Qatium
Aumento da população da cidade, alto consumo de recursos, infraestrutura de envelhecimento, mudanças climáticas, sistemas complexos de distribuição de água — essas são apenas algumas questões que forçam os gestores municipais a repensar seus esforços de sustentabilidade e eficiência. Subjacente a cada uma delas está a questão da gestão da água limpa e como as concessionárias de água podem ser capacitadas para tomar decisões informadas diante das questões combinadas. A resposta é a seguinte: as concessionárias de água precisam melhorar a gestão dos Sistemas de Distribuição de Água adotando ferramentas avançadas que combinam coleta de dados de sensores em tempo real, análises avançadas e recursos baseados em modelos para simular cenários hipotéticos. E, cumprindo todas essas funções, é exatamente onde gêmeos digitais para utilitários de água se encaixam na imagem.
O que é um Gêmeo Digital?
Em 2003, o Dr. Michael Grieves introduziu os Gêmeos Digitais como representações digitais de produtos físicos para ajudar a otimizar o ciclo de vida de um produto, particularmente seu processo de projeto e fabricação, e a manutenção subsequente durante sua vida útil. De acordo com Grieves, qualquer modelo Digital Twin deve conter três partes principais:
- Ativos físicos.
- Um modelo virtual dos ativos físicos.
- As conexões de dados e informações que unem os espaços virtuais e reais juntos.
Desde então, muitos outros pesquisadores expandiram a definição, fundações e tecnologias-chave envolvidas na construção de um Gêmeo Digital, incluindo:
- Modelagem: Os modelos físico e virtual devem descrever as principais características do sistema.
- Conexão: Os sistemas físicos e virtuais devem estar constantemente conectados. Este conceito inclui transmissão de dados, conversão, armazenamento, proteção, etc.
- Análise de dados avançada: Para obter informações de um conjunto de dados, elas devem ser pré-processadas (limpas e filtradas) e extraídas por algoritmos de análise de dados e Inteligência Artificial (IA).
- Interação e serviço: Para otimizar ou adaptar os processos do sistema de acordo com as alterações externas, o Gêmeo Digital deve ser capaz de sugerir configurações operacionais ideais uma vez que tenham sido validadas por simulações.
Digital Twin — um modelo virtual do ativo físico
Gêmeos Digitais para Utilitários de Água: como eles podem resolver desafios enfrentados pela indústria?
Em um contexto de gestão urbana, especialmente no que diz respeito ao sistema de abastecimento de água potável, os modelos hidráulicos tornaram-se ao longo do tempo mais pertinentes e são comumente usados pelas concessionárias de água para tomar decisões mais precisas. Os Gêmeos Digitais ajudam as concessionárias de água a não apenas entender melhor o desempenho passado e atual de seus sistemas de água, mas também prever e otimizar o desempenho futuro. Eles também podem simular quaisquer possíveis mudanças e seu impacto no mundo virtual antes de ocorrerem no mundo físico. Esse nível de virtualização limita o risco para operações do mundo real, ajuda as concessionárias a tomar decisões rápidas e orientadas por dados e as ajuda a responder da melhor maneira a crises e outros cenários hipotéticos. Dada a escala do desafio – ou seja, o crescimento exponencial da população, a escassez de recursos e o envelhecimento da infraestrutura – os sistemas tradicionais de distribuição de água tornaram-se cada vez mais complexos e difíceis de gerenciar. Portanto, gêmeos digitais estão sendo usados com mais frequência dentro dos sistemas de distribuição de água para melhorar questões como:
- Gestão de ativos
- Localização de vazamentos
- Otimização das operações do sistema
- Eficiência energética
- Qualidade da água
- Planejamento de operações de manutenção
- Resposta precoce a emergências
Em suma, prevê-se que o modelo Digital Twin em breve será um sistema de suporte essencial para quase todos os tipos de tomada de decisão dentro do setor. Discutimos a jornada dos Gêmeos Digitais para Utilitários de Água com especialistas do setor em nosso podcast de vídeo, Qtalks. O foco do episódio foi sua evolução e maneiras pelas quais isso poderia ser acelerado.
Como são os Gêmeos Digitais em ação?
A criação de um gêmeo digital pode ser um processo demorado e com custos elevados. Abaixo estão apenas alguns exemplos de como os Gêmeos Digitais já estão sendo aplicados dentro da operação e gerenciamento de sistemas reais de distribuição de água.
A extensão EPANET-RTX
A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (EPA) e a Universidade de Cincinnati criaram a extensão EPANET-RTX, uma estrutura de modelagem hidráulica em tempo real baseada no motor EPANET. A aplicação, que conecta um modelo hidráulico com dados de campo em tempo real, foi criada para ajudar a entender o comportamento hidráulico e de qualidade da água dos Sistemas de Distribuição de Água, e explorar o potencial dos modelos hidráulicos na representação de sistemas reais. Suas capacidades foram testadas com sucesso no campo para um estudo de caso do Northern Kentucky Water District.
WaterBox: Um testbed em pequena escala
O WaterBox, um banco de testes em pequena escala, permitiu a simulação de monitoramento avançado e vários cenários de falhas e anomalias, como rompimentos de tubulação ou problemas de comunicação, em um ambiente à prova de falhas. Essa abordagem permitiu a execução em tempo real de algoritmos de controle (alimentados a partir de dados de sensores) e foi direcionada para otimização de energia, controle automático e comunicação orientada a eventos.
Qatium: Um gêmeo digital econômico
A Qatium fornece uma solução econômica de Digital Twin para Utilitários de Água que maximiza o uso de soluções de tecnologia e fontes de dados existentes. A solução inclui o uso de data-loggers de propriedade da cidade que fornecem uma transmissão ao vivo de dados através de um painel baseado na Web existente e um link para o historiador SCADA. Um modelo hidráulico pode ser gerado com base apenas em dados GIS abertos e links entre o sistema de monitoramento hidrantes e o modelo foram ativados através de uma camada de API. A Qatium também permite que os usuários importem suas redes com a ajuda de um assistente alimentado por IA que os guia durante o processo, fornecendo insights e sugestões para possíveis melhorias à medida que o modelo é construído automaticamente.
Se você está interessado em colocar um Digital Twin em prática, experimente o Qatium. É gratuito criar uma conta e começar a resolver os desafios descritos acima.
Os Gêmeos Digitais permitem a tomada de decisões baseadas em dados
Os Gêmeos Digitais representam um novo método para melhorar a gestão dos Sistemas de Distribuição de Água, permitindo que as concessionárias de água simulem e prevejam cenários, analisem o desempenho e a saúde dos ativos e testem cenários virtualmente para resolvê-los de forma eficaz no mundo real. No futuro, os Gêmeos Digitais serão cruciais para a tomada de decisões e formarão uma parte integral da indústria da água, melhorando as operações do sistema de água, reduzindo as despesas operacionais, reduzindo seu impacto ambiental e garantindo a segurança hídrica.
