Su Temini ve Dağıtım Sistemlerinde Kontrol-SCADA

Yorum

Bu yazımda, mühendislik eğitimi esnasında kısaca isminden bahsedilen fakat detaylı olarak anlatılmayan ve açıklanmayan bir konuyu ele almak istiyorum. Bu konu, kısaca SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition-Yönetimsel Kontrol ve Veri Edinme) olarak bilinmekte olup, uzaktan kontrol ve gözetleme sistemidir.

SCADA sistemi hidroelektrik, nükleer güç sistemi, doğalgaz işleme ve üretim tesislerinde, içme suyu tesislerinde ve su boru hatlarında pompaların, valflerin (vanalar gibi) ve akış ölçüm ekipmanlarının işletilmesinde, su toplama, arıtma ve dağıtım tesislerinde, kilometrelerce uzunluktaki elektrik aktarım hatlarındaki açma-kapama düğmelerinin kontrolü ve ani yük değişimlerinin dengelenmesi gibi çok farklı alanlarda kullanılabilmektedir.

Mühendislik eğitimim esnasında su getirme dersinde hocamdan, şehir dışındaki su depolarında bulunan manevra odasındaki tüm valflerin merkezdeki işletme noktasından yönlendirildiğini dinlemiştim. Yanda planı ve kesiti görülen su depolarına takılan cihazlara komuta edilerek muhtelif valflerin çalıştırıldığını söylemişti.
Şekil 1’de bir depo planı ve bu planda ilgili vanalar görülmekt edir. İşletme esnasında dip savak vanaları kapalı iken membadan gelen su vanaları ve krepin (su alma) vanaları açık bulunmaktadır. SCADA sistemi bulunması halinde bu vanalar kumanda merkezinden yönlendirilmektedir. Bu sistemin olmadığı yerlerde bu vanalar elle (manuel) açılıp kapanmaktadır.

Şekil 1: İçme Suyu Depo Planı (1/20-küçültülmüştür)

Bilindiği gibi mühendislik tahsilinde her konunun derslerde çok detaylı olarak anlatılması mümkün olamamaktadır. Hayata atılan mühendisler okulda öğrendiklerini, konuların uygulamasını bilen elemanlarla birlikte planladıkları, projelendirdikleri ve inşa ettikleri tesislerde görmekte ve öğrenmektedirler.
1956 yılından önce, lise çağlarında, Çorum’da belediye çalışanlarının şehir içindeki vanaları ellerindeki aletlerle açıp kapattıklarını görmüştüm. 1968 yılında Almanya’daki tahsilimi bitirip döndüğümde de içme suyu depolarında ve tesislerinde tüm vanaların ve benzeri donatımların belli bilgi ve beceriye sahip elemanlarca elle çalıştırıldığının devam ettiğini gördüm.

Bu konuda Maliye Bakanlığı eski Müsteşarı Ertuğrul Kumcuoğlu’nun bana anlattıklarını da sizlerle paylaşmayı istiyorum. Bilindiği gibi devlet hizmetlerinde emeklilik yaşı 65 olup, bu yaştan sonra çalışması istenen şahıslar için hükümetin özel karar alması gereklidir. Bu karar alınmadan önce genelde Maliye Bakanlığı’nın da görüşü sorulmaktadır. Böyle bir uzatma işleminde evrakları inceleyen müsteşar, ilgili kişinin Ankara Belediyesi’nde çalışan bir su ustası olduğunu öğrenince şaşırır ve neden böyle bir eleman için uzatma istendiğini sorar. Aldığı cevap daha  şaşırtıcıdır; “Bu elemanın hizmet süresi uzatılmadığı takdirde Ankara’daki içme suyu şebekesinin düzgün çalıştırılması, vanaların doğru zamanda doğru yönde açılmasının aksayacağı ve bu işlemi ondan başka kimsenin bilmediği” şeklindedir. Bu örnekten de görüldüğü gibi başkentte bile içme suyu depolarının ve şebekelerinin çalıştırılması (elle) belli bir insanın bilgi ve birikimine bırakılmıştır.

İyi çalıştırılmayan içme suyu şebekelerinde su kayıpları yüksek olmaktadır. Nitekim bundan 20-30 yıl önce Gaziantep’teki su kayıpları %65’ler, İstanbul’daki su kayıpları %50’ler seviyesindeydi. Dünya standartlarına göre su kayıplarının %5 ile %15 arasında olması istenmektedir. Bugün bile bildiğim kadarıyla ülkemizde bu şartları sağlayan hiçbir şehir bulunmamaktadır. Su şebekelerinin ıslahına büyük önem veren ve yatırım yapan İSKİ (İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi) bile aldığı tüm önlemlere rağmen su kayıplarını ancak %23’e indirebilmiştir. Berlin’de bu oran %2 seviyesindedir. Standartların bile altında olan bu kaybın az oluşunun nedeni, Berlin Sular İdaresi’nin tesislerini, tekniğin gerektiği şekilde donatmış olması ve işletmesidir.

Gelişen teknoloji ile içme suyu şebekesinin tek merkezden bilgisayar ortamında kontrol ve kumandasını sağlamaya ve su dağıtım tesisleri ile içme suyu şebekesinin etkin ve verimli bir şekilde kontrolü ve kumandası, SCADA sisteminin kullanılmasıyla mümkün olmaktadır. Bu konuda İstanbul’da da önlem alma gerekliliğini gören İSKİ ilk defa 1986 yılında SCADA sistemi kurmak için ihaleye çıkmıştır.

Şekil 2: İSKİ Yönetimsel Kontrol ve Veri Toplama Sistemi

Şekil 3: İSKİ İçme Suyu SCADA Sistemi Uygulaması

İSKİ Su Dağıtım Kumanda Şube Müdürü Erhan Mete Yılmaz 2013 yılında V. Dünya Su Forumu’na sunduğu tebliğinde, mevcut SCADA sistemi ile İstanbul’un çeşitli bölgelerine dağılmış olan 153 adet dış istasyondan (barajlar, arıtma tesisleri, depo ve terfi merkezleri, isale hatları) Şekil 2’de görülen ana Kontrol Merkezine veriler aktarıldığını ve bu veriler vasıtasıyla suyun dağıtımının ve kontrolünün yapıldığını açıklamıştır.
Tebliğinde, SCADA ile çok büyük ve coğrafi olarak birbirlerinden çok uzak noktalardaki sistemlerin bir merkezden çok kolay bir şekilde yönetilebildiğini, gerçek zamanlı verilerin anında görülebildiğini ve bunlara anında müdahale edilebildiğini ifade etmiştir. Şekil 3’te görüldüğü gibi İSKİ’ye ait çok sayıda baraj hakkındaki muhtelif bilgiler uydu alıcısından faydalanılarak SCADA merkezine ulaştırılmaktadır.
Aynı tebliğde SCADA sisteminde izlenen ve yönetilen bilgiler Tablo 1’de yer almaktadır.

Şekil 4:  İSKİ Su Temini Yapılarında SCADA Sisteminde İzlenen ve Yönetilen Bilgiler

Şekil 4’te SCADA sistemi yardımıyla bir su temini yapılarında izlenen ve yönetilen bilgiler verilmiştir.
Bu yorum yazımı hazırlarken memleketim olan Çorum Merkez Belediyesi’nin bir SCADA sistemi kurmayı düşündüğünü öğrendim. Çorum Belediyesi’nden aldığım bilgilere göre su kayıpları hakkında kesin bir değer verilememektedir. Bu sistem kurulduğunda kayıp-kaçak ilişkisinin de kolayca tespit edilebileceğini ve kayıp-kaçağın azaltılması için önlemler alınacağını öğrendim.

Çorum Belediyesi Su ve Kanalizasyon Müdürlüğü yetkilileri SCADA sistemi ile ulaşmak istedikleri hedefleri şu şekilde özetlediler: “Su depolarının, su seviyeleri ve hacimleri; su depolarından şebekeye verilen ve bir üst kademeye basılan su miktarı, terfi hat basınç değerleri, motor ve vanaların durum pozisyonları tek merkezden SCADA sistemiyle izlenebilmektedir. Aynı zamanda sistem ile ‘su şebekesi hattında hangi bölgede ne kadar su kullanılıyor, hangi saatler arasında su kullanımında artma veya azalma mevcut, hangi bölgede şebekeye verilen su miktarı ile şebekede kullanılan su miktarı arasında değişkenlik var’ sorularının cevaplarının anında ve online olarak belirlenmesi bu sistemde mümkün olmaktadır. Dolayısıyla böylece şebekeye verilen suyun kullanılanı ve kayıp-kaçak ilişkisinin tespiti sağlanacaktır. Şehre su temininde farklı kaynaklardan su temin edilmesi durumunda, buralardaki terfi noktalarında bulunan pompa istasyonlarında pompaların çalışma sürelerine göre devreye girme ve çıkması, istenilen sırada devreye girip çıkması veya yedekli çalışması ve benzeri konfigürasyonların bu sistem ile sağlanması mümkündür. Pompaların devre dışı bırakılması ve yerine sıradaki en az kullanımı olan pompanın alınması (ya da yedek) her giren pompanın basınç ve debi değişiminin profiline göre SCADA’ya bağlı alarm sistemleri kurulacaktır. Ayrıca içme suyu şebekesinin birçok noktasından alınan numune örneklerinden elde edilecek neticeler sisteme girilecek olup, şebekedeki suyun kalitesinin sürekli kontrol edilmesini, problem olması halinde hangi bölgede problem olduğunun hemen tespiti ve müdahalesi çok hızlı olacaktır. İçme suyu arıtma tesislerinde bulunan online ölçüm yapan bütün cihazlar sisteme entegre edilecek ve şebekeye verilecek suyun anlık olarak kalitesi tek bir noktadan, yani SCADA merkezinden izlenecektir. Sonuç olarak SCADA sistemi ile su depoları, pompa istasyonları ve şebekelerdeki suyun izleme ve uzaktan kontrolü sağlanacak, su depolarına takılan cihazlarla depoların doluluk oranları ve taşma durumları kontrol edilecek, dağıtım ve su otomasyonu ile şebekenin uzaktan izlenmesinin yanında şebekenin hızlı ve etkin bir şekilde kontrolü sağlanacaktır. Bu sistem ile seviye, basınç, su kalitesi parametreleri, elektriksel veriler, kayıp-kaçak oranları, tahakkuk bilgileri gibi verileri sürekli görmek ve müdahale etme imkanı da bulunacaktır”.

Yukarıda verilen bilgiler dikkate alındığında, nüfusun 2000’den az olan belediyelerin kapatılması nedeniyle sayıları 3025’ten 1397’ye düşen belediyelerin, anlatılan diğer konuların yanında öncelikle su kayıplarını engelleyebilmek için önlem almalarını ve  SCADA sistemi kurma konusunda adım atmalarını öneriyorum.

Kaynaklar
1)    Erhan Mete Yılmaz, “SCADA, İstanbul Su ve Kanalizasyon İdaresi” V. Dünya Su Forumu, İstanbul, (2013).
2)    Zübeyr Tuncel ve Yasemin Ağca ile Çorum SCADA Çalışmaları Hakkında Görüşme (2016).
3)    Ahmet Samsunlu, “Su Getirme ve Kanalizasyon Yapılarının Projelendirilmesi”, Birsen Yayınevi, İstanbul, (2012).