TEKNİK YAZI

Su Yönetiminde Kayıp ve Kaçakların Önlenmesi İçin En İdeal Haberleşme Nasıl Sağlanır?

İçindekiler

İçme ve kullanma suyunun etkin bir biçimde kullanılması ve sarfiyattan kaçınılması, suyun temin edildiği tesislerden kullanıcıya ulaştığı noktalara kadar uzanan hat boyunca su kaçak ve kayıplarının en aza indirilmesine bağlıdır. Ne yazık ki bu oranın kabul edilebilir en üst değeri %10 iken, Türkiye’de su kaçak ve kayıpları oranı son resmi verilere göre %35 (TÜİK)*, Tarım ve Orman Bakanı Kirişçi’nin yapmış olduğu açıklamaya göre %33’lerde seyretmektedir. Su kaybının önlenmesi, kaçakların önüne geçilmesi ile yalnızca değerli doğal kaynaklarımızdan tasarruf edilmeyecek, aynı zamanda temiz içme ve kullanma suyunun daha fazla kullanıcıya ulaşması da mümkün olacaktır.

Türkiye’de su kayıp ve kaçaklarının önüne geçilmesine yönelik adımlar, Avrupa Birliği’nin Su Çerçeve Direktifi’ne uyum kapsamında gündeme gelmiştir. Orman ve Su Bakanlığı düzeyinde oluşturulan önlemler programı, Onuncu Kalkınma Planı ve Türkiye çapında Kalkınma Ajansları’nın ilgili eylem planlarına da yansımıştır. Bu eylem planlarına göre “Su kayıp-kaçakları önlenecek, mevcut şebekeler iyileştirilerek sağlıklı ve çevre dostu malzeme kullanımı yaygınlaştırılacaktır”. Türkiye çapında su kayıp ve kaçaklarına yönelik önlemleri hayata geçiren en önemli adım ise geçtiğimiz yıl yürürlüğe giren “İçme Suyu Temin ve Dağıtım Sistemlerindeki Su Kayıplarının Kontrolü Yönetmeliği” olmuştur. Bu düzenleme ile belediyelerin 10 yıllık bir sürede kademeli olarak kaçak-kayıp oranını %25 seviyesine indirmiş olması gerekecektir. İstanbul, Denizli, Sakarya, Kayseri gibi illerde uygulanmasına başlanan “Su Dağıtım ve Kontrol Sistemleri” projeleri, her geçen gün Türkiye çapında yaygınlaşmaktadır.

Su, kaynağından temin edildikten sonra ham su terfi istasyonlarına, daha sonra arıtma tesislerine, buradan arıtılmış suların kullanıcılara iletilmek üzere depolandığı terfi istasyonlarına ve en sonunda su şebekelerine gelir. Bu iletim hattı boyunca kayıp ve kaçakların düşürülmesi için her bir istasyonda debi, su seviyesi ve basıncı gibi belirli değerlerin izlenmesi gerekir (Şekil 1). Böylece herhangi bir kayıp veya kaçağın gerçekleştiği nokta ve gerçekleşme şeklinin tespiti kolaylaşır. Bu değerlerin izlenmesi için, iletim hattı boyunca su terfi istasyonları, arıtma tesisleri, su depoları gibi belirli noktalara yerleştirilecek debimetre ve sensörler, programlanabilir bir kontrol cihazı (PLC) tarafından okunarak merkeze iletilir. Okunan değerlerin merkez tarafından kontrol edilebilmesi, önceden belirlenecek etkinlikler gerçekleştiğinde belli tedbirlerin alınabilmesi gerekir (Örneğin debi veya basıncın belirlenen seviyenin üstüne çıkması durumunda belirli pompaların devre dışı bırakılması). Böyle bir su yönetimi uygulaması için merkezde entegre bir SCADA yazılımı bulunmalı ve iletim hattı boyunca tüm noktalardaki değerler görüntülenebilmelidir.

Oldukça dağınık ve geniş bir alana yayılması muhtemel olan bu iletim hattında değerlerin okunduğu uç noktalardan merkeze güvenilir bir veri aktarımı yapılabilmesi için Ethernet, fiber optik veya kablosuz haberleşme altyapısının kullanılması gerekir. Gönderilen veri hacmi büyük bant aralığı gerektirmeyeceğinden fiber optik altyapı, bu tür bir uygulama için gereksiz ve oldukça yüksek bir maliyet ortaya çıkaracaktır. Ethernet kablolama, fiber optik altyapıya kıyasla daha az maliyetli olsa da, bu dağınık yapıdaki uç noktalar ile merkez arasında güvenilir bir haberleşme altyapısının sağlanmasının zaman, emek ve kaynak maliyeti yine yüksek olacaktır. Öte yandan hücresel haberleşme, hâlihazırda altyapı GSM operatörleri tarafından sağlanmış olduğundan ek bir altyapı masrafı ortaya çıkarmaz. Dolayısıyla su dağıtım ve kontrol sistemleri gibi geniş alanlara yayılan uygulamalarda uç noktalar ile merkez arasında veri aktarımında hücresel haberleşme en maliyet etkin yöntem olarak öne çıkmaktadır.

Su temin ve dağıtım sistemlerinde güvenilir bir kablosuz haberleşme altyapısını güvenceye alacak iki etkili hücresel haberleşme çözümü sunmak mümkündür. Bunlardan ilkinde uç noktalarda PLC, datalogger, veri aktarımı gibi birçok görev tek bir cihazla halledilebilirken ikincisi ise hâlihazırda PLC ve datalogger gibi işlevleri üstlenen cihazların bulunduğu bir sistemde veri aktarımını en kolay, verimli ve kesintisiz biçimde, maliyeti de en aza indirerek sağlamayı amaçlar. Her iki çözüm de kullanıcılara önemli avantajlar sağlamaktadır.

Çözüm 1: Akıllı Uzak IO / RTU Controller ile Hepsi-Bir-Arada Haberleşme

Su temin ve dağıtım sistemlerinde verilerin toplandığı uç noktalarda temel PLC fonksiyonlarını, data logger özelliğini ve hücresel veri aktarımını tek bir cihazda toplayacak bir çözüm, kullanıcılara birçok avantaj sağlayacaktır. Böyle bir çözüme örnek olarak Moxa ioLogik 2500-HSPA Smart Remote I/O cihazları verilebilir. Hücresel haberleşmenin sunduğu avantajlara ek olarak ioLogik 2500 serisi HSPA modellerinin kullanımında 7 diğer avantaj daha öne çıkmaktadır:

Logic Programlama: ioLogik 2500-HSPA, if-then-else logic programlama özelliği sayesinde su iletim hatlarında seviye ve basınç ölçümleri veya bu ölçümlerle bağlantılı gerçekleştirilecek kontrol işlemleri için ek bir PLC kullanım ihtiyacını ortadan kaldırır.
I/O Esnekliği: ioLogik 2500-HSPA, tamamı programlanabilir 4 analog input, 8 dijital input/output ve 2 röle output kanala sahiptir. Bu sayede örneğin on-off bilgisi gönderilebilen önceden tanımlı dijital bir yaklaşım veya belirli bir seviye değerinin tanımlandığı analog bir yaklaşım izlenebilir.

Ölçeklendirilebilirlik: İhtiyaç duyulan IO sayısı, her istasyonda aynı olmayabilir. Bazı uç noktalarda, yüksek sayıda IO’ya ihtiyaç duyulabilir. Böyle bir durumda her bir ioLogik 2500-HSPA’e 3’er adet ioLogik E1200 serisi IO modüller bağlanarak 48 adete kadar ek IO desteği sağlanabilir. Böylece farklı istasyonların farklı IO sayısı ihtiyacı da aynı çözümde kolaylıkla karşılanabilir.
32 GB’a Kadar Hafıza: ioLogik 2500-HSPA, 32 GB’a kadar veri depolama hacmine sahip SD hafıza kartlarının yerleştirilebileceği bir genişleme yuvasına sahiptir. Bu özelliği sayesinde ioLogik 2500-HSPA bir datalogger görevi üstlenir ve haberleşmede kopma yaşandığı takdirde veri kaybı önlenir. Uzun süreli kopmalarda bile rahatça yeterli olacak bu hafıza kapasitesi, tekrar haberleşme sağlanana dek verilerin zaman etiketleriyle depolanmasını sağlar. Haberleşmedeki kesinti giderildikten sonra depolanan veriler merkeze güvenli ve kayıpsız biçimde aktarılır.
Yedekli Yapı Olanağı: Uç noktalarda Ethernet altyapısı da bulunduğu takdirde, ioLogik 2500-HSPA Ethernet’e bağlanarak ADSL üzerinden de haberleşebilir. Bu durumda 4G ana hat veya yedek hat olarak ayarlanabilir. Ana hatta bir kopma olduğu takdirde yedekli bu yapı, haberleşmenin kesintisiz olarak devam etmesini güvenceye alır.
Modbus Gateway: ioLogik 2500-HSPA, Modbus RTU üzerinden haberleşen seri cihazlardan alınan bilgileri Modbus TCP’ye dönüştürülebilen bir gateway özelliğine de sahiptir. Bu sayede uç noktalarda bulunan sensör, sayaç veya analizör gibi Modbus RTU protokolü ile haberleşen cihazlar da sisteme kolaylıkla entegre edilebilir.
Ücretsiz DA Center ve Active OPC Yazılımı: Uçlardan merkeze veri aktarımında haberleşme altyapısının merkezdeki SCADA yazılımı ile entegrasyonu da büyük öneme sahiptir. Operatörlere zaman kaybettirmeyecek, cihazların denetim ve kontrolünü kolaylaştıracak verimli bir entegrasyon tüm sistemlerde tercih edilen bir özelliktir. ioLogik 2500 ile birlikte sunulan Moxa patentli DA Center ve Active OPC Server yazılımları, sistemin SCADA entegrasyonunun sorunsuz ve kolay bir biçimde tamamlanmasını sağlamak üzere tasarlanmıştır.

Çözüm 2: Endüstriyel 4G Router ile Esnek ve Kesintisiz Haberleşme

Sistemde, günümüzde standart haline gelen, açık kaynak kodlu olması nedeniyle de son derece yaygın olarak kullanılan Modbus RTU ve TCP protokollerinin dışında farklı protokollerin de SCADA veya uç cihaz seviyesinde kullanılıyor olabilir. IEC 101, 103 veya 104 protokolleri de zaman zaman bu tür sistemlerde kullanılabilen protokollerdir.

Öte yandan hücresel haberleşme, uygulamada hâlihazırda bir PLC bulunması, farklı bir PLC kullanılmasının tercih edilmesi veya temel düzeyden daha karmaşık programlama ihtiyacı bulunması gibi durumlarda da en maliyet etkin yol olmaya devam edecektir. Böyle bir durumda uç cihazlardan alınan verilerin merkeze 4G üzerinden aktarılmasını sağlamak için Robustel R3000 Lite serisi gibi 4G destekli bir router kullanılabilir. R3000 Lite ile her türlü Ethernet tabanlı veya transparan ya da Modbus üzerinden haberleşen seri tabanlı cihaz bilgisi, başka bir cihaza ihtiyaç olmadan merkeze aktarılabilir. R3000 Lite ile sağlanacak haberleşme çözümünde ise aşağıdaki 5 önemli avantaj öne çıkmaktadır:

Yedekli haberleşme: R3000 Lite’ın çift SIM kart desteği sayesinde ana hatta bir kopma meydana geldiği takdirde yedek hat otomatik olarak devreye girer. Bu ikinci SIM kart desteği sayesinde kesintisiz haberleşme güvenceye alınmış olur.
SIM kart kota aşımı: Çift SIM kart özelliğinin bir başka avantajı da kota aşımlarından doğabilecek masrafların önüne geçilebilmesidir. Eğer birinci SIM kart, 1GB gibi belli bir veri kullanım kotasına tabi ise, kota dolduğunda haberleşme otomatik olarak ikinci SIM kart üzerinden devam eder.
PING reboot: Hücresel haberleşme esnasında bağlantıda yaşanabilecek kopmalar, bağlantı askıda kalıp hala devam ediyor görünebileceğinden hemen anlaşılamayabilir. Böyle bir durumda kesintinin geç fark edilmesi veri kaybına veya önemli verilerin geç ulaşmasına neden olabilir. Öte yandan her uygulamada bu sorunun üstesinden gelmek için çift SIM kart kullanmak tercih edilmeyebilir. Çift SIM kart kullanmak istenmediği takdirde olası kesintilerin önüne geçebilmek için R3000 Lite, belirli aralıklarla PING atarak bağlantının devam ettiğini kontrol eder, herhangi bir kopma durumunda bağlantının askıda kalmadığından emin olur. Kesinti tespit edildiği takdirde cihaz otomatik olarak yeniden başlatılır.
Etkinlik bazlı SMS gönderimi: Kullanıcılar, hücresel haberleşmenin sağlandığı router’daki durum değişikliklerinden de haberdar olmak isteyebilir. Örneğin cihazın güç beslemesinde yaşanabilecek bir sorun nedeniyle plansız olarak kapanması, ana hattan yedek hata geçilmesi gibi durumlarda sistem operatörünün bilgilendirilmesi istenebilir. R3000-Lite, bu gibi önceden tanımlanacak etkinlikler gerçekleştiği takdirde SMS ile otomatik olarak bildiri gönderir.
SMS ile reboot: Kesintisiz haberleşmeden emin olmak için PING reboot dışında bir yöntem de tercih edilebilir. Örneğin, PING reboot özelliğinde olduğu gibi sık kontrol yapmak yerine günde bir, veya belirlenecek zamanlarda cihaz yeniden başlatılsın istenebilir. R3000 Lite’ın yeniden başlatılmasında bu tür bir zaman kriteri koymak da mümkündür. Benzer biçimde SMS yoluyla istenen herhangi bir zaman da cihaz yeniden başlatılabilir.

Yukarıda görüldüğü gibi Robustel R3000 Lite, uygulamada maliyet etkin ve kesintisiz haberleşmeyi birden fazla yoldan garantiye alan akıllı bir çözüm olarak öne çıkmaktadır.

Hücresel haberleşmede veri güvenliği de, kesintisiz ve güvenilir haberleşme kadar önemli bir konudur. Hücresel haberleşmenin avantajlarından yararlanacak yukarıdaki gibi bir çözümde veri güvenliğinin sağlanabilmesi için, aktarımın Virtual Private Network (VPN) tünelleri gibi güvenli ağlar üzerinden yapılması gerekir. Bu ihtiyaç, merkezden VPN tünel yoluyla uzak lokasyonlarda bulunan uç cihazlara güvenilir erişim sağlayan Robustel RobustVPN gibi bir bulut yazılım çözümü ile karşılanabilir. Uzak sahalar ile merkez arasında güvenilir veri aktarımı sağlayan RobustVPN’in web tabanlı etkileşimli arayüzü, VPN ağ yönetimini görsel ve kolay hale getirir.

Endüstriyel uygulamalarda kullanımı gittikçe yaygınlaşan hücresel haberleşme, Türkiye’de su kayıp ve kaçaklarının önlenmesine yönelik atılan adımlarda da ideal bir haberleşme yöntemi olarak öne çıkmaktadır. GSL’nin yıllardır Türkiye Distribütörlüğünü üstlendiği, birçok projede de saha üstünde kurulumuna destek verdiği Moxa ve Robustel’in bu alandaki çözümleri, sistem entegratörlerine sistemin her düzeyinde büyük esneklik tanımakta ve tercih alanı sağlamaktadır.

*25.05.2017, Prof. Dr. Veysel Eroğlu, T.C. Orman ve Su İşleri Bakanı. Yer: 3. Su Kayıp ve Kaçakları Türkiye Forumu