Hassan Aboelnga
В настоящее время цифровые двойники являются мейнстримом. Такие технологии, как датчики, аналитика больших данных и облачные вычисления, позволяют создать новое поколение водных активов, подключенных к IoT, и даже городскую инфраструктуру.
Цифровые двойники обещают решить сложные проблемы водного сектора за счет совершенствования процессов, повышения производительности, минимизации рисков и оптимизации операционной эффективности и общей производительности. Кроме того, за счет повышения эффективности принятия решений с помощью автоматизации для прогнозирования результатов в различных контекстах.
В действительности, однако, существует множество проблем, когда дело доходит до управления водными ресурсами и управления цифровыми двойниками. Например, идентификация и управление данными продукта на протяжении всего жизненного цикла продукта, создание имитационных моделей в различных ИТ-системах, а также управление огромными объемами данных.
Цель Организации Объединенных Наций (ООН) в области устойчивого развития (ЦУР) 6.1 призывает обеспечить всеобщий и равноправный доступ к безопасной и недорогой питьевой воде для всех. Для достижения ЦУР 6.1 по «безопасному управлению» водоснабжением, помимо прочего, вода должна быть «доступна в случае необходимости». Кроме того, формулировка ООН резолюции 64/292 о праве человека на воду предусматривает, что водоснабжение должно быть «достаточным и непрерывным для личного и бытового использования».
Что такое прерывистое водоснабжение?
Прерывистое водоснабжение (IWS) — это служба водопроводного водоснабжения, которая доставляет воду людям менее чем за полные 24 часа в сутки и используется, когда доступный запас и пропускная способность системы водоснабжения слишком слабы. Такие системы широко распространены во многих странах и затрагивают до 1,2 миллиарда человек по всему миру.
Распространенность и постоянство этих прерывистых источников воды ставят важные вопросы о способности IWS достичь ЦУР 6 и права человека на воду. Ответ на такой вопрос требует понимания причин СРС.
ИВС может быть вызвана целым рядом факторов, как показано на рисунке ниже, включая нехватку воды, развитие системы за пределами ее первоначальных проектных параметров и возможностей, слабое управление и поведение пользователей. Некоторые распространенные заблуждения среди менеджеров коммунальных служб заключаются в том, что давление в системе вызывает износ труб, системы водоснабжения обеспечивают справедливое распределение и что IWS может предоставить больше времени для технического обслуживания и ремонта.
Основные причины прерывистого водоснабжения, Aboelnga 2019
Сложности моделирования прерывистых источников водоснабжения
При прерывистом водоснабжении насосные мощности должны быть намного выше, почти непрерывно работать с высокой скоростью. Емкость хранилища также должна быть расширена. Это может привести к нисходящей спирали, так как управление системой крайне сложно, а готовность клиентов платить низкая. Потребители обязаны набирать как можно больше воды в ограниченные часы подачи.
Спрос на воду полностью отличается от непрерывного водоснабжения, где он основан не на представлениях о суточных вариациях спроса, а скорее на максимальном количестве воды, которое может быть собрано в часы подачи.
Гидравлические модели являются очень мощными инструментами поддержки принятия решений для эффективного управления водораспределительными сетями. Тем не менее, моделирование систем IWS по своей сути является сложным, поскольку эти системы не полностью находятся под давлением, имеют ограниченные часы подачи воды в день и содержат много наконечников и соединений резервуаров крыши. Попеременное опорожнение и заправка водопроводов затрудняет применение стандартных гидравлических моделей.
Хасан Аболнга в QTalk по управлению водными ресурсами на Ближнем Востоке и в Северной Африке
Как прерывистые системы водоснабжения могут извлечь выгоду из цифровых двойников
Гидравлические модели и модели мониторинга качества воды могут играть важную роль в диагностике систем IWS, принятии обоснованных решений и предоставлении рекомендаций специалистам по водным ресурсам о том, как лучше всего улучшить обслуживание и качество воды.
Более продвинутые симуляции IWS включают процесс заполнения труб в начале поставки. С цифровыми двойниками гидравлическая модель также может быть достаточно прочной, чтобы визуализировать давление подачи, продолжительность, скорость утечки и потребление воды. Это также демонстрирует, как поведение IWS заметно меняется, когда люди получают воду, помогая нам понять, почему системы существуют и сохраняются.
Чтобы облегчить эту трансформацию водного сектора, цифровая вода может помочь перевести прерывистые источники воды в 24/7 через систему беспроводных сенсорных узлов. Это означает, что вы можете непрерывно моделировать гидравлические данные, такие как давление и скорость потока, передавая их на облачные серверы для обработки и архивирования. Затем потоки данных от сенсорных узлов интегрируются в подсистему оперативного гидравлического моделирования, которая отвечает за оперативную оценку и прогнозирование гидравлического состояния водопроводной системы. Это позволяет планировать на 24 часа вперед.
Прочтите статьи ниже, если вам интересно узнать больше о том, как технология цифровых двойников может помочь коммунальным предприятиям оптимизировать свою сеть.
