Introduction
Because of climate change, soil subsidence and sea level rise, and because of population growth and increasing prosperity, the pressure on our water system is increasing. We want our water to be clean, to have sufficient water available and we certaintly want no floodings. We also want to minimize sewer overflows and limit the required capacity for our wastewater treatment plants. Finally, we want to reduce our energy costs and if possible, even generate energy from our (waste) water flows.
We often choose to raise dikes, build new pumps and dig new canals. These actions are often very expensive. Another method is to optimize the existing (waste) water system by using real-time control. This allows reduction of pollution of surface water, reduction of required capacity for wastewater treatment plants, prevention of floodings and better respons to failures in the controlled system.
Real-time control is not a new technology, but in the (waste) water management is still limited aplied. To encourage the development and implementation of real-time control and to share experiences a platform was developed: Control NEXT. By sharing knowledge and experience we try to optimize the knowledge and experience on real-time control. So Control NEXT aims to share knowledge and experience of RTC controls and make it available via open standards to users.
Why Control NEXT?
Real-time control is a technique for processing real-time information quickly to control structures such as intakes, pumping stations, dams and pumps. By applying this technique, the (waste) water system can be optimized, thus reducing costs while controlling the water system more efficiently.
The benefits of real-time control are:
- Cost savings through less investment in infrastructure and lower energy consumption
- A greater environmental benefit, for example by reducing sewer overflows organized and sparing fragile waters.
- Hanlding disruptions in the water system
What is Control NEXT?
NEXT Control is an open platform where knowledge can be shared and applied to the field of real-time control, from simple to very complex. These include the schemes themselves, as well as end product algorithm and its application in operational systems. All components with the Control NEXT stamp its open-source (LGPL license) and are available through the WIKI. This way we can together ensure that all developments are mutually reinforcing.
You can also participate in and discuss new arrangements.
What can Control NEXT?
NEXT is a modular control system specifically for the water sector was developed to apply real-time control in practice easier. Control NEXT is no substitute for the telemetry system, but is connected to the existing telemetry systems. NEXT Control can also be connected to weather (forecast) systems or KNMI Meteo Consult. The controls are so smart links between systems.
The controllers are in Control NEXT free at your disposal. A large number of components is now waiting for you. Use is made of standard scripting languages. This structure makes it possible to provide flexible, new controls to add. Within the Control NEXT platform if need be more than 1000 schemes independently run and control the water. It makes no difference whether the system of open water, the sewer or the water chain and / or treatment used.
Simple and complex controls
NEXT particular control is that besides simple (if-then-else, or PID) controllers, advanced state-of-the-art controls are available. These regulators are suitable for large and complex applications such as controlling an entire treatment group, complex atrial polder canals and river systems or networks with hundreds of input and output variables that are driven numerous works of art. The unique Control NEXT is that it is possible to easily start, then over time the scheme to expand both in size and complexity.
NEXT Control community
NEXT Control was established by a consortium of which science, knowledge institutions and consultants meet: TU Delft, Nelen & Schuurmans and Deltares. NEXT control structure which has an open third-party software applications can be included as the NMPC control of DotxControl.
NEXT control is fully on Delft-FEWS and Lizard and is available without licensing fees.
NEXT control is tested in practice and is used by eg Water Hollands Noorderkwartier, Waterboard Hollandse Delta and several municipalities including Purmerend, Alkmaar, Heerhugowaard and ancient links.
Aanleiding
Door klimaatsverandering, bodemdaling en zeespiegelstijging, maar ook door bevolkingsgroei en toenemende welvaart, wordt de druk op ons watersysteem steeds groter. We willen dat ons water schoon is, dat er voldoende water beschikbaar is en dat we geen wateroverlast hebben. Verder willen we de riooloverstortingen minimaliseren en de capaciteit van onze zuiveringen beperken. Ten slotte willen we onze energiekosten beperken en als het mogelijk is zelfs energie opwekken uit ons (afval)water.
Vaak kiezen we ervoor om dijken te verhogen, gemalen bij te bouwen, gebieden af te koppelen, randvoorzieningen te bouwen en nieuwe leidingen of kanalen te graven. Deze ingrepen zijn vaak erg kostbaar. Een andere werkwijze is om eerst het bestaande (afval)watersysteem te optimaliseren, door gebruik te maken van sturing oftewel real-time control. Hiermee kan de vervuiling van het oppervlaktewater worden verminderd, de capaciteit van de zuiveringen worden gereduceerd, hoog water vaker worden voorkomen en kan beter worden gereageerd op storingen.
Real-time Control is niet nieuw, maar wordt in het (afval)waterbeheer nog beperkt toegepast. Om de ontwikkeling en toepassing ervan te stimuleren en de ervaringen te delen is hiervoor een platform ontwikkeld: Control NEXT. Hiermee wordt voorkomen dat het wiel steeds opnieuw wordt uitgevonden. Control NEXT heeft tot doel om kennis over en het gebruik van RTC regelaars te delen en via open standaarden beschikbaar te maken voor gebruikers.
Waarom Control NEXT?
Real-time control is een techniek om actuele meetinformatie snel (in real-time) te verwerken om daarmee bijvoorbeeld inlaten, gemalen, pompen en stuwen aan te sturen. Door deze techniek toe te passen kan het (afval)watersysteem worden geoptimaliseerd, waardoor met minder kosten meer rendement uit het (afval)watersysteem wordt gehaald.
De voordelen van real-time control zijn:
- kostenbesparing door minder investeringen in infrastructuur en een lager energieverbruik
- een hoger milieurendement door bijvoorbeeld een reductie van riooloverstortingen en het ontzien van kwetsbare wateren.
- storingen in systeem opvangen
Wat is Control NEXT?
Control NEXT is een open platform waar kennis kan worden gedeeld en toegepast op het gebied van real-time control, van eenvoudig tot zeer complex. Het gaat daarbij op de regelingen zelf, als algoritme maar ook als uiteindelijk product en de toepassing daarvan in operationele systemen. Alle componenten met het Control NEXT stempel zijn open-source (LGPL licentie) en worden via de WIKI beschikbaar gesteld. Op deze manier kunnen we er gezamenlijk voor zorgen dat alle ontwikkelingen elkaar versterken.
Ook kunt u meewerken aan en discussiëren over nieuwe regelingen.
Wat kan Control NEXT?
Control NEXT is een modulair systeem dat specifiek voor de watersector is ontwikkeld om toepassing van real-time control in de praktijk eenvoudiger te maken. Control NEXT is geen vervanger van het telemetriesysteem, maar wordt aangesloten op de bestaande telemetrie systemen. Control NEXT kan ook worden aangesloten op meteorologische (voorspelling)systemen van het KNMI of MeteoConsult. De regelaars vormen daarmee slimme koppelingen tussen de systemen.
De regelaars in Control NEXT staan gratis voor u ter beschikking. Een groot aantal componenten staat nu al voor u klaar. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van standaard scripting talen. Door deze structuur is het mogelijk om flexibele, nieuwe regelaars toe te voegen. Binnen het Control NEXT platform kunnen desnoods meer dan 1000 regelingen onafhankelijk van elkaar draaien en het watersysteem aansturen. Het maakt daarbij geen verschil of de regeling voor het open water, voor de riolering of voor de afvalwaterketen en/of zuivering worden gebruikt.
Eenvoudige en complexe regelaars
Het bijzonder aan Control NEXT is dat er naast eenvoudige (if-then-else, of PID) regelaars, geavanceerde state-of-the-art regelaars beschikbaar zijn. Deze regelaars zijn geschikt voor grootschalige en complexe toepassingen, zoals de besturing van een volledige zuiveringskring, complexe polder-boezemsystemen of kanalen en rivier netwerken met honderden input- en outputvariabelen waarmee talloze kunstwerken worden aangestuurd. Het unieke aan Control NEXT is dat het mogelijk is om eenvoudig te beginnen, om vervolgens in de loop van de tijd de regeling uit te breiden zowel in omvang als complexiteit.
Control NEXT community
Control NEXT is opgezet door een consortium van waarin wetenschap, kennisinstellingen en adviesbureaus samenkomen: TU-Delft, Deltares en Nelen & Schuurmans. Control NEXT heeft een open structuur waarin software applicaties van derden kunnen worden opgenomen, zoals de NMPC-regelaar van DotxControl.
Control NEXT sluit volledig aan op Delft-FEWS en Lizard en is zonder licentiekosten beschikbaar.
Control NEXT is in de praktijk getest en wordt gebruikt door o.a. Hoogheemraadschap Hollands Noorderkwartier, Waterschap Hollandse Delta en diverse gemeentes zoals Purmerend, Alkmaar, Heerhugowaard en Oud-Beijerland.
