Automatiseret Alarmbaseret Prøvetagning. Afrapportering for projekt støttet af VTU-Fonden

Transkript

1 Automatiseret Alarmbaseret Prøvetagning Afrapportering for projekt støttet af VTU-Fonden

2 1 Projekt : Projekt-titel: Automatiseret alarmbaseret prøvetagning (AAP) Hovedansøger: Amphi-Bac Ansvarlig: Søren Bastholm Udarbejdet af: Sara Starcke Indholdsfortegnelse Formål med projektet Perspektivering Evaluering Teknisk notat... 3 Formål med projektet 1 Perspektivering Formålet med dette projekt har været at udvikle og afprøve en mobil automatiseret alarmbaseret prøvetagningsenhed (kaldet AAP efterfølgende). Kravspecifikationerne til AAP en har været at enheden skal kunne stå i dvaletilstand f.eks. i forbindelse med kritiske knudepunkter rundt i ledningsnettet og så kunne aktiveres i tilfælde af, at en sensor detekterer afvigelser af vandkvaliteten. Efter aktivering skal AAP en automatisk udtage en række prøver, der efterfølgende kan afhentes og anvendes til de ønskede analyser. Det er et krav til AAP en, at den skal kunne aktiveres af en hvilken som helst type sensor (eksempelvis fysisk/kemiske sensorer der måler turbiditet, ph, temperatur, tryk, ledningsevne eller mikrobiologiske sensorer som f.eks. BACTcontrol, BactiLine, Colifast, Zebra o.l.). Desuden skal AAP en kunne aktiveres manuelt eller via sms. AAP en skal både kunne udtage en øjeblikkelig prøve, en tidsintegreret prøve samt en storvolumen prøve, der filtreres gennem et filter. Forretningsplan De prototyper, der er udviklet igennem projektet, har demonstreret at systemet fungerer. Næste skridt i forretningsplanen er at designe systemet i en mere kompakt udgave med højere fokus på robusthed og brugervenlighed. Udviklingen af denne version er næsten færdig i skrivende stund og AAP en forventes salgsklar i løbet af Der er planen, at Amphi-Bac både står for produktion og salg af AAP erne indtil de er overblik over interessen. Forretningsmuligheder Det vurderes, at AAP en har et godt forretningspotentiale. Enheden tilbyder forsyningsvirksomhederne et værktøj, der både er økonomisk overskueligt og som løser et problem, der på nuværende tidspunkt er en udfordring for forsyningerne. Det vurderes, at AAP en har interesse både for små og store forsyningsvirksomheder og at enheden kan anvendes til mange forskellige formål i forbindelse med forsyningsvirksomhederne daglige arbejde (f.eks. som fast installation ved kritiske knudepunkter, som kontrol ved ledningsarbejde, eller som en del af egenkontrollen). Dermed har AAP en et stort kundepotentiale. Det vurderes at være realistisk, at salget af AAP en kan skabe 1-2 arbejdsplader indenfor en periode på 5 år, hvis salget til vandforsyningerne går som forventet.

3 2 2 Evaluering Formidling Projektet og udviklingen af AAP en er løbende blevet formidlet via den regelmæssige kontakt i vandbranchen samt ved diverse arrangementer. Når den salgsklare AAP er færdigudviklet vil vi lave markedsføringsmateriale om produktet og prioritere tid til salgs- og demonstrationsmøder med interesserede i vandbranchen for at sprede kendskabet til AAP en så bredt som muligt. Projektets mål Det har været projektets mål at udvikle og teste en fuld funktionsdygtig prøvetagningsenhed, der opfylder de stillede kravspecifikationer. Desuden har et mål med projektet også været at opnå erfaringer med filtertyper, prøvehåndtering og analysemetoder, så de bedst mulige resultater og det fulde potentiale af AAP en opnås. I projektet er der blevet udviklet en fuld funktionsdygtig prøvetagningsenhed, der automatisk igangsætter prøvetagning, når enheden aktiveres. Prototypen er bygget som en transportérbar enhed, der er testet på tre lokaliteter i projektperioden (se afsnit 0) og har fungeret efter hensigten. Det er idéen, at den automatiske prøvetager monteres strategiske steder i distributionsnettet, så der simultant og automatisk udtages vandprøver fra forudbestemte lokaliteter, når en sensor afslører uregelmæssigheder i vandkvaliteten. Hermed sikres en effektiv opfølgning på en alarm med et minimalt ressourceforbrug. Evaluering I de kommende år forventes en stadig mere effektiv overvågning af drikkevandskvaliteten. Dels på grund af stigende krav fra kunderne, og dels på grund af stadig flere muligheder for online monitering af vandkvaliteten. Det vil alt andet lige betyde, at vandforsyningerne fremover i højere grad skal reagere på alarmer fra den øgede overvågning. Dette projektet omhandler den situation forsyningsvirksomheden skal håndtere straks efter en mikrobiologisk drikkevandsforurening er opdaget. Hvis der ikke effektivt reageres på en alarm, vil en øget overvågning ikke medføre en øget forsyningssikkerhed. Der anvendes mange ressourcer på at udvikle nye, hurtigere og mere specifikke sensorer til drikkevandssystemet, men der er imidlertid få, som fokuserer på at automatisere og effektivisere den vigtige opgave, som forventes varetaget af forsyningsvirksomheden efter en drikkevandsforurening er opdaget. Den fremstillede AAP vil sikre effektiv hjælp til de ansvarlige, umiddelbart efter oplysninger om forringet vandkvalitet er registreret. Ved brug af AAP en sikres det, at der simultant udtages vandprøver og igangsættes filtrering til døgnprøver på flere steder, så snart en sensor giver alarm. Dette sikrer automatisk og hurtig opfølgning på alarmer døgnet rundt, alle ugens dage. Hurtig opfølgning på en alarm er samtidig en forudsætning for at sikre vigtig information om forureningens oprindelse og udvikling samt klarlægning af hvilke dele af forsyningsnettet, der er berørt. Endvidere sikres materiale fra forureningen til efterfølgende analyser på et laboratorium, hvortil der kræves opkoncentrering af bakterier eller DNA, f.eks. med henblik på kildesporing af forureningen. Effektivisering Flere muligheder for automatisk monitering af mikrobiologisk forurening er i dag kommercielt tilgængelige. Den udviklede AAP vil sikre væsentlige effektivitetsforbedringer uanset med hvilken sensor forureningen opdages. Effektiv, automatisk og hurtig indsamling af information om forureningen sikrer mulighed for en målrettet og hurtig indsats. Dette kan minimere spredning af forureningen, til gavn for forbrugerne og forsyning. I dag må forsyningsvirksomhederne planlægge manuel prøvetagning, hver gang en forurening opdages. Det er tidkrævende og ikke mindst bekosteligt at gennemføre, især hvis forureningen opdages udenfor normal arbejdstid. AAP en er en overskuelig og praktisk løsning for

4 3 vandforsyninger af alle størrelser over hele verden til effektivt at sikre opfølgning på en alarm om forringet vandkvalitet. Kvalitet Der anvendes stadig flere ressourcer på udvikling og implementering af avancerede metoder til overvågning af vandkvalitet. Der mangler imidlertid fokus på udstyr som hjælper forsyningerne med håndtering, når en forurening opdages. Den udviklede AAP er et simpelt og billigt redskab, som hurtigt og automatisk kan sikre korrekt prøvetagning i tilfælde af en forurening eller mistanke om en forurening. Udstyret fikserer en prøve fra forsyningsnettet i samme øjeblik en uregelmæssighed opdages. Hermed er bevismateriale sikret til efterfølgende analyser. Ved hjælp af AAP en er det nemt og billigt at automatisere og forbedre kvaliteten af den opfølgning/prøvetagning, der er nødvendig når en eller flere sensorer detekterer afvigelser i vandkvaliteten. 3 Teknisk notat Opbygning af AAP en På Figur 1 er vist en principskitse af AAP en. APP en anvender vandværkstrykket som drivende kraft, hvorved en pumpe ikke er nødvendig. Det betyder samtidig at AAP en ikke umiddelbart kan anvendes ved trykløse systemer. Figur 1: Principskitse af AAP Et arduino board anvendes til styring af systemets 6 magnetventiler og 2 motoriserede kugleventiler. Et GSM modem med 3 relæudgange anvendes til aktivering af AAP en. GSM modemmet kan aktivere en af de 3 relæudgange ud fra modtagelse af en SMS, et voltsignal (0-5 V), ma signal (4-20 ma) samt State Change (NO, NC, Hz). En relæudgang er forbundet til arduino boardet således at det modtager 5 volt ind, når relæet aktiveres.

5 4 Ved aktivering sker der følgende: 1. Systemets slanger og ventiler skylles igennem i en periode, for at sikre at det er frisk vand der opsamles. Periodens længde kan justeres så den passer til opstillingsstedet. 2. Prøve 1 opsamles i en steril 2000 ml pose. Denne vandprøve udtages i løbet af få minutter. 3. Opsamling af prøve 2 startes. Prøve 2 opsamles over en valgfri tidsperiode. Prøven opsamles via delmængder. Eksempelvis 20 ml hvert kvarter indtil posen er fyldt. 4. Samtidig med at prøve 2 aktiveres, startes også de to filtreringer. Filtreringerne fortsætter indtil der trykkes stop på AAP en. Det vandvolumen der er filtreret detekteres via 2 flowmålere. Når vandprøver og filtre afhentes, kan de aktuelle volumener aflæses på det digitale display. Hvis det ønskes kan filtreringerne indstilles til at stoppe efter et givent antal liter. 5. Når AAP en er stoppet og de 2 poser og filterholderne er afmonteret, aktiveres et skylle/rense program, der skyller slanger og ventiler igennem. Herefter monteres 2 nye sterile poser og sterile filtreholdere. I filtreholderne er der på forhånd isat filtre og filterholder plus filter er steriliseret ved autoklavering. Det er således nemt at gøre AAP en klar til en ny omgang prøver. Nedenstående billeder viser version 1, 2 og 3 af AAP en. Version 2 har i projektperioden været opsat på Lyngby Vandværk, Truelsbjerg Vandværk og en pumpestation i Galten. Version 3 forventes færdigbygget og testet inden udgangen af Figur 2: Version nummer 1 af AAP

6 5 Figur 3: Version nummer 2 af AAP en. Billedet viser opsætningen på Truelsbjerg Vandværk Figur 4: Billedeserie af version nummer 3 af AAP en, der forventes færdig inden udgangen af 2015

7 6 Funktionalitet Ved Truelsbjerg og Lyngby er AAP en sat op til at aktiveres når en Zebra (Bakteriesensor fra Grundfos) detektere bakterieniveauer over en given tresholdværdi. Da der i opstillingsperioden ikke er opstået en situation, hvor Zebra en reagerede og udsendte et signal, er AAP en på Lyngby og Truelsbjerg Vandværk testet ved manuel aktivering (ved afsendelse af en SMS). De udførte test er forløbet som forventet og AAP en fungerer som tiltænkt. På en pumpestation i Galten, blev AAP en i projektperioden aktiveret manuelt d. 23. marts AAP en blev aktiveret remote via en SMS og vandprøver og filtre hentet efter 24 timer. Nedenstående Tabel 1 viser resultaterne af de analyser der er udført på vandprøver og filtre. Analyserne er udført af Tammes Lund Jepsen, Aarhus Vand. Figure 5: Billede fra opsætningen på pumpestation i Galten Tabel 1: Resultater af vandprøver og filterprøver fra AAP en opsat på pumpestation i Galten ID Volumen analyseret Coliforme/100 ml E.coli/100 ml Vandprøve ml <1 <1 Vandprøve ml <1 <1 Filterprøve L <0,00014 <0,00014 Filterprøve L <0,00013 <0,00013