Datenbanken mit fehlertoleranten Servern abgesichert Hochverfügbarkeit bei den Wasserwerken Düsseldorf

Redakteur: Gerald Viola

Die Stadtwerke Düsseldorf haben in zwei Leitwarten ihrer drei Wasserwerke die Verfügbarkeit der Datenbanken mit fehlertoleranten Servern von Stratus abgesichert. Die vollständig redundant ausgelegten Server benötigen keine Administration und können damit auch an Standorten ohne IT-Fachpersonal eingesetzt werden.

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Filteranlagen im Wasserwerk Am Staad der Stadtwerke Düsseldorf
Filteranlagen im Wasserwerk Am Staad der Stadtwerke Düsseldorf
(Foto: Stadtwerke Düsseldorf)

Luftaufnahme des Wasserwerks Holthausen der Stadtwerke Düsseldorf
Luftaufnahme des Wasserwerks Holthausen der Stadtwerke Düsseldorf
(Foto: Stadtwerke Düsseldorf)
Um eine hohe Qualität des Trinkwassers sicherzustellen und die benötigten Mengen entsprechend dem Bedarf zu den Verbrauchern zu bringen, betreiben die Wasserwerke Düsseldorf in ihren drei Wasserwerken in Düsseldorf Flehe, Am Staad und Holthausen umfangreiche technische Anlagen wie Brunnen, Aufbereitungsanlagen, mehrere Hochbehälter sowie Druckerhöhungs- und -minderungsanlagen.

In den 90er Jahren haben die Wasserwerke Düsseldorf ihre Anlagen mit Speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) automatisiert. Die Systeme werden durch ein Netz von Mess­einrichtungen mit etwa 40.000 Datenpunkten kontrolliert. Damit lassen sich beispielsweise über Abweichungen des Wasserdrucks vom Sollwert rechtzeitig Leckagen im Verteilungsnetz lokalisieren.

Die Informationen der Mess- und Steuereinrichtungen laufen in den Leitwarten der drei Wasserwerke zusammen. Hier erfolgt die Abstimmung der Systeme sowie die zentrale Datensammlung und -archivierung, denn die Daten müssen natürlich auch revisionssicher aufbewahrt werden.

Die Leitwarten verfügen über ein IT-gestütztes SCADA-Leitsystem (Supervisory Control and Data Acquisition), das die Informationen zusammenführt, in einem grafischen System darstellt und schnelle Eingriffe durch das Bedienungspersonal erlaubt.

Da mit diesem System ein vollautomatischer Betrieb möglich ist, beschränken sich dessen Tätigkeiten im Normalfall auf die Überwachung der Prozesse.

Während die bestehenden Server über ein Cold Standby abgesichert sind, wurden zwei Datenbankserver und der zentrale Domänencontroller durch die fehlertoleranten Server von Stratus abgelöst.

„Wir sind bei der Verfügbarkeit wirklich gut aufgestellt“

Diese Systeme verfügen über eine komplett redundante Hardware in einer physischen Maschine. Die betriebswichtigen Komponenten – CPU, RAM, I/O-Einheit und Festplatten – sind doppelt vorhanden und arbeiten im Betrieb völlig synchron. Sollte an einer Komponente eine Störung auftreten, so führt die jeweilige Partnerkomponente die laufenden Operationen ohne jede Unterbrechung weiter. Es entstehen in diesem Fall weder Datenverluste noch ist ein Neustart der Anwendungen erforderlich. Auch der Austausch eines Bauteils kann im laufenden Betrieb erfolgen, anschließend synchronisiert sich das System automatisch. Im Störungsfall ist also keinerlei Eingriff seitens eines Administrators erforderlich.

Demgegenüber erfordern Cluster-Systeme, neben der komplexeren Implementierung, insbesondere einen größeren Aufwand für die Administration. „Wir haben uns Cluster-Systeme auch angeschaut, aber nicht lange“, erklärt Heiko Jepp, Gruppenleiter im Bereich Wassertechnik bei den Stadtwerken Düsseldorf. Es war schnell klar, dass das keine akzeptable Lösung gewesen wäre.“

Für die ftServer sprach außerdem, dass sie keine Anpassungen in der Anwendungssoftware benötigen, da sich die redundanten Komponenten wie ein einziges System verhalten, während Applikationen in Cluster-Umgebungen in der Regel angepasst werden müssen. Die Wasserwerke konnten also die Prozessdaten-Software von Wonderware ohne Änderungen weiter verwenden.

„Dass wir bei einem ftServer anders als im Cluster immer auch nur eine Lizenz benötigen, ist ein sehr angenehmer Effekt der Hochverfügbarkeit“, erläutert Jepp.

„Die höheren Anschaffungskosten eines fehlertoleranten Systems werden dadurch wieder ausgeglichen, sodass beide Alternativen unter Kostenaspekten gleichauf liegen. Insofern war für uns letztlich die höhere Verfügbarkeit und die einfache Administration ausschlaggebend für die Entscheidung zugunsten der ftServer.“

Ab Sommer 2011 wurde in zwei Wasserwerken der Düsseldorfer Stadtwerke jeweils ein Stratus-ftServer installiert. Auf diesen Systemen werden die Datenbanken der Prozessdaten betrieben, die die Daten im Versorgungsgebiet entgegennehmen und speichern. Ein dritter Stratus-ftServer ersetzte den zentralen Domänencontroller. Die SCADA-Anwendungen selber laufen weiter auf nicht redundanten Windows-Clients.

Die drei ftServer haben sich seit dem Start des Produktivbetriebs im Herbst 2011 bestens bewährt. Dass bei einem fehlertoleranten System keine Ausfälle zu verzeichnen waren, ist eigentlich schon keiner Erwähnung mehr wert, wichtiger ist vielleicht ein anderer Aspekt, auf den Jepp hinweist:

„Es ist ein gutes Gefühl zu wissen, dass man sich um die Datenhaltung keine Sorgen mehr machen muss. Wir sind seither bei der Verfügbarkeit wirklich gut aufgestellt.“ Dr. Rainer Doh

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