Sieker
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Die Regenwasserexperten

«Works, Run und Report level»

Zum Verständnis der dynamischen Kläranlagensimulation mit dem Programmsystem STOAT ist die Kenntnis der drei grundsätzlichen “Arbeitsebenen”:

  • Modellebene («Works level»)

  • Rechnerlaufebene («Run level»)

  • Berichtsebene («Report level»)

unverzichtbar. Die Aufteilung der Möglichkeiten zur Bearbeitung eines Modells bzw. eines Rechnerlaufs und zum Abrufen der Ergebnisse auf diese drei «Level» ist notwendig, um die Konsistenz der Simulationsergebnisse zu gewährleisten.

Modellebene

Die Modellebene öffnet sich nach dem Start des Programms, sie ist gleichsam die erste Arbeitsebene. Auf der Modellebene wird das Design eines Modells konfiguriert, also alles das abgebildet, was in der Realität “in Beton und Stahl” bereits vorhanden oder zu bauen geplant ist.

Wie beim Modellentwurf ausführlich erläutert, werden dabei Festlegungen getroffen und Einstellungen gewählt, die maßgeblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit der verschiedenen “Modellbausteine” haben, z.B.:

  • Anlagengeometrie (z.B. Beckenanzahl, Beckenvolumina)

  • Angaben zum Betriebsregime der Rücklauf- und Überschussschlammförderung

  • Wahl des mathematischen Modells

  • Anzahl von Schichten bei iterativ zu berechnenden Modellen

Diese Angaben finden unmittelbaren Eingang in die Berechnung, deshalb gilt:

Sobald Rechnerläufe mit dem Modell erstellt wurden, können Einstellungen auf der Modellebene – mit Ausnahme von Einstellungen, die keinen Einfluss auf die Leistung der “Modellbausteine” haben, wie z.B. deren Bezeichnung – nicht mehr geändert werden.

Dies wird verständlich, wenn man sich vor Augen hält, dass z.B. eine nachträgliche Vergrößerung oder Verkleinerung eines Belebungsbeckens das Ergebnis eines Rechnerlaufs ad absurdum führen würde.

Das heißt natürlich nicht, dass am Modell überhaupt gar keine Änderungen mehr gemacht werden dürfen. Selbstverständlich können Sie das Modell ändern, aber Sie müssen das neue Modell von den “alten” Rechnerläufen entkoppeln, indem Sie das geänderte Modell unter einem neuen Namen speichern. STOAT wird dies erzwingen, falls Sie es vergessen haben sollten.

Dieses wichtige Merkmal von STOAT sorgt dafür, dass die Konsistenz der Modelle, Rechnerläufe und Ergebnisse gewahrt bleibt.

Mit Betätigen des Buttons «OK» werden die Rahmenbedingungen für den Rechnerlauf definiert. Solange der Rechnerlauf noch nicht gestartet wurde, sind Änderungen dieser Einstellungen über → «Edit» → «Run» möglich.

Bevor der Rechnerlauf gestartet werden kann, müssen u.a. folgende Inputs übergeben werden:

  • Menge und Beschaffenheit der “Zuläufe” zum Modell

  • Abwasserfließwege, soweit sie nicht bereits durch das Modell selbst festgelegt sind (Einstellungen der «Splitter»)

  • “Betriebsweise” der “Modellbausteine”, z.B.

    • Rücklaufschlammförderung
    • Überschussschlammentnahme
    • Sauerstoffzufuhr zu den Belebungsbecken
    • Füllstände von Stapelbehältern
    • Dosierung von Chemikalien

  • Einstellungen und Eingriffe von Prozessleitsystemen und Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS)

  • Eingriffe des Betreiberpersonals

Die Vorbereitung eines Rechnerlaufs, d.h. die erforderliche Aufbereitung der o.g. Daten, nimmt in aller Regel etliche Manntage in Anspruch (vgl. Arbeitsschritte bis zum gut kalibrierten Modell). Der Rechnerlauf selbst dauert i.d.R. nur wenige Minuten. Wie lange genau, hängt nicht nur von der Computerleistung, sondern auch von der Größe und Komplexität des Modells, der Dauer der Simulationsperiode, dem gewählten Zeitintervall zur Berechnung und zur Ausgabe der Ergebnisse, den verwendeten Modellbausteinen, den ausgewählten Modellen usw. ab. Bei einem überschaubaren Modell wie STOAT Modell, Beispiel “Zusätzlicher Abwasserstrom” und einer Computerleistung heutigen Standards dauert z.B. ein Rechnerlauf für eine Simulationsperiode von 6 Monaten und einem gewählten Zeitintervall von 1h nur 2 bis 5 Minuten.

Bereits während des Rechnerlaufs können Sie sich wichtige Ergebnisse anzeigen lassen.

Ist ein Rechnerlauf abgeschlossen, können Sie weder an dessen Einstellungen noch Ergebnissen etwas ändern. Um die Auswirkungen neuer Einstellungen zu überprüfen, müssen Sie den “alten” Rechnerlauf mit den veränderten Einstellungen wiederholen.

Berichtsebene («Report level»)

Ist ein Rechnerlauf abgeschlossen, stehen Ihnen sämtliche Ergebnisse auf der Berichtsebene abrufbereit zur Verfügung. STOAT bietet hierfür eine ganze Reihe verschiedener Werkzeuge und Formate, die wichtigsten sind:

  • Zeitreihe der Ergebnisse in 2D

  • Zeitreihe der Ergebnisse in 3D (nur verfügbar für Prozesse, die mindestens 2 Stufen aufweisen)

  • Sankey-Diagramme, für Abwasservolumenstrom, Konzentration oder Stofffracht

  • Massenbilanzen, für Konzentration und Stofffracht 

Falls Sie sich Ergebnisse früherer Simulationen ansehen möchten, müssen Sie zunächst das entsprechende Modell aufrufen und den gewünschten Rechnerlauf öffnen.

Nach Auswahl der darzustellenden Parameter können Sie aus folgenden Möglichkeiten der Ergebnisanzeige wählen:

  • Grafik (ohne weitere Informationen)

  • Daten als Zeitreihe

  • Zusammenfassende Statistik

  • Grafik und zusammenfassende Statistik

  • Zeitreihe und zusammenfassende Statistik

Ein Beispiel für die Ergebnisanzeige als Grafik mit zusammenfassender Statistik wird in der folgenden Abbildung dargestellt.

Die Darstellung kann später umfassend an die jeweiligen Bedürfnisse angepasst werden. Sollten externe Programme für die Ergebnisdarstellung bevorzugt werden, können sämtliche Zeitreihen über „Timeseries data“ tabellarisch dargestellt und zur weiteren Verarbeitung exportiert werden.

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Autor
Dr. Olaf Sterger
Dipl.-Ing. Franklin Lindow
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