Hassan Aboelnga
Heutzutage sind digitale Zwillinge Mainstream. Technologien wie Sensoren, Big-Data-Analysen und Cloud-Computing ermöglichen eine neue Generation von IoT-verbundenen Wasseranlagen und sogar die städtische Infrastruktur.
Digitale Zwillinge versprechen, die komplexen Probleme des Wassersektors zu lösen, indem sie Prozesse verbessern, die Produktivität steigern, Risiken minimieren und die betriebliche Effizienz und Gesamtleistung optimieren. Darüber hinaus durch die Verbesserung der Entscheidungsfindung durch Automatisierung zur Vorhersage von Ergebnissen in einer Reihe von Kontexten.
In der Realität gibt es jedoch zahlreiche Herausforderungen, wenn es um das Wassermanagement und das Management von Digital Twins geht. Zum Beispiel die Identifizierung und das Datenmanagement des Produkts entlang des Produktlebenszyklus, die Erstellung von Simulationsmodellen in verschiedenen IT-Systemen und das Management riesiger Datenmengen.
Das Sustainable Development Goal (SDG) 6.1 der Vereinten Nationen (UN) fordert einen universellen und gerechten Zugang zu sicherem und bezahlbarem Trinkwasser für alle. Um unter anderem das SDG 6.1 zur „sicher geführten“ Wasserversorgung zu erreichen, muss Wasser „bei Bedarf zur Verfügung stehen„. In ähnlicher Weise schreibt die UN-Formulierung der Resolution 64/292 über das Menschenrecht auf Wasser vor, dass die Wasserversorgung „ausreichend und kontinuierlich für den persönlichen und häuslichen Gebrauch“ sein sollte.
Was sind intermittierende Wasserversorgungen?
Intermittent Water Supply (IWS) ist ein Wasserversorgungsdienst, der die Menschen weniger als die vollen 24 Stunden am Tag mit Wasser versorgt und verwendet wird, wenn die verfügbare Versorgung und Kapazität des Wasserversorgungssystems zu schwach sind. Solche Systeme sind in vielen Ländern weit verbreitet und betreffen bis zu 1,2 Milliarden Menschen auf der ganzen Welt.
Die Prävalenz und Persistenz dieser intermittierenden Wasserversorgung wirft wichtige Fragen über die Fähigkeit von IWS auf, das SDG 6 und ein Menschenrecht auf Wasser zu erfüllen. Die Beantwortung einer solchen Frage erfordert einen Rahmen, um die Ursachen von IWS zu verstehen.
IWS kann durch eine Reihe von Faktoren verursacht werden, wie in der folgenden Abbildung gezeigt, einschließlich Wasserknappheit, Entwicklung eines Systems über seine ursprünglichen Designparameter und -kapazitäten hinaus, schwache Governance und Benutzerverhalten. Einige häufige Irrtümer unter Versorgungsmanagern sind, dass Druck im System Verschleiß an den Rohren verursacht, Wassersysteme eine gerechte Verteilung bieten und dass IWS mehr Zeit für Wartung und Reparaturen bieten kann.
Hauptursachen für intermittierende Wasserversorgung, Aboelnga 2019
Komplexität der Modellierung intermittierender Wasserversorgungen
Bei intermittierenden Wasservorräten müssen die Pumpleistungen viel höher sein und fast kontinuierlich mit einer hohen Rate laufen. Auch die Lagerkapazitäten müssen ausgebaut werden. Dies kann zu einer Abwärtsspirale führen, da die Verwaltung des Systems äußerst schwierig ist, während die Zahlungsbereitschaft der Kunden gering ist. Die Verbraucher sind verpflichtet, während der begrenzten Versorgungszeiten so viel Wasser wie möglich zu sammeln.
Die Nachfrage nach Wasser unterscheidet sich völlig von einer kontinuierlichen Wasserversorgung, bei der sie nicht auf den Vorstellungen von täglichen Schwankungen des Bedarfs basiert, sondern auf der maximalen Wassermenge, die während der Versorgungszeiten gesammelt werden kann.
Hydraulische Modelle sind sehr leistungsfähige Entscheidungshilfen für ein effektives Management von Wasserverteilungsnetzen. Die Modellierung von IWS-Systemen ist jedoch von Natur aus komplex, da diese Systeme nicht vollständig unter Druck stehen, nur über begrenzte Wasserversorgungsstunden pro Tag verfügen und viele Aderendhülsenpunkte und Dachtankanschlüsse enthalten. Die abwechselnde Entleerung und Wiederbefüllung von Wasserleitungen macht es schwierig, auch die Standard-Hydraulikmodelle anzuwenden.
Hassan Aboelnga in einem QTalk zum Thema Wassermanagement im Nahen Osten und Nordafrika
Wie intermittierende Wasserversorgungssysteme von digitalen Zwillingen profitieren können
Hydraulik- und Wasserqualitätsüberwachungsmodelle können eine wichtige Rolle bei der Diagnose von IWS-Systemen spielen, fundierte Entscheidungen treffen und Wasserfachleuten Anleitungen geben, wie sie den Service und die Wasserqualität am besten verbessern können.
Fortgeschrittenere Simulationen von IWS umfassen den Prozess der Rohrfüllung zu Beginn der Versorgung. Mit Digital Twins kann das hydraulische Modell auch robust genug sein, um den Versorgungsdruck, die Dauer, die Leckrate und den Wasserverbrauch zu visualisieren. Es zeigt auch, wie sich das Verhalten des IWS merklich ändert, wenn Menschen das Wasser erhalten, und hilft uns zu verstehen, warum die Systeme existieren und bestehen.
Um diese Transformation des Wassersektors zu erleichtern, kann digitales Wasser dazu beitragen, intermittierende Wasservorräte durch ein System drahtloser Sensorknoten in eine 24/7-Versorgung umzuwandeln. Dies bedeutet, dass Sie hydraulische Daten wie Druck und Durchfluss kontinuierlich modellieren und zur Verarbeitung und Archivierung an Cloud-basierte Server übertragen können. Anschließend werden die Datenströme von den Sensorknoten in ein hydraulisches Online-Modellierungssubsystem integriert, das für die Online-Schätzung und Vorhersage des hydraulischen Zustands des Wasserverteilungssystems verantwortlich ist. Auf diese Weise können Sie 24 Stunden im Voraus planen.
Lesen Sie die folgenden Artikel, wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, wie die Digital Twin-Technologie Versorgungsunternehmen bei der Optimierung ihres Netzwerks unterstützen kann.
