Qatium
도시 인구 증가, 높은 자원 소비, 노후화 된 인프라, 기후 변화, 복잡한 물 분배 시스템 – 이는 도시 관리에있는 사람들이 지속 가능성과 효율성 노력을 재고하도록 강요하는 몇 가지 문제에 불과합니다. 각각의 근저에는 깨끗한 물 관리에 대한 질문과 물 유틸리티가 결합된 문제에 직면하여 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있는 방법이 있습니다. 이에 대한 답은 이것입니다: 수도 유틸리티는 실시간 센서 데이터 수집, 고급 분석 및 모델 기반 기능을 결합하여 “가상” 시나리오를 시뮬레이션하는 고급 도구를 수용하여 물 분배 시스템의 관리를 개선해야 합니다. 그리고 이러한 모든 기능을 수행함으로써, 그것은 바로 물 유틸리티용 디지털 트윈스가 그림에 맞는 곳입니다.
디지털 트윈이란 무엇입니까?
2003년 마이클 그리브스(Michael Grieves) 박사는 제품의 수명 주기, 특히 설계 및 제조 프로세스와 수명 주기 동안의 후속 유지 관리를 최적화하는 데 도움이 되는 물리적 제품의 디지털 표현으로 디지털 트윈을 도입했습니다. Grieves에 따르면 모든 디지털 트윈 모델에는 세 가지 핵심 부분이 포함되어야 합니다.
- 물리적 자산.
- 물리적 자산의 가상 모델입니다.
- 가상 및 실제 공간을 함께 연결하는 데이터와 정보의 연결입니다.
그 이후로 많은 다른 연구자들은 다음과 같은 디지털 트윈 구축과 관련된 정의, 기초 및 핵심 기술에 대해 확장했습니다.
- 모델링: 물리적 모델과 가상 모델은 시스템의 주요 기능을 설명해야 합니다.
- 연결: 물리적 시스템과 가상 시스템은 지속적으로 연결되어야 합니다. 이 개념에는 데이터 전송, 변환, 저장, 보호 등이 포함됩니다.
- 고급 데이터 분석: 데이터 세트에서 정보를 얻으려면 데이터 분석과 인공 지능(AI) 알고리즘 모두에 의해 사전 처리(정리 및 필터링)되고 마이닝되어야 합니다.
- 상호 작용 및 서비스: 외부 변경 사항에 따라 시스템 프로세스를 최적화하거나 조정하려면 디지털 트윈이 시뮬레이션에 의해 검증된 후 최적의 운영 설정을 제안할 수 있어야 합니다.
디지털 트윈 – 물리적 자산의 가상 모델
물 유틸리티용 디지털 트윈스: 업계가 직면한 과제를 어떻게 해결할 수 있을까요?
도시 관리 맥락에서, 특히 식수 공급 시스템과 관련하여 수력학 모델은 시간이 지남에 따라 더욱 적절해졌으며 일반적으로 수도 시설에서 보다 정확한 결정을 내리는 데 사용됩니다. Digital Twins는 물 유틸리티가 물 시스템의 과거 및 현재 성능을 더 잘 이해할 뿐만 아니라 미래의 성능을 예측하고 최적화할 수 있도록 도와줍니다. 또한 물리적 세계에서 발생하기 전에 가상 세계에서 발생할 수 있는 잠재적인 변화와 영향력을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이러한 수준의 가상화는 실제 운영에 대한 위험을 제한하고, 유틸리티가 데이터 기반 의사 결정을 신속하게 내릴 수 있도록 지원하며, 위기 및 기타 가상 시나리오에 가장 적합한 방식으로 대응할 수 있도록 지원합니다. 기하급수적인 인구 증가, 자원 부족, 노후화된 인프라 등 당면 과제의 규모를 감안할 때 기존의 물 분배 시스템은 점점 더 복잡해지고 관리하기 어려워졌습니다. 따라서 디지털 트윈은 다음과 같은 문제를 개선하기 위해 물 분배 시스템 내에서 더 많은 빈도로 사용되고 있습니다.
- 자산 관리
- 누출 현지화
- 시스템 운영 최적화
- 에너지 효율
- 수질
- 유지 보수 운영 계획
- 비상 사태에 대한 조기 대응
요컨대, 디지털 트윈 모델은 곧 업계 내 거의 모든 유형의 의사 결정에 필수적인 지원 시스템이 될 것으로 예상됩니다. 우리는 비디오 팟 캐스트 Qtalks에서 업계 전문가와 물 유틸리티용 디지털 트윈스의 여정에 대해 논의했습니다. 이 에피소드의 초점은 그들의 진화와 이것이 가속화 될 수있는 방법이었다.
디지털 트윈은 실제로 어떤 모습일까요?
디지털 트윈을 설정하는 것은 높은 비용으로 긴 과정이 될 수 있습니다. 다음은 실제 물 분배 시스템의 운영 및 관리 내에서 디지털 트윈이 이미 어떻게 적용되고 있는지에 대한 몇 가지 예에 불과합니다.
EPANET-RTX 확장
미국 환경보호국(EPA)과 신시내티 대학교(University of Cincinnati)는 EPANET 엔진을 기반으로 하는 실시간 유압 모델링 프레임워크인 EPANET-RTX 익스텐션을 만들었습니다. 유압 모델을 실시간 현장 데이터와 연결하는 이 애플리케이션은 물 분배 시스템의 유압 및 수질 동작을 이해하고 실제 시스템을 나타내는 유압 모델의 잠재력을 탐구하기 위해 만들어졌습니다. 그 기능은 Northern Kentucky Water District의 사례 연구를 위해 현장에서 성공적으로 테스트되었습니다.
워터박스: 소규모 테스트베드
소규모 테스트베드인 WaterBox를 사용하면 페일 세이프 환경 내에서 고급 모니터링과 파이프 파열 또는 통신 문제와 같은 여러 장애 및 이상 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이 접근 방식을 통해 센서 데이터에서 공급되는 제어 알고리즘을 실시간으로 실행할 수 있었고 에너지 최적화, 자동 제어 및 이벤트 기반 통신을 목표로 했습니다.
카티움: 비용 효율적인 디지털 트윈
Qatium 은 기존 기술 솔루션 및 데이터 소스의 사용을 극대화하는 비용 효율적인 수자원 유틸리티 디지털 트윈 솔루션을 제공합니다. 이 솔루션에는 기존 웹 기반 대시보드를 통해 실시간 데이터 스트림을 제공하는 도시 소유 데이터 로거와 SCADA 역사가에 대한 링크가 포함됩니다. 유압 모델은 개방형 GIS 데이터만을 기반으로 생성할 수 있으며 API 계층을 통해 소화전 모니터링 시스템과 모델 간의 링크가 활성화되었습니다. 또한 Qatium을 사용하면 AI 기반 도우미의 도움으로 네트워크를 가져올 수 있으므로 이 과정을 안내하여 모델이 자동으로 빌드될 때 가능한 개선 사항에 대한 통찰력과 제안을 제공합니다.
디지털 트윈을 실용화하는 데 관심이 있다면 Qatium을 사용해 보세요. 무료로 계정을 만들고 위에서 설명한 문제를 해결할 수 있습니다.
데이터 기반 의사 결정을 가능하게 하는 디지털 트윈
디지털 트윈은 수도 유틸리티가 시나리오를 시뮬레이션 및 예측하고, 자산 성능 및 상태를 분석하고, 시나리오를 가상으로 테스트하여 실제 환경에서 효과적으로 해결할 수 있도록 함으로써 물 분배 시스템 관리를 개선하는 새로운 방법을 나타냅니다. 미래에 디지털 트윈은 의사 결정에 매우 중요할 것이며, 수도 시스템 운영을 개선하고, 운영 비용을 절감하고, 환경에 미치는 영향을 줄이고, 물 안보를 보장함으로써 물 산업의 필수적인 부분을 형성할 것입니다.
