BKW Energie

Des communications de données résilientes garantissent une protection fiable contre les inondations en Suisse

La technologie de mise en réseau industrielle aide AWA à réguler de manière fiable les niveaux d'eau de trois lacs dans le canton de Berne

Application: Coeur de réseau multi redondant pour système de régulation de l'eau
Lieu: Suisse
Intégrateur de système: BKW Energie
Client final: AWA (Office des eaux et des déchets du canton de Berne en Suisse)
Produits: RedFox Rack, Lynx, routeur MRD 4G, routeur VDSL

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Les conditions météorologiques extrêmes deviennent de plus en plus courantes dans le monde entier, faisant des inondations une menace croissante. Les mesures de protection contre les inondations ont traditionnellement été basées sur des équipements mécaniques, mais une technologie d’automatisation innovante peut désormais être utilisée pour mieux protéger les personnes et l’environnement local. AWA - l’Office de l’eau et des déchets du canton de Berne - utilise cette technologie de pointe pour réguler les niveaux d’eau des lacs de Brienz, Thone et de Bienne, 24 heures sur 24, 365 jours par an.

«La réglementation du niveau d'eau doit protéger les personnes contre les inondations et prévenir les dommages, idéalement de manière économiquement justifiable», a déclaré le Dr Bernhard Wehren, responsable de la réglementation maritime chez AWA. «Certaines de nos opérations de contrôle importantes sont particulièrement critiques, mais jusqu'à récemment, nous nous sommes appuyés sur des enregistreurs de données qui n'envoyaient que les différentes mesures nécessaires toutes les quelques heures environ. Maintenant, grâce à la nouvelle technologie de pointe que nous avons mise en œuvre, cela se fait en temps réel. Il est donc très important que la technologie de communication de données prenne en charge cette fonctionnalité en répondant de manière fiable à tous les défis et à toutes les exigences de notre infrastructure de communication unique et cruciale. "

Modernisation des installations

Afin de contribuer à la protection la plus fiable contre les inondations, AWA a décidé de moderniser ses installations de régulation de l'eau des lacs, comprenant quatre écluses historiques, le grand barrage du port intérieur de Bruggweir et la centrale hydroélectrique associée, ainsi qu'un tunnel de secours. En raison de la demande croissante pour la disponibilité de davantage de données, AWA a également décidé de moderniser toutes les stations de mesure avec une technologie de pointe. Les stations de mesure jouent un rôle crucial dans la régulation des niveaux d'eau dans les lacs.

Lors de l'élaboration d'un plan de modernisation de l'équipement, une grande attention a été portée à la fois à la sécurité opérationnelle et à la redondance des systèmes. Il était nécessaire de remédier à l'ingénierie électrique obsolète du port de Brugg. Cela inclurait la conversion de tous les disques existants et le renouvellement de l'approvisionnement en énergie, d'une grande partie du câblage et des éléments de contrôle et de surveillance des cinq barrages. La réglementation et la technologie de contrôle devaient également faire l’objet d’une attention particulière. Une redondance était nécessaire non seulement en cas de panne d'un appareil ou de rupture de ligne, mais également en cas de perturbation de la communication, telle qu'une interruption de la connexion Internet.

BKW Energie AG a été nommé prestataire de services techniques. Après un examen approfondi de sociétés de technologies de communication de données adaptées, ils ont choisi Westermo pour fournir ses solutions de réseau robustes au projet.

Performances de communication rapides

«Le choix des produits Westermo a été crucial: leurs produits respectaient nos normes et exigences élevées pour le projet. Cela comprenait des performances de communication rapides, des ports de routage multiples par appareil, des périodes MTBF élevées, des plages de température étendues et une très faible consommation d'énergie », a déclaré Rénald Marmet, ingénieur de projet chez BKW Energie. «Un autre facteur était le fonctionnement et le paramétrage du matériel réseau via le système d'exploitation WeOS. En outre, la fonctionnalité de mise à jour extrêmement efficace et rapide fournie par le logiciel de gestion de réseau WeConfig, qui permet la configuration et la gestion centralisées de tous les appareils Westermo. ”

Le réseau de contrôle principal comprend le centre de contrôle AWA situé dans la capitale, Berne, ainsi que d'autres centres de contrôle aux points d'eau, à Thoune et à Interlaken, chacun disposant d'un serveur SCADA et d'un contrôleur redondant. Les centres de contrôle se connectent à 29 sous-stations (points de mesure). Huit clients SCADA accèdent à ces serveurs. Il existe également un serveur SCADA situé dans la centrale hydroélectrique, qui permet aux employés de BKW d’y accéder. La centrale hydroélectrique est surveillée par le centre de contrôle de BKW à Mühleberg.

La technologie de réseau Westermo permet de transférer toutes les données en temps réel entre les sites participants. En cas d'urgence, cela permet aux responsables de prendre immédiatement les mesures appropriées pour assurer la meilleure protection possible contre les inondations. En outre, la maintenance et les mises à jour logicielles de tous les périphériques réseau Westermo installés peuvent être effectuées facilement et rapidement en quelques clics de souris.

Au total, Westermo a fourni trente Switches Routeurs au format Rack industriel RFIR-227, vingt-sept routeurs VDSL, vingt-cinq routeurs mobiles MRD-455 4G, trente-cinq Switches Ethernet administrés Lynx 210-F2G avec capacité de routage, trente-six Switches Ethernet Industriel L110 -F2G de couche 2, et plus de 80 coupleurs fibres optiques SFP 100 Mbps et 1 Gbps via des fibres multimodes et monomodes pour des distances allant jusqu'à 80 km.

Une redondance réseau optimisée

Les trois centres de contrôle disposent tous de deux routeurs de pare-feu les connectant aux fournisseurs Internet et leur permettant de recevoir ou de configurer les tunnels IPsec et OpenVPN. Deux contrôleurs Siemens Simatic S7-400 redondants sont également installés dans une zone démilitarisée (DMZ) et un serveur WinCC SCADA connecté au réseau local. La station AWADA SCADA a la même conception, mais sans la fonctionnalité de contrôle.

BKW a veillé non seulement à créer une redondance du réseau, mais également à définir des itinéraires redondants vers les fournisseurs Internet. Les routeurs VDSL utilisent le fournisseur de services Swisscom et les routeurs de radiocommunications mobiles MRD-455 4G sont équipés de cartes SIM de Sunrise. Le cœur du réseau principal, à savoir les trois centres de contrôle et le centre de contrôle AWA, est relié par des tunnels IPsec-VPN et par GRE (Generic Routing Encapsulation) et constitue le cœur de l’automatisation via la technologie OSPF (Open Shortest Path First).

Il en résulte que même en cas de défaillance simultanée de la connexion à un fournisseur d’accès Internet situé à un emplacement et à l’autre fournisseur d’une autre station, la défaillance totale d’un fournisseur, la communication entre tous les centres, les stations distantes connectées et l’accès distant par BKW ou AWA est encore possible.

Pour plus de sécurité, les zones externes sont segmentées. Les techniciens de maintenance peuvent se connecter aux centres de contrôle via un tunnel OpenVPN et avoir accès à toutes les stations de mesure du réseau.

Il existe deux types de stations de mesure. La station à haute disponibilité est constituée de deux réseaux complètement distincts. Chaque automate est installé «derrière» un appareil Westermo Lynx 210, qui sert de pare-feu et établit la connexion au centre de contrôle via un tunnel OpenVPN. L'accès Internet redondant est fourni via un routeur VDSL connecté à Swisscom ou un MRD-455 avec Sunrise comme fournisseur. Une station «standard» ne possède qu’un seul automate avec un Lynx 210 faisant office de routeur pare-feu et construisant les tunnels VPN en parallèle via les deux routeurs Internet.

Exigences de sécurité

Outre la redondance du réseau, la sécurité faisait également partie des exigences visant à garantir une disponibilité élevée des communications. Le réseau mis en œuvre par BKW et Westermo assure la sécurité nécessaire conformément aux recommandations du livre blanc BDEW et de la norme IEC-62443. Les stations éloignées forment non seulement leur propre zone, mais d'autres zones sont également segmentées si nécessaire. Le réseau des serveurs SCADA dans les centres de contrôle est également découplé du réseau principal à l'aide de deux routeurs VRRP.

Le système de défense contre les inondations possède désormais l'un des systèmes de communication de données les plus modernes de Suisse. Dr. Bernhard Wehren a expliqué: «La protection contre les inondations doit être garantie à tout moment. Selon la situation météorologique ou hydrologique, la disponibilité des valeurs de mesure requises est essentielle. Parce que l'accès aux stations de mesure dans les grandes régions du canton prend généralement beaucoup de temps, les pannes de périphériques réseau et les interruptions de communication doivent être minimisées. Il est donc extrêmement important que tous les composants de nos systèmes de communication respectent les normes les plus strictes, offrent une fiabilité extrême et puissent être mis à niveau pour répondre aux nouvelles exigences ”

«Nous avons pu simplifier les processus, les rendre sécurisés, redondants et transparents pour le service d'ingénierie via des connexions VPN. Cela contribue de manière significative à la maintenance simple, sûre et efficace du système », a déclaré Rénald Marmet. «Grâce à la coopération étendue avec les ingénieurs réseau de Westermo, nous avons pu créer la solution idéale qui répond à toutes les exigences et a été livrée à temps. Les technologies de réseau fiables de Westermo ont permis à AWA et à BKW de créer des solutions de communication de données individuelles pour les applications industrielles critiques, tout en fournissant des applications évolutives et évolutives. La solution offre également à tous les participants un degré élevé de sécurité des investissements. ”