Texto original en inglés de Josh Eastburn en el blog de Opto 22
Una comunidad avanza a la administración de sus equipos con MQTT
Fundada en 1834, Waterford Township está situado geográficamente en el centro de Oakland County, Michigan, USA, y es hogar de 72,000 residentes. Es conocida regionalmente por sus 34 lagos, de donde toma su nombre.
Sin embargo, en la industria de los servicios públicos, Waterford es conocido por su liderazgo y constante innovación en la administración del agua para consumo humano y residual. El departamento de obras públicas ha sido resaltado hace algunos años en un caso de estudio de Opto 22 y, una generación después, el departamento de obras públicas ha hecho otro proyecto insignia.
Con 580 km de tuberías de agua y 570 km de tubería sanitaria, la administración del agua no es tarea fácil en Waterford. El departamento opera y mantiene 19 pozos, 3 tanques de almacenamiento, 11 plantas de tratamiento y 63 estaciones de bombeo. Para mantener la operación invirtieron hace años en integrar aplicaciones básicas, incluyendo sistemas de información geográfica (GIS), sistemas de administración de activos (AMS), administración de contenido empresarial (ECM) y sistemas supervisorios de control y adquisición de datos (SCADA) todos ellos compartiendo información para mantener una operación impecable.
Este sistema demostró su valor con el paso de los años pero nada dura para siempre y en los últimos años, Russell Williams director de obras públicas y Frank Fisher, superintendente de ingeniería, iniciaron un proyecto para actualizar la infraestructura básica. Fue una oportunidad no solo de evitar obsolecencia si no mejorar la escalabilidad y la tolerancia a fallas. Ellos no sabían que a tres años de iniciar su proyecto Opto 22 lanzaría groov EPIC y el alcance de sus planes cambiaría.
Como menciona Russell «Asistimos a una conferencia en Chicago sobre el lanzamiento de EPIC (en 2018). Hablamos al respecto en el viaje de regreso y pensamos ‘Si esto hace lo que debe hacer, cambia la arquitectura de todo'». Ellos estaban particularmente intrigados con MQTT y la forma en que la realización de los reportes-por-excepción prometían mejorar la eficiencia y estabilidad de su infraestructura.
En un inicio, el sistema de Waterford utilizaba un programa de cuestionamiento (polling) para solicitar actualizaciones de una red de M4 RTU (Unidad remota de telemetría) de Opto 22 que se comunicaba a través de transmisores de radio frecuencia con licencia. Ya habían iniciado el reemplazo de estos equipos con controladores SNAP-PAC-S2 y modems industriales celulares con comunicación a través de un tunel privado de internet. Pero con MQTT en groov EPIC, descubrieron una mayor reducción en la complejidad del sistema. «Tenemos muchas estaciones de bombeo que permanecen apagadas gran parte del tiempo», explica Russell, «entonces ¿porqué transferir datos todo el tiempo?» y sin la dependencia de un sistema central de cuestionamiento, pueden eliminar un punto potencial de falla sistémica.
«Se veía tan simple, que teníamos nuestras dudas», recuerda Russell. Pero, intentando probar el concepto, Russell y Frank adquirieron tres EPICs para jugar con ellos durante el verano, y pronto tuvieron la evidencia disponible.
«Desconectamos un controlador y en milisegundos el sistema reportó la falla. Realmente es muy simple: cambia una variable en campo, aparece en el intermediario (broker) y después en mi teléfono celular.» dijo Frank.
«Es así de sencillo», confirma Russell.
Estación de bombeo antigua con los controladores M4 RTU de Opto 22
La estación de bombeo con los nuevos controladores EPIC de Opto 22
El nuevo sistema que han empezado a implementar aprovecha las características de conectividad de groov EPIC para mejorar la tolerancia a fallas aún más:
- Debido a que groov EPIC se puede comunicar directamente con sistemas basados en la nube, Waterford decidió alojar su intermediario de MQTT (Ignition de Inductive Automation) en los servicios web de Amazon (AWS).
- Cada EPIC utiliza un certificado SSL de seguridad para establecer una conexión segura con el intermediario a través de un modem celular configurado para bloquear cualquier tráfico que no proceda de una dirección IP confiable.
- Además, con las conexiones MQTT originadas desde el dispositivo, el contrafuegos del dispositivo groov EPIC puede estar cerrado por completo a cualquier conexión externa.
Con este principio, Waterford hizo otro cambio estructural que los coloca en la punta de administración de aguas municipales. Por ejemplo, su servidor MQTT de Ignition está alojado en un centro de datos de Ohio, USA pero sí sucede algún problema, en 30 minutos, Frank puede tener el sistema corriendo en otro servidor de un centro de datos en Oregon. Y con el tiempo, implementarán la redundancia completa del sistema. Mientras tanto, continúan corriendo el anterior sistema SCADA (con nuevo hardware) en paralelo desde las oficinas locales. Aún manejan una tercera parte del sistema y así continuarán hasta que hayan migrado por completo a Ignition.
Russell reconoce que Waterford es el líder en la transformación digital del sector público. «Estuve en un entrenamiento de FEMA (Agencia Federal de Manejo de Emergencias) recientemente, y estaban firmes sobre no tener una conexión a internet en un sistema SCADA», mencionó, «Pero todo lo que vemos se vuelve más seguro de lo que podríamos lograr desde nuestra oficina, porque se convierte a un edificio en el punto posible de falla.»
Con los datos llegando más rápido, y groov EPIC suministrando capacidad extra de manejo de datos, Russell y Frank esperan incrementar dramáticamente la conectividad del sistema. Al integrar información de los medidores domésticos, pueden ayudar a mantener balanceado el sistema de acuerdo a la demanda. Y si avanzamos a compartir información con otras agencias y ciudades vecinas, ven la posibilidad de crear un sistema de advertencia que mejore su reacción ante disturbios en el sistema.
Hasta el momento, el departamento ha convertido 36 estaciones de bombeo y 4 plantas de tratamiento de agua al nuevo sistema y más por venir en el 2021. Revisaremos en un futuro su avance y compartir su aprendizaje con el resto de la comunidad.
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