Qatium
都市人口の増加、資源の大量消費、老朽化したインフラ、気候変動、複雑な配水システムなど、これらは都市経営の人々が持続可能性と効率性の取り組みを再考することを余儀なくされるいくつかの問題にすぎません。 それぞれの根底にあるのは、きれいな水の管理の問題と、複合的な問題に直面して水道事業者が情報に基づいた意思決定を行う方法の問題です。 その答えは、水道事業者は、リアルタイムのセンサーデータ収集、高度な分析、モデルベースの機能を組み合わせて「what-if」シナリオをシミュレートする高度なツールを採用することで、配水システムの管理を改善する必要があるからです。 そして、これらの機能をすべて満たすことで、水道事業者向けデジタルツインがまさにその場に収まります。
デジタルツインとは何ですか?
2003年、マイケル・グリーブス博士は、製品のライフサイクル、特に設計と製造プロセス、およびその後のライフサイクル中のメンテナンスを最適化するために、物理的な製品をデジタル表現としてデジタルツインを導入しました。 グリーブス氏によると、デジタルツインモデルには 3つのコアパーツが含まれている必要があります。
- 物理資産。
- 物理資産の仮想モデル。
- 仮想空間と現実空間を結びつけるデータと情報の接続。
それ以来、他の多くの研究者が、デジタルツインの構築に関わる定義、基盤、および主要技術を拡大してきました。
- モデリング： 物理モデルと仮想モデルは、システムの主な機能を記述する必要があります。
- 接続： 物理システムと仮想システムは常に接続されている必要があります。 この概念には、データ伝送、変換、保存、保護などが含まれます。
- 高度なデータ分析: データセットから情報を取得するには、データ分析と人工知能(AI)アルゴリズムの両方によって前処理(クリーニングとフィルタリング)を行い、マイニングする必要があります。
- インタラクションとサービス: 外部の変化に応じてシステムプロセスを最適化または適応させるために、デジタルツインは、シミュレーションによって検証された最適な動作設定を提案できる必要があります。
デジタルツイン — 物理資産の仮想モデル
水道事業者向けデジタルツイン:業界が直面している課題をどのように解決できますか?
都市管理の文脈では、特に飲料水供給システムに関して、水理モデルは時間の経過とともにより適切になり、水道事業者がより正確な決定を下すために一般的に使用されています。 デジタルツインは、水道事業者が水道システムの過去と現在のパフォーマンスをよりよく理解するだけでなく、将来のパフォーマンスを予測して最適化するのに役立ちます。 また、物理世界で発生する前に、仮想世界での潜在的な変更とその影響をシミュレートすることもできます。 このレベルの仮想化により、実際の運用に対するリスクが軽減され、公益事業体がデータに基づいた迅速な意思決定を行うことができ、危機やその他のwhat-ifシナリオに最適な方法で対応できるようになります。 急激な人口増加、資源不足、インフラの老朽化など、課題の規模を考えると、従来の配水システムはますます複雑になり、管理が困難になっています。 したがって、デジタルツインは、次のような問題を改善するために、配水システム内でより多くの頻度で使用されています。
- 資産運用
- リークの定位
- システム運用の最適化
- エネルギー効率
- 水質
- 保守作業の計画
- 緊急事態への早期対応
要するに、デジタルツインモデルは、まもなく業界内のほぼすべてのタイプの意思決定に不可欠なサポートシステムになると予測されています。 水道事業者向けデジタルツインの道のりについて、ビデオポッドキャスト「Qtalks」で業界の専門家と話し合いました。 エピソードの焦点は、彼らの進化とこれを加速する方法でした。
デジタルツインは実際にどのように見えますか?
デジタルツインのセットアップは、コストが高くて時間のかかるプロセスになる可能性があります。 以下は、デジタルツインが実際の配水システムの運用と管理にどのように適用されているかのほんの一例です。
EPANET-RTX 拡張機能
米国環境保護庁 (EPA) とシンシナティ大学は、 EPANET エンジンに基づくリアルタイム水理モデリング フレームワークである EPANET-RTX 拡張機能を作成しました。 水理モデルとリアルタイムのフィールドデータを結びつけるこのアプリケーションは、配水システムの水理および水質挙動を理解し、実際のシステムを表す際の水理モデルの可能性を探るために作成されました。 その能力は、 ケンタッキー州北部水道局のケーススタディのために現場でテストされ、成功裏に行われました。
ウォーターボックス:小規模テストベッド
小規模なテストベッドであるWaterBoxは、フェイルセーフ環境内で、高度な監視と、パイプの破裂や通信の問題などの複数の障害や異常シナリオのシミュレーションを可能にしました。 このアプローチは、制御アルゴリズム(センサデータから供給される)のリアルタイム実行を可能にし、エネルギー最適化、自動制御、およびイベント駆動型通信を目的としていた。
Qatium:費用対効果の高いデジタルツイン
Qatium は、既存のテクノロジーソリューションとデータソースを最大限に活用する、費用対効果の高い水道事業向けデジタルツインソリューションを提供しています。 このソリューションには、既存のWebベースのダッシュボードとSCADAの歴史家へのリンクを介してデータのライブストリームを提供する市所有のデータロガーの使用が含まれます。 オープンGISデータのみに基づいて水理モデルを生成することができ、消火栓監視システムとモデル間のリンクがAPIレイヤーを介して有効になっています。 Qatiumでは、AI搭載のアシスタントを使用してネットワークをインポートしてプロセスをガイドし、モデルが自動的に構築されるときに可能な改善のための洞察と提案を提供することもできます。
デジタルツインの実践に興味がある場合は、Qatiumをお試しください。 アカウントを作成して、上記の課題の解決を開始するのは無料です。
デジタルツインにより、データドリブンな意思決定が可能
デジタルツインは、水道事業者がシナリオのシミュレーションと予測、資産のパフォーマンスと健全性の分析、シナリオの仮想テストを可能にし、現実世界で効果的に対処できるようにすることで、配水システムの管理を改善する新しい方法を表しています。 将来的には、デジタルツインは意思決定に不可欠であり、水道システムの運用を強化し、運用コストを削減し、環境への影響を軽減し、水の安全保障を確保することで、水産業の不可欠な部分を形成します。
