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Analyse und Konzeption eines effizienten, IT–gestützten Brunnenmanagements

Nau, Christian Klaus (2017):
Analyse und Konzeption eines effizienten, IT–gestützten Brunnenmanagements.
TU Darmstadt, [Seminar paper (Midterm)]

Abstract

Der störungsfreie Betrieb von Brunnen ist das Hauptanliegen eines jeden Brunnenbetreibers, da das geförderte Grundwasser, das für das Überleben des Menschen wichtigste Lebensmittel darstellt. Dabei ist nicht nur die Vermeidung von Ausfällen dieser zentralen Anlagenteile der Wasserversorgungsanlagen, sondern auch deren möglichst kosteneffizienter Betrieb ein Anliegen. Die hiesige Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Konzeptes für ein IT-gestützten Brunnenmanagementsystem. Dieses System soll es ermöglichen, allen beim Bau und Betrieb eines Brunnens beteiligten Akteuren, sämtliche relevanten Daten zur Verfügung stellen zu können. Außerdem sollen die beim Betrieb anfallenden Messdaten, mit geeigneten Methoden und in sinnvollem Umfang, erfasst und archiviert werden. Hierfür wurde zunächst analysiert, welche Daten und Dokumente, sowohl beim Bau, als auch nach der Inbetriebnahme eines Brunnens anfallen und in welchen Formaten diese vorliegen. Für die Analyse wurden Gespräche, sowohl mit Fachleuten die im Brunnenbau und in der Brunnenwartung und –sanierung tätig sind, als auch mit Brunnenbetreibern geführt, um in Erfahrung zu bringen, wie alltägliche Arbeitsabläufe gestaltet sind und welche Dokumente und Daten dabei beteiligt sind. Im Anschluss wurde ein Konzept für die Erfassung der Stammdaten eines Brunnens, sowie für die Betriebsdatenverarbeitung erstellt. Zur Umsetzung des Konzeptes in Form eines Prototypens eines Brunnenmanagementsystems wurde die Programmiersprache C# eingesetzt. Weiterhin kamen die Technologien Windows Presentation Foundation (WPF), Entity Framework, PRISM sowie das Entwurfsmuster Model View ViewModel (MVVM) zum Einsatz. Als Datengrundlage dienen Brunnnenbetriebsdaten und –unterlagen deutscher Wasserversorger, welche für die Entwicklung des Prototypens zur Verfügung gestellt worden sind. Mit dem erstellten Brunnenmanagementsystem können die Stammdaten von Brunnen in Form einer digitalen Brunnenakte verwaltet werden. Diese digitale Brunnenakte beinhaltet ein Dokumentenmanagement für eine geeignete Datenhaltung der digitalen Unterlagen. Neben diesen Dokumenten können Stammdaten wertemäßig auf Eingabemasken detailliert erfasst werden. Weiterhin ist die Datenübernahme von Betriebsdaten aus Prozessleitsystemen und von Datenloggern, der in den Brunnen verbauten Sensoren, mit Hilfe eines Importmodules möglich. Für diesen Import können außerdem Filter zur Reduzierung der Datenmengen konfiguriert werden, welche die Betriebsdaten bei der Übernahme automatisch ausdünnen, ohne dabei wertvolle Informationen zu verlieren. Das System zeigt außerdem die Potentiale der IT-gestützten Auswertung von Betriebsdaten. Zur Veranschaulichung wurde hierfür die Berechnung von spezifischen Brunnenergiebigkeiten, aus virtuellen Pumpversuchen – generiert durch die Betriebsdaten – implementiert. Die Ergebnisse können in Form eines Diagramms dargestellt werden.

Item Type: Seminar paper (Midterm)
Erschienen: 2017
Creators: Nau, Christian Klaus
Title: Analyse und Konzeption eines effizienten, IT–gestützten Brunnenmanagements
Language: German
Abstract:

Der störungsfreie Betrieb von Brunnen ist das Hauptanliegen eines jeden Brunnenbetreibers, da das geförderte Grundwasser, das für das Überleben des Menschen wichtigste Lebensmittel darstellt. Dabei ist nicht nur die Vermeidung von Ausfällen dieser zentralen Anlagenteile der Wasserversorgungsanlagen, sondern auch deren möglichst kosteneffizienter Betrieb ein Anliegen. Die hiesige Arbeit beschäftigt sich mit der Erstellung eines Konzeptes für ein IT-gestützten Brunnenmanagementsystem. Dieses System soll es ermöglichen, allen beim Bau und Betrieb eines Brunnens beteiligten Akteuren, sämtliche relevanten Daten zur Verfügung stellen zu können. Außerdem sollen die beim Betrieb anfallenden Messdaten, mit geeigneten Methoden und in sinnvollem Umfang, erfasst und archiviert werden. Hierfür wurde zunächst analysiert, welche Daten und Dokumente, sowohl beim Bau, als auch nach der Inbetriebnahme eines Brunnens anfallen und in welchen Formaten diese vorliegen. Für die Analyse wurden Gespräche, sowohl mit Fachleuten die im Brunnenbau und in der Brunnenwartung und –sanierung tätig sind, als auch mit Brunnenbetreibern geführt, um in Erfahrung zu bringen, wie alltägliche Arbeitsabläufe gestaltet sind und welche Dokumente und Daten dabei beteiligt sind. Im Anschluss wurde ein Konzept für die Erfassung der Stammdaten eines Brunnens, sowie für die Betriebsdatenverarbeitung erstellt. Zur Umsetzung des Konzeptes in Form eines Prototypens eines Brunnenmanagementsystems wurde die Programmiersprache C# eingesetzt. Weiterhin kamen die Technologien Windows Presentation Foundation (WPF), Entity Framework, PRISM sowie das Entwurfsmuster Model View ViewModel (MVVM) zum Einsatz. Als Datengrundlage dienen Brunnnenbetriebsdaten und –unterlagen deutscher Wasserversorger, welche für die Entwicklung des Prototypens zur Verfügung gestellt worden sind. Mit dem erstellten Brunnenmanagementsystem können die Stammdaten von Brunnen in Form einer digitalen Brunnenakte verwaltet werden. Diese digitale Brunnenakte beinhaltet ein Dokumentenmanagement für eine geeignete Datenhaltung der digitalen Unterlagen. Neben diesen Dokumenten können Stammdaten wertemäßig auf Eingabemasken detailliert erfasst werden. Weiterhin ist die Datenübernahme von Betriebsdaten aus Prozessleitsystemen und von Datenloggern, der in den Brunnen verbauten Sensoren, mit Hilfe eines Importmodules möglich. Für diesen Import können außerdem Filter zur Reduzierung der Datenmengen konfiguriert werden, welche die Betriebsdaten bei der Übernahme automatisch ausdünnen, ohne dabei wertvolle Informationen zu verlieren. Das System zeigt außerdem die Potentiale der IT-gestützten Auswertung von Betriebsdaten. Zur Veranschaulichung wurde hierfür die Berechnung von spezifischen Brunnenergiebigkeiten, aus virtuellen Pumpversuchen – generiert durch die Betriebsdaten – implementiert. Die Ergebnisse können in Form eines Diagramms dargestellt werden.

Uncontrolled Keywords: Brunnen, Brunnenmanagement, Grundwasser, Wasserversorgung
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute of Numerical Methods and Informatics in Civil Engineering
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
Date Deposited: 26 Sep 2017 08:49
Additional Information:

Betreuer: Christian Leifgen

Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: 2 May 2017
Alternative Abstract:
Alternative abstract Language
The trouble-free operation of wells is the main concern of every well operator, since the groundwater that is produced is the most important food for the survival of humans. Not only the avoidance of failures of these components of the water supply systems, but also their cost-efficient operation is of concern. This thesis deals with the creation of a concept for an IT-supported well management system. This system should make it possible to provide all the relevant data for all actors involved in the construction and operation of a well. In addition, the measurement data generated during operation should be recorded and archived using appropriate methods and in a sensible manner. For this purpose, it was first analyzed which data and documents can occur both during construction and after the commissioning of a well and in which formats. For the analysis, discussions were held with professionals working in the area of well construction, maintenance and restoration, as well as with well operators, in order to find out how everyday work processes are structured and which documents and data are involved. Subsequently, a concept for the recording of the master data of a well on the one hand, as well as for the operating data processing on the other hand was created. The programming language C# was used to implement the concept in the form of a prototype of a well management system. Furthermore, the technologies Windows Presentation Foundation (WPF), Entity Framework, PRISM and the design pattern Model View ViewModel (MVVM) were used. Operating data and documentation of German water suppliers, which have been made available for the development of the prototype, have been used as a underlying data. With the developed well management system, the master data of wells can be managed in form of a digital well file. This digital well file contains a document management for a suitable data storage of the digital documents. In addition to these documents, master data can be entered in detail on input masks. Furthermore, the data transfer of operating data from process control systems and data loggers of the sensors installed in the well is possible with the help of an import module. For this import, filters can also be configured to reduce the amounts of data. This automatic process is performed on the operating data during the transfer without losing valuable information. The system also shows the potentials of the IT-supported evaluation of operating data. For the purpose of illustration, the calculation of specific well profitability from virtual pumping tests – generated by the operating data – was implemented. The results can be presented in the form of a diagram.English
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