Landkreise Frankenthal, Ludwigshafen, Neustadt und Speyer sowie die Stadt Frankenthal. Die zentrale Aufgabe des Beregnungsverbandes besteht in der Bereitstellung von Altrheinwasser zur Bewässerung des großflächigen Gemüse- und Frühkartoffelanbaus in der Vorderpfalz. Folglich lautet die offizielle Bezeichnung des Beregnungsverbandes „Wasser- und Bodenverband zur Beregnung der Vorderpfalz“.
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Autor:
Alexander Gegner
Innovationmanager
BU Digital Solutions
BEULCO GmbH & Co. KG
Kölner Str. 92
D-57439 Attendorn
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