التوائم الرقمية لإمدادات المياه المتقطعة

في الوقت الحاضر ، التوائم الرقمية هي السائدة. تعمل تقنيات مثل أجهزة الاستشعار وتحليلات البيانات الضخمة والحوسبة السحابية على تشغيل جيل جديد من أصول المياه المتصلة بإنترنت الأشياء ، وحتى البنية التحتية للمدينة.

تعد Digital Twins بحل المشكلات المعقدة لقطاع المياه من خلال تحسين العمليات وزيادة الإنتاجية وتقليل المخاطر وتحسين الكفاءات التشغيلية والأداء الكلي. بالإضافة إلى ذلك ، من خلال تعزيز عملية صنع القرار باستخدام الأتمتة للتنبؤ بالنتائج في مجموعة من السياقات.

في الواقع ، ومع ذلك ، هناك العديد من التحديات عندما يتعلق الأمر بإدارة المياه وإدارة التوائم الرقمية. على سبيل المثال ، تحديد وإدارة البيانات للمنتج على طول دورة حياة المنتج ، وإنشاء نماذج محاكاة في أنظمة تكنولوجيا المعلومات المختلفة ، وإدارة كميات هائلة من البيانات.

يدعو هدف الأمم المتحدة من أهداف التنمية المستدامة (SDG) 6.1 إلى حصول الجميع على مياه الشرب المأمونة والميسورة التكلفة للجميع. لتحقيق الهدف 6.1 من أهداف التنمية المستدامة بشأن خدمة المياه “المدارة بأمان” ، من بين أمور أخرى ، يجب أن تكون المياه “متاحة عند الحاجة“. وبالمثل، تنص صياغة الأمم المتحدة للقرار 64/292 بشأن حق الإنسان في المياه على أن إمدادات المياه يجب أن تكون “كافية ومستمرة للاستخدامات الشخصية والمنزلية“.

ما هي إمدادات المياه المتقطعة؟

إمدادات المياه المتقطعة (IWS) هي خدمة إمدادات المياه عبر الأنابيب التي توفر المياه للناس لمدة تقل عن 24 ساعة كاملة من اليوم ، ويتم استخدامها عندما تكون الإمدادات المتاحة وقدرة نظام إمدادات المياه ضعيفة للغاية. هذه الأنظمة منتشرة على نطاق واسع في العديد من البلدان ، وتؤثر على ما يصل إلى 1.2 مليار شخص حول العالم.

يطرح انتشار واستمرار إمدادات المياه المتقطعة هذه أسئلة مهمة حول قدرة IWS على تلبية الهدف 6 من أهداف التنمية المستدامة وحق الإنسان في المياه. تتطلب الإجابة على مثل هذا السؤال إطارا لفهم أسباب IWS.

يمكن أن يكون سبب IWS مجموعة من العوامل كما هو موضح في الشكل أدناه ، بما في ذلك ندرة المياه ، وتطوير نظام يتجاوز معايير التصميم الأولية والقدرات ، وضعف الحوكمة ، وسلوك المستخدم. بعض المغالطات الشائعة بين مديري المرافق هي أن الضغط في النظام يسبب البلى على الأنابيب ، وتوفر أنظمة المياه توزيعا عادلا ، وأن IWS يمكن أن توفر المزيد من الوقت للصيانة والإصلاحات.

الأسباب الرئيسية لإمدادات المياه المتقطعة ، Aboelnga 2019

تعقيدات نمذجة إمدادات المياه المتقطعة

مع إمدادات المياه المتقطعة ، يجب أن تكون قدرات الضخ أعلى بكثير ، وتعمل بشكل مستمر تقريبا بمعدل مرتفع. ويلزم أيضا توسيع سعات التخزين. هذا يمكن أن يؤدي إلى دوامة هبوطية ، حيث أن إدارة النظام صعبة للغاية ، في حين أن استعداد العملاء للدفع منخفض. يلتزم المستهلكون بجمع أكبر قدر ممكن من المياه خلال ساعات الإمداد المحدودة.

يختلف الطلب على المياه تماما عن إمدادات المياه المستمرة ، حيث لا يعتمد على مفاهيم الاختلافات النهارية في الطلب ، بل على الحد الأقصى لكمية المياه التي يمكن جمعها خلال ساعات العرض.

النماذج الهيدروليكية هي أدوات قوية جدا لدعم القرار للإدارة الفعالة لشبكات توزيع المياه. ومع ذلك ، فإن نمذجة أنظمة IWS معقدة بطبيعتها لأن هذه الأنظمة ليست مضغوطة بالكامل ، ولها ساعات محدودة لإمدادات المياه يوميا ، وتحتوي على العديد من نقاط الطويق ووصلات خزان السقف. إن التفريغ البديل وإعادة تعبئة خطوط أنابيب المياه يجعل من الصعب تطبيق النماذج الهيدروليكية القياسية أيضا.

حسن أبو النغا في QTalk حول إدارة المياه في الشرق الأوسط وشمال أفريقيا

كيف يمكن لأنظمة إمدادات المياه المتقطعة الاستفادة من التوائم الرقمية

يمكن أن تلعب النماذج الهيدروليكية ومراقبة جودة المياه دورا مهما في تشخيص أنظمة IWS واتخاذ قرارات مستنيرة وتقديم إرشادات لمتخصصي المياه حول أفضل السبل لتحسين الخدمة وجودة المياه.

تشمل عمليات المحاكاة الأكثر تقدما ل IWS عملية ملء الأنابيب في بداية التوريد. مع Digital Twins ، يمكن أن يكون النموذج الهيدروليكي قويا بما يكفي لتصور ضغط الإمداد ومدته ومعدل التسرب واستهلاك المياه. كما يوضح كيف يختلف سلوك IWS بشكل ملحوظ عندما يتلقى الناس المياه ، مما يساعدنا على فهم سبب وجود الأنظمة واستمرارها.

لتسهيل هذا التحول في قطاع المياه ، يمكن أن تساعد المياه الرقمية في تحويل إمدادات المياه المتقطعة إلى إمدادات 24/7 من خلال نظام من عقد الاستشعار اللاسلكية. وهذا يعني أنه يمكنك نمذجة البيانات الهيدروليكية باستمرار، مثل الضغط ومعدل التدفق، ونقلها إلى الخوادم المستندة إلى السحابة لمعالجتها وأرشفتها. بعد ذلك ، يتم دمج تدفقات البيانات من عقد المستشعر في نظام فرعي للنمذجة الهيدروليكية عبر الإنترنت مسؤول عن التقدير والتنبؤ عبر الإنترنت بالحالة الهيدروليكية لنظام توزيع المياه. هذا يسمح لك بالتخطيط قبل 24 ساعة.

اقرأ المقالات أدناه إذا كنت مهتما بمعرفة المزيد حول كيف يمكن لتقنية Digital Twin مساعدة المرافق على تحسين شبكتها.