Qatium
Rosnąca populacja miast, wysokie zużycie zasobów, starzejąca się infrastruktura, zmiany klimatu, złożone systemy dystrybucji wody – to tylko kilka kwestii, które zmuszają osoby zarządzające miastem do ponownego przemyślenia swoich wysiłków na rzecz zrównoważonego rozwoju i wydajności. U podstaw każdego z nich leży kwestia zarządzania czystą wodą oraz tego, w jaki sposób przedsiębiorstwa wodociągowe mogą być upoważnione do podejmowania świadomych decyzji w obliczu połączonych problemów. Odpowiedź jest następująca: przedsiębiorstwa wodociągowe muszą usprawnić zarządzanie systemami dystrybucji wody, wykorzystując zaawansowane narzędzia, które łączą gromadzenie danych z czujników w czasie rzeczywistym, zaawansowaną analitykę i możliwości oparte na modelach w celu symulacji scenariuszy „co-jeśli”. Spełniając wszystkie te funkcje, właśnie w tym miejscu pasują cyfrowe bliźniaki dla przedsiębiorstw wodociągowych.
Co to jest cyfrowy bliźniak?
W 2003 roku dr Michael Grieves wprowadził cyfrowe bliźniaki jako cyfrowe reprezentacje produktów fizycznych, aby pomóc zoptymalizować cykl życia produktu, w szczególności jego proces projektowania i produkcji oraz późniejszą konserwację w trakcie jego życia. Według Grievesa każdy model cyfrowego bliźniaka musi zawierać trzy podstawowe części:
- Aktywa fizyczne.
- Wirtualny model zasobów fizycznych.
- Połączenia danych i informacji, które łączą ze sobą przestrzeń wirtualną i rzeczywistą.
Od tego czasu wielu innych badaczy rozszerzyło definicję, podstawy i kluczowe technologie związane z budową cyfrowego bliźniaka, w tym:
- Modelowania: Modele fizyczne i wirtualne muszą opisywać główne cechy systemu.
- Połączenie: Systemy fizyczne i wirtualne powinny być stale połączone. Koncepcja ta obejmuje transmisję danych, konwersję, przechowywanie, ochronę itp.
- Zaawansowana analityka danych: Aby uzyskać informacje ze zbioru danych, musi on zostać wstępnie przetworzony (oczyszczony i przefiltrowany) i wydobyty zarówno przez algorytmy analizy danych, jak i sztucznej inteligencji (AI).
- Interakcja i obsługa: Aby zoptymalizować lub dostosować procesy systemowe zgodnie ze zmianami zewnętrznymi, Digital Twin powinien być w stanie zasugerować optymalne ustawienia operacyjne po ich zatwierdzeniu przez symulacje.
Digital Twin — wirtualny model zasobu fizycznego
Digital Twins for Water Utilities: jak mogą rozwiązać wyzwania stojące przed branżą?
W kontekście zarządzania miastem, zwłaszcza w odniesieniu do systemu zaopatrzenia w wodę pitną, modele hydrauliczne z czasem stały się bardziej istotne i są powszechnie wykorzystywane przez przedsiębiorstwa wodociągowe do podejmowania trafniejszych decyzji. Digital Twins pomagają przedsiębiorstwom wodociągowym nie tylko lepiej zrozumieć przeszłe i obecne wyniki ich systemów wodnych, ale także przewidywać i optymalizować przyszłą wydajność. Mogą również symulować wszelkie potencjalne zmiany i ich wpływ w świecie wirtualnym, zanim wystąpią w świecie fizycznym. Ten poziom wirtualizacji ogranicza ryzyko związane z rzeczywistymi operacjami, pomaga przedsiębiorstwom użyteczności publicznej podejmować szybkie decyzje oparte na danych oraz pomaga im reagować w najlepszy sposób na sytuacje kryzysowe i inne scenariusze warunkowe. Biorąc pod uwagę skalę wyzwania, a mianowicie wykładniczy wzrost liczby ludności, niedobory zasobów i starzejącą się infrastrukturę, tradycyjne systemy dystrybucji wody stają się coraz bardziej złożone i trudne do zarządzania. Dlatego cyfrowe bliźniaki są używane z większą częstotliwością w systemach dystrybucji wody w celu poprawy takich problemów, jak:
- Zarządzanie aktywami
- Lokalizacja wycieków
- Optymalizacja pracy systemu
- Efektywność energetyczna
- Jakość wody
- Planowanie operacji konserwacyjnych
- Wczesne reagowanie na sytuacje kryzysowe
Krótko mówiąc, przewiduje się, że model Digital Twin wkrótce będzie niezbędnym systemem wsparcia dla prawie wszystkich rodzajów podejmowania decyzji w branży. Omówiliśmy podróż Digital Twins for Water Utilities z ekspertami branżowymi w naszym podcaście wideo Qtalks. Głównym tematem odcinka była ich ewolucja i sposoby, w jakie można to przyspieszyć.
Jak wyglądają Cyfrowe Bliźniaki w akcji?
Konfiguracja cyfrowego bliźniaka może być długotrwałym procesem o wysokich kosztach. Poniżej znajduje się tylko kilka przykładów tego, w jaki sposób cyfrowe bliźniaki są już stosowane w ramach działania i zarządzania prawdziwymi systemami dystrybucji wody.
Rozszerzenie EPANET-RTX
Amerykańska Agencja Ochrony Środowiska (EPA) i Uniwersytet w Cincinnati stworzyły rozszerzenie EPANET-RTX, platformę modelowania hydraulicznego w czasie rzeczywistym opartą na silniku EPANET. Aplikacja, która łączy model hydrauliczny z danymi terenowymi w czasie rzeczywistym, została stworzona, aby pomóc zrozumieć zachowanie hydrauliczne i jakości wody w systemach dystrybucji wody oraz zbadać potencjał modeli hydraulicznych w reprezentowaniu rzeczywistych systemów. Jego możliwości zostały z powodzeniem przetestowane w terenie na potrzeby studium przypadku Północnego Dystryktu Wodnego Kentucky.
WaterBox: Małe stanowisko testowe
WaterBox, stanowisko testowe na małą skalę, umożliwiło symulację zaawansowanego monitorowania oraz wielu scenariuszy awarii i anomalii, takich jak pęknięcia rur lub problemy z komunikacją, w środowisku odpornym na awarie. Takie podejście umożliwiło uruchamianie algorytmów sterowania w czasie rzeczywistym (zasilanych z danych z czujników) i miało na celu optymalizację energii, automatyczne sterowanie i komunikację sterowaną zdarzeniami.
Qatium: ekonomiczny cyfrowy bliźniak
Qatium zapewnia ekonomiczne rozwiązanie Digital Twin dla przedsiębiorstw wodociągowych, które maksymalizuje wykorzystanie istniejących rozwiązań technologicznych i źródeł danych. Rozwiązanie obejmuje wykorzystanie rejestratorów danych należących do miasta, które zapewniają strumień danych na żywo za pośrednictwem istniejącego pulpitu nawigacyjnego opartego na sieci Web i linku do historyka SCADA. Model hydrauliczny można wygenerować na podstawie samych otwartych danych GIS, a powiązania między systemem monitorowania hydrantów a modelem zostały włączone za pośrednictwem warstwy API. Qatium pozwala również użytkownikom importować swoje sieci za pomocą asystenta opartego na sztucznej inteligencji, który prowadzi ich przez proces, dostarczając wglądu i sugestii dotyczących możliwych ulepszeń w miarę automatycznego budowania modelu.
Jeśli chcesz zastosować cyfrowego bliźniaka w praktyce, wypróbuj Qatium. Założenie konta i rozpoczęcie rozwiązywania problemów opisanych powyżej jest bezpłatne.
Cyfrowe bliźniaki umożliwiają podejmowanie decyzji w oparciu o dane
Cyfrowe bliźniaki stanowią nową metodę usprawniania zarządzania systemami dystrybucji wody, umożliwiając przedsiębiorstwom wodociągowym symulowanie i przewidywanie scenariuszy, analizowanie wydajności i stanu zasobów oraz wirtualne testowanie scenariuszy w celu skutecznego rozwiązania ich w świecie rzeczywistym. W przyszłości cyfrowe bliźniaki będą miały kluczowe znaczenie dla podejmowania decyzji i będą stanowić integralną część przemysłu wodnego poprzez usprawnienie działania systemu wodnego, zmniejszenie wydatków operacyjnych, zmniejszenie jego wpływu na środowisko i zapewnienie bezpieczeństwa wodnego.
