Rohrleitungen überwachen – 1000-mal genauer als ein EKG

PipeMon+

Ob bei Neu­bau­projekten, Kinder­gärten, Kranken­häusern, oder beim Loop­leitungs­bau: Immer, wenn bestimmte Abschnitte von Rohr­leitungen zeit­weise oder dauer­haft über­wacht werden sollen, um even­tuelle Beschädi­gungen durch Dritte zu er­kennen, wird PipeMon+ eingesetzt.

Entdecken Sie die Funktionen und Vor­teile von PipeMon+ ganz spielerisch. Zum Beispiel hier!
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Von der Installation zum Alarm

Das System nutzt Mess­stellen des kathodischen Korrosions­schutzes, die bereits überall auf den Pipe­lines installiert sind. An diesen Mess­stellen müssen für PipeMon+ Sensoren eingesetzt werden – bei dauerhaftem Einsatz auch netz­unab­hängig mit Energie versorgt über Solar­schilder­pfähle. Die Sensoren senden ihre Daten an eine Soft­ware in der Cloud, welche diese mit Hilfe einer künst­lichen Intelligenz auswertet. Damit ist PipeMon+ eine Lösung, die sich sehr gut auch für temporäre Ein­sätze eignet. Ohne zusätzliche Tief­bau­maß­nahmen kann das System installiert und de­instal­liert werden.

Nach der Installation von PipeMon+ wird die Künstliche Intelligenz für ihren Einsatz­zweck trainiert – und dann in Betrieb genommen.

  • Die Sensoren messen 10-mal pro Sekunde den Strom­fluss sowie die elektrische Spannung und erkennen Störungen.
  • Alle fünf Minuten wird ein Daten­paket mit Mess­werten weiter­geleitet. Bei Ver­letzung der Rohr­umhüllung durch ein Bau­gerät (Bagger, Bohrer, Boden­fräse) verändert sich unter anderem die Schutz­strom­verteilung auf der Rohr­leitung.
  • Die Software meldet einen Alarm. Sofort wird eine auto­matisierte Mail versendet an die zentrale Melde­stelle. Die teilt dem zustän­digen Ent­störungs­führer mit, in welchem Ab­schnitt etwas passiert ist. Nach OGE-Vorschrift ist der Ent­störungs­führer innerhalb von 30 Minuten an der Leitung. OGE ist dann nach Kontakt des Baggers mit dem Rohr schnellst­möglich vor Ort.
  • Wird dann eine tat­säch­liche Be­schädigung fest­ge­stellt, sperrt OGE den Leitungs­abschnitt.

In unserem technischen Bereich haben wir im Jahr 2005 darüber nach­gedacht, wie wir eventuelle Be­schä­di­gungen durch Dritte an unseren Rohr­leitungen schnellst­möglich erkennen können.

Ich hatte schließ­lich die Idee, dafür den durch die Rohr­leitung fließenden Schutz­strom zu nutzen. Bei einer Störung zwischen zwei Mess­stellen würde ein Differenz­wert als Fehler­antwort gene­riert. In ersten Ver­suchen bei einem Institut in Frei­berg konnte die Mach­bar­keit nach­ge­wiesen werden. Aller­dings war die dama­lige Mess­technik nicht für einen pro­duk­tiven Ein­satz ge­eignet. Erst rund sieben Jahre später war die Sensorik dann soweit.

Karl Ostroznik,
ehem. OGE Ingenieur der ersten Stunde

Bei Verletzung der Rohr­­um­hüllung durch ein Bau­gerät löst PipeMon+ einen Alarm aus. Wie präzise können Sie baggern?

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Kathodischer Korrosionsschutz

Mit dem kathodischen Korrosions­schutz baut OGE einen elektro­chemischen Schutz um das Rohr auf. Dieser Schutz über Gleich­strom verhindert die Metall­auf­lösung an der Ober­fläche. Indem der Strom Fehl­stellen in der Um­hüllung findet, zeigen die Sensoren den Ort des Defektes direkt an. PipeMon+ ver­arbeitet die Messungen der Sensoren und löst bei einem ge­meldeten Defekt einen Alarm aus.

Typische Beschädigungen

Immer wieder gibt es un­ange­meldete Bau­tätig­keiten. Der Bagger­führer weiß hier häufig nicht, dass im Boden ein Leitungs­rohr liegt. Bei anderen Bau­maß­nahmen ist oft die kon­krete Lage der Rohre nicht ein­deutig bekannt. Wurde zum Bei­spiel vor mehreren Jahr­zehnten ein Rohr ver­graben, kann hier bei Bagger­arbeiten durch­aus vers­ehentlich etwas be­schädigt werden. Solche Schäden werden von den Ver­ur­sachern oft nicht gemeldet.

Die konkrete Lage der Rohre ist nicht immer bekannt. Können Sie sich die Lage der Rohre auf dem Plan merken?

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Bisher kein echter Schadensfall

In den Abschnitten des Pipeline-Netzes, die von PipeMon+ überwacht werden, ist bisher kein echter Schadens­fall gemeldet worden.

Warum gibt es überhaupt Fehlalarme?

Die Signale, die gemessen werden, sind unruhig, zum Beispiel bei einer Fremd­beein­flussung durch andere Systeme zum katho­dischen Korrosions­schutz in der Nähe. Auch können Auto­bahnen oder Bahn­strecken in der Nähe einer Rohr­leitung die Signale verändern. Über­schreitet das gemessene Signal einen Grenz­wert, wird ein Alarm aus­gelöst. Fehl­alarme müssen natürlich durch die KI heraus­gefiltert werden. Bei OGE wird die KI mit gezielt erzeugten Fehl­messungen darin trainiert, immer besser Fehl­alarme von echten Alarmen zu unter­scheiden.

Mehr als eine Künstliche Intelligenz

Bei PipeMon+ gibt es nicht die eine Künstliche Intelligenz. Jedes Projekt, jede Leitung, jeder Über­wachungs­abschnitt bekommt eine eigene KI. Die Material­beschaffen­heit und das Alter der Rohr­leitungen sowie die Boden­ver­hältnisse sind lokal sehr unter­schiedlich. Die KI muss exakt auf die Bedingungen vor Ort ein­gestellt und ein­gerichtet werden. Bevor PipeMon+ also mit den Messungen starten kann, wird die jeweilige KI an­gelernt und mit Daten ge­füttert. Während des Betriebes von PipeMon+ gibt OGE der KI regel­mäßig Feed­back und korri­giert sie. In diesem weit­gehend auto­matisierten Ver­fahren werden zum Beispiel auch veränderte Temperatur­ver­hältnisse berück­sichtigt, die die KI beein­flussen.

Die OGE ist bei einem Alarm schnellstmöglich vor Ort. Wie schnell sind Sie?

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Projekt Scaleout

PipeMon+ kann zurzeit bis zu 600 Sensoren abbilden, deren Daten sammeln und verarbeiten. Bis zu 2,2 Terabyte an Daten werden von 600 Sensoren allein in 14 Tagen gesammelt. Perfomance, Skalier­barkeit und Daten­analyse werden möglich mit einer cloud­nativen Architektur und einer Detektions­software, die in Kooperation mit Microsoft ein­gerichtet wurde.

1000-mal genauer als ein EKG

So ähnlich wie die Rohr­leitungs­ströme von PipeMon+ gemessen werden, misst auch der Kardiologe beim EKG die Herz­ströme. Doch trotz der Labor­bedingungen, unter denen medizinische EKGs erstellt werden, ist das Mess­gerät bei PipeMon+ in rauen Bau­stellen­um­gebungen genauer. Die Ströme an erd­ver­grabenen Rohr­leitungen werden etwa 1000-mal so präzise erfasst, wie die Herz­ströme beim EKG. Wer für diese über­ragende Mess­leistung zu­ständig ist, sieht man nicht auf den ersten Blick. Es ist der MiniTransPlus Empfänger, der sich gut versteckt in den typischen gelben Mess­schilder­pfählen bei den Rohr­leitungen befindet.

Mehrwert für Gaskunden, mit den Mitteln der Digitalisierung

PipeMon+ ist ein Beispiel dafür, wie bei OGE die Vor­teile der Digitali­sierung in der Praxis genutzt werden. Die vorhandene Infra­struktur wird durch digitale Tools wie der Künstlichen Intelligenz zukunfts­sicher moder­nisiert. Mit spür­barem Mehr­wert für Sicher­heit und Bevölkerung.