Hassan Aboelnga
W dzisiejszych czasach Digital Twins są głównym nurtem. Technologie takie jak czujniki, analiza dużych zbiorów danych i przetwarzanie w chmurze zasilają nową generację zasobów wodnych połączonych z IoT, a nawet infrastrukturę miejską.
Cyfrowe bliźniaki obiecują rozwiązać złożone problemy sektora wodnego poprzez usprawnienie procesów, zwiększenie produktywności, minimalizację ryzyka oraz optymalizację wydajności operacyjnej i całkowitej wydajności. Ponadto usprawnia podejmowanie decyzji za pomocą automatyzacji do przewidywania wyników w różnych kontekstach.
W rzeczywistości jednak istnieje wiele wyzwań, jeśli chodzi o gospodarkę wodną i zarządzanie cyfrowymi bliźniakami. Na przykład identyfikacja i zarządzanie danymi produktu w całym cyklu życia produktu, tworzenie modeli symulacyjnych w różnych systemach informatycznych oraz zarządzanie ogromnymi ilościami danych.
Cel Zrównoważonego Rozwoju Organizacji Narodów Zjednoczonych (ONZ) 6.1 wzywa do zapewnienia powszechnego i sprawiedliwego dostępu do bezpiecznej i przystępnej cenowo wody pitnej dla wszystkich. Aby osiągnąć cel 6.1 dotyczący m.in. „bezpiecznego zarządzania” usługami wodnymi, woda musi być „dostępna w razie potrzeby„. Podobnie, artykulacja rezolucji ONZ 64/292 w sprawie prawa człowieka do wody stanowi, że dostawy wody powinny być „wystarczające i ciągłe do użytku osobistego i domowego„.
Co to są przerywane dostawy wody?
Intermittent Water Supply (IWS) to usługa zaopatrzenia w wodę z rur, która dostarcza wodę ludziom przez mniej niż pełne 24 godziny na dobę i jest używana, gdy dostępne zaopatrzenie i wydajność systemu zaopatrzenia w wodę są zbyt słabe. Takie systemy są szeroko rozpowszechnione w wielu krajach i dotykają nawet 1,2 miliarda ludzi na całym świecie.
Rozpowszechnienie i trwałość tych nieciągłych dostaw wody stawia ważne pytania dotyczące zdolności IWS do osiągnięcia Celu 6 i prawa człowieka do wody. Odpowiedź na tak postawione pytanie wymaga ram dla zrozumienia przyczyn IWS.
IWS może być spowodowany szeregiem czynników, jak pokazano na poniższym rysunku, w tym niedoborem wody, rozwojem systemu poza jego początkowymi parametrami projektowymi i możliwościami, słabym zarządzaniem i zachowaniem użytkowników. Niektóre powszechne błędy wśród menedżerów mediów są takie, że ciśnienie w systemie powoduje zużycie rur, systemy wodne zapewniają sprawiedliwą dystrybucję i że IWS może zapewnić więcej czasu na konserwację i naprawy.
Główne przyczyny przerywanego zaopatrzenia w wodę, Aboelnga 2019
Złożoność modelowania przerywanych dostaw wody
W przypadku przerywanych dostaw wody wydajność pompowania musi być znacznie wyższa, prawie stale pracująca z dużą prędkością. Należy również zwiększyć pojemność pamięci masowej. Może to prowadzić do spirali spadkowej, ponieważ zarządzanie systemem jest niezwykle trudne, a skłonność klientów do płacenia jest niska. Odbiorcy są zobowiązani do gromadzenia jak największej ilości wody w godzinach ograniczonego zaopatrzenia.
Zapotrzebowanie na wodę jest zupełnie inne niż ciągłe zaopatrzenie w wodę, gdzie nie opiera się na pojęciach dobowych zmian zapotrzebowania, ale raczej na maksymalnej ilości wody, którą można zebrać w godzinach dostawy.
Modele hydrauliczne są bardzo potężnymi narzędziami wspomagającymi podejmowanie decyzji w zakresie efektywnego zarządzania sieciami dystrybucji wody. Jednak modelowanie systemów IWS jest z natury złożone, ponieważ systemy te nie są w pełni ciśnieniowe, mają ograniczone godziny dopływu wody dziennie i zawierają wiele punktów tulejowych i połączeń zbiorników dachowych. Naprzemienne opróżnianie i uzupełnianie rurociągów wodnych utrudnia również stosowanie standardowych modeli hydraulicznych.
Hassan Aboelnga w QTalk na temat gospodarki wodnej na Bliskim Wschodzie i w Afryce Północnej
W jaki sposób przerywane systemy zaopatrzenia w wodę mogą korzystać z cyfrowych bliźniaków
Modele monitorowania jakości hydraulicznej i wody mogą odgrywać ważną rolę w diagnozowaniu systemów IWS, podejmowaniu świadomych decyzji i dostarczaniu wskazówek dla specjalistów ds. wody, jak najlepiej poprawić jakość usług i wody.
Bardziej zaawansowane symulacje IWS obejmują proces napełniania rur na początku dostawy. Dzięki Cyfrowym Bliźniakom model hydrauliczny może być również wystarczająco wytrzymały, aby wizualizować ciśnienie zasilania, czas trwania, szybkość wycieku i zużycie wody. Pokazuje również, w jaki sposób zachowanie IWS zmienia się zauważalnie, gdy ludzie otrzymują wodę, pomagając nam zrozumieć, dlaczego systemy istnieją i utrzymują się.
Aby ułatwić tę transformację sektora wodnego, cyfrowa woda może pomóc w przesunięciu przerywanych dostaw wody na zasilanie 24/7 za pośrednictwem systemu bezprzewodowych węzłów czujników. Oznacza to, że można w sposób ciągły modelować dane hydrauliczne, takie jak ciśnienie i natężenie przepływu, przesyłając je do serwerów w chmurze w celu przetwarzania i archiwizacji. Następnie strumienie danych z węzłów czujników są integrowane z podsystemem modelowania hydraulicznego online, który jest odpowiedzialny za szacowanie online i przewidywanie stanu hydraulicznego systemu dystrybucji wody. Pozwala to na planowanie z 24-godzinnym wyprzedzeniem.
Przeczytaj poniższe artykuły, jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o tym, jak technologia cyfrowego bliźniaka może pomóc przedsiębiorstwom użyteczności publicznej w optymalizacji ich sieci.
