VTT:lle turvesuon virtausmittausjärjestelmät ja seurantapalvelut

Nuttakaivo Raatteikonsuolla. Turvesoiden vesistövaikutuksia seurataan ja tutkitaan paljon. VTT on selvittänyt keväästä 2014 lähtien Keski-Suomessa sijaitsevan tutkimussuon kuormitusta alapuoliseen vesistöön sekä sitä millä tavoin päästöjä voidaan alentaa. Masinotek on toimittanut tutkimushanketta varten VTT:lle automaattiset virtausmittauslaitteet sekä EMMI-ympäristöseurantajärjestelmän.

Tutkimushankeessa VTT selvittää turvetuotannon vesistöpäästöjä sekä keinoja näiden vähentämiseen. Hankkeen tavoitteena on ennen kaikkea selvittää miten ns. pintavalutuskentällä voidaan vähentää kiintoaineen ja ravinteiden määrää. Olennainen asia vesistöpäästöjen seurannassa on tietää tarkasti kuinka paljon vettä suolta virtaa alapuoliseen vesistöön. Jos virtaamaa pystytään mittaamaan jatkuvatoimisesti, niin yleensä riittävän tarkka kokonaiskuormitustieto saadaan sitten ottamalla säännöllisin väliajoin ravinne ja kiintoainenäytteet sekä suhteuttamalla näiden laborarotioanalyysitulokset kunkin näytteenottojakson keskimääräiseen virtaamaan.

Ruiskutuskoe Raatteikonsuolla. Masinotekin toimituskokonaisuus VTT:lle käsittää sekä virtausmittauslaitteistojen määrityksen, asennuksen ja tietojärjestelmäkytkennät että Internet-pohjaisen EMMI-ympäristöseurantajärjestelmän toimituksen. Koska tutkimushankkeessa seurantaa tehdään vain kevään ja skysyn välisenä aikana, päätyi VTT laitehankinnan sijasta vuokraamaan mittalaitteet Masinotekilta. Näin myös laitteiden huolto- ja seurantavastuu sisältyy Masinotekin toimitukseen. Virtausmittauslaitteistoksi valittiin sveitsiläisen Keller AG:n loggerit ja kapasitiiviset paineanturit. Samaa loggerityyppiä Masinotek on toimittanut useille suomalaisille vesilaitoksille ja viranomaisille niin pohjavesien kuin merivedenkin pinnankorkeusseurantaan että myös virtausmittauksiin.

Kellerin GSM2-loggeri toimii pitkäikäisellä paristolla ja pystyy lähettämään mittaustiedot GRPS- tai 3G-verkon kautta taustajärjestelmään. Mittausanturiksi valittiin kapasitiivinen paineanturi, jossa ilmanpaineen kompensointi tehdään erillisellä ilmaletkulla hydrostaattista veden painetta mittaavan kalvon toiselle puolelle. Tällaisen ilmanpainekompensoinnin etuna on erittäin tarkka mittaus, sillä näin toimien vältetään pienetkin virheet, joita kaksi erillistä paineanturia voisivat aiheuttaa. Etenkin virtaamamittauksissa käytettävässä V-patomittauksessa on tärkeää, että painemittaus on hyvin tarkka.

Tuloksien vertailua EMMIn graafisilla kuvaajilla. Masinotek asensi mittauslaitteistot tutkimussoilla sijaitseviin mittakaivoihin. Painearvojen tallennuksesta ja lähettämisestä vastaavat loggerit asetettiin mittaamaan veden pinnankorkeutta 15 minuutin välein ja lähettämään tiedot taustajärjestelmään kaksi kertaa vuorokaudessa. Lähetystoimintona käytettiin FTP-tiedonsiirtoa Masinotekin tuotantopalveluihin. Palvelinpäässä tiedot puretaan Masinotekin koodaamalla Keller-lib -ohjelmistokomponentilla, joka pystyy avamaan Kellerin loggerin lähettämien viestien sisällöt. Mitaustietojen tarkastelua ja tallennusta varten pystytettiin VTT:lle oma EMMI-palvelu, jonne mittaustiedot ohjattiin. Asennusvaiheessa mitattiin myös paikallisesti saatavilla olleet GPRS-kenttävoimakkuudet ja koska tutkimussoiden sijainti oli kohtuullisen syrjäinen, jouduttiin loggerit varustamaan Masinotekin toimesta myös erillisillä ympärisäteilevillä lisäantenneilla.

EMMI-ympäristöseurantajärjestelmä pystyy keräämään mittaustietoja yhtä aikaa useista erilaisista rajapinnoista. VTT:n hankeesssa tiedot kerättiin ns. raakadatana eli paine- ja lämpötilatietoina. EMMIn Johdettujen tulosten -komponenttiin koodattiin V-patolaskennan yleiset virtaamamitausalgoritmit, jolloin käyttäjä pääsee jatkuvatoimisesti näkemään sekä virtaaman että myös tarvittaessa suolta tulleen raakadatan. EMMIn käyttöliittymissä voidaan raakadataa vielä käsitellä sekä poistaa mahdollisia virheellisiä mittaustuloksia, sillä esimerkiksi liian pienistä pinnankorkeusarvoista ei V-patomittauksella saada riittävän tarkkaa virtausmittaustulosta. EMMI datakäsittelyominaisuuksiin kuuluu myös se, että järjestelmä ylläpitää tiedot versiohallinnassaan myös muutetuista ja poistetuista mittaustuloksista. Näin etenkin tutkimustyössä voidaan aina tarvittaessa palata myös jo poistettuihin tai muutettuihin mittausarvoihin takaisin. Yhtenä johdettujen arvojen mittaustuloksena koodattiin EMMIin myös algoritmit, joilla voidaan verrata samoilla aikaleimoilla kahden eri suopisteen virtaamamittauksen tuloksia keskenään.

Lue lisää aiheesta: emmi virtausmittaus paineanturi ympäristöseuranta turvesuo jatkuvatoiminen mittausasema