Az intelligens-víz technológiáról

2020. szeptember 15.

Az intelligens-víz technológia megoldást jelenthet a vízproblémákkal küzdő országok számára? 

intelligens-víz technológia

Hogyan segít az intelligens-víz technológia megoldani a vízválságot – cseppenként

 

A világ tájainak vízkészlete szépen lassan kezd kifogyni. Dél-Afrika, Brazília, India és Ausztrália nagy része – összesen 17 ország, melyek a világ népességének egynegyedét alkotják –, komoly vízproblémákkal küzdenek. A Világgazdasági Fórum jelentései szerint a folyamatosan növekvő népességszám, a nagymértékű urbanizáció és az éghajlatváltozás következtében kialakult vízválság 2012 óta az első 5 mindenkit érintő problémák közé tartozik.

Egyre egyértelműbbé válik, hogy a vízi közműszolgáltatóknak át kell gondolniuk a vízi infrastruktúra tervezésének és fenntartásának módját. Sokuk már alkalmazza a „digitális víz” technológiát, ami egyfajta digitális átállást jelent az intelligens-vízhasználat irányába, egészen a big-data megoldásoktól az elosztó hálózatok fejlett kezeléséig.

 

Az overlandi Black & Veatch, a digitális víz stratégiák egyik legfőbb támogatója. Az 1915-ben alapított mérnöki- és építőipari tanácsadó cég a víz és más piacok infrastruktúrájának fejlesztésére specializálódott. A vállalat a vízipar minden aspektusát támogatja, segítve ezzel az ügyfeleket a víz és szennyvíz összegyűjtésében, tárolásában és kezelésében; segít a vízválasztók megtervezésében és kezelésében; a vízkezelésből származó energia hasznosításában és a fenntarthatóság javításában.

A Black & Veatch egyetlen „valódi” verzióban egységesíti az üzemek infrastrukturális rendszereiből származó szenzoradatokat, majd elemzéseket és mesterséges intelligenciát alkalmaz a vízműveletek javítása, a nagyobb fenntarthatóság biztosítása és a költségek visszafogása érdekében.

„A digitális víz lehetővé teszi számunkra, hogy az infrastruktúrát összességében vizsgáljuk, és ne csak a különálló eszközöket” – mondja Michael Etheridge, a Black & Veatch’s Water Group vezető mérnöke. „Az adatok egyesítésével, az üzem vezetői nagyobb betekintést nyerhetnek az adatkészletek közötti kapcsolatokba. Ez a folyamat segít az okozati összefüggések azonosításában a rendszer azon aspektusai között, amelyeket az emberek nehezebben vesznek észre, így optimalizálhatjuk a műveleteket. Az adatokat olyan integrált szimulációs rendszer részeként is felhasználhatjuk, amely már azelőtt megmutatja a döntések várható hatásait, mielőtt azokat végrehajtottuk volna. „

 

Az üzem hatékonyságának optimalizálásáról

A Black & Veatch egy új víz-visszanyerő létesítmény építésén dolgozik a kaliforniai Morro-öbölben, a tengerparti város idejemúlt szennyvíztisztítójának helyére. Az új létesítmény segít a városnak megszüntetni a tisztított szennyvíz óceánba vezetését, és egy új, fenntartható, helyi vízkészletet létrehozni. Az üzem képes teljesíteni a Morro-öböl vízigényének 80% -át, fejlett kezelési folyamatokkal, lehetővé téve a szigorú előírások betartása mellett a kezelt víz felhasználását a talajvíz-utánpótlás feltöltésére.

A legtöbb üzemben a szennyvíztisztítás akkor kezdődik, amikor a víz a szennyvízcsatornákból és a vihar lefolyásaiból egy fejmű létesítménybe áramlik, ahol a kövek és más szervetlen anyagok eltávolítására szűréssel kerül sor. A vegyi anyagok és a gravitáció kicsapja a szuszpendált szilárd anyagokat, amelyeket külön szivattyúznak és dolgoznak fel. A fennmaradó víz egy biológiai tisztítóba áramlik, amely levegőztetéssel eltávolítja a nitrogén-foszforhoz kapcsolódó tápanyagokat. Feltehetően további ülepítő vagy szűrési eljárások is elérhetőek lesznek más szuszpendált szilárd anyagok eltávolításához.

A szabályozási követelményektől függően a vizet klórozhatjuk vagy UV-fertőtleníthetjük, ezt követően a folyóba engedhetjük, esetleg felhasználhatjuk nem önálló szolgáltatásokra, például golfpálya öntözésére is. A Morro-öbölben a további szűrés és tisztítás alkalmassá teszi a vizet az ivóvíz közvetett felhasználására, a kezelt vizet a talajvíz befecskendezésével, vagy egy víztisztító telepen keresztüli átszivattyúzásával visszavezetik a víz természetes körforgásába, hogy az elérje az ivóvíz minőségét.

Az üzemek már régóta használják az automatizálást ezen vízkezelési folyamatok ésszerűsítésére, kiküszöbölve ezzel a manuális adatgyűjtést. A nyomásérzékelők, az áramlásmérők és más eszközök (amelyeket valaha a klór, vagy a víz pH-értékének mérésére használtak, stb.) automatizált vezérlőrendszerekkel lettek ellátva, melyek be- és kikapcsolják a szivattyúkat, szűrik a visszamosást, és beállítják a vegyszer-adagolási sebességet. A digitális víz-koncepciók kiterjesztik ezen adatok felhasználását, hogy egyesítsék őket a kapcsolódó üzemeltetési információkkal és optimalizálási algoritmusokkal, a jobb műveletek támogatása érdekében, mind a minőség, mind a költségek terén.

Az ASSET360 nevű felhőalapú gépi tanulási technológia (amelyet a Black & Veatch leányvállalata, az Atonix Digital fejlesztett ki) segítségével „az üzemeltetők gyorsabban lesznek képesek észrevenni a működésbeli rendellenességeket” – állítja Etheridge. „Kevésbé nyilvánvaló összefüggéseket is találhatnak, amelyek a működés optimalizáláshoz vezethetnek. Például az üzemeltetők tudják, hogy a hőmérséklet befolyásolja a szennyvízkezelést, de lehet, hogy a gépi tanulási technológia azt javasolja nekik, hogy ha a víz hőmérséklete 50 fok alatt van, akkor egy adott vegyi anyag felhasználásával megnövelhető az az időtartam, amely előtt a szűrőt szükséges tisztítani, ezáltal csökkenthetik a munka és egyéb költségeket.”

 

Jobb adategyesítés és megosztás

Az új Morro-öbölnél található gyár tervezőjeként a Black & Veatch segít a projekt működési és karbantartási hatékonyságának javításában és a költségek csökkentésében. A legtöbb olyan építési projekttől eltérően, ahol a tervezők, a vállalkozók és a tulajdonosok nem osztanak meg adatokat, a Black & Veatch szorosan együttműködik a projekt összes kulcsszereplőjével, „hogy az adatok megoszthatók és újrafelhasználhatók legyenek a projekt értékláncának minden szakaszában, a tervezéstől a kivitelezésig, a becslésen, a beszerzésen, építésen, biztonságon és minőségbiztosításon keresztül” állítja Etheridge. A Black & Veatch az Autodesk Revit, a Dynamo és a Forge segítségével tervezi meg a projektet, megkönnyítve a BIM modell és más alkalmazások közötti adatcserét.

Etheridge úgy gondolja, az Autodesk BIM 360 és a Forge jobb integrációt tesz lehetővé, és segít a projektcsapatoknak, hogy minél több adatot nyerhessenek ki, beleértve a külső érdekeltekkel való megosztást is. „Tegyük fel, hogy megadunk egy szivattyút,” mondja. Korábban elegendő információt szolgáltattunk ahhoz, hogy a kereskedő megvásárolhassa. A vállalkozó információkat kérne a szállítótól a szivattyú felszerelésével és beindításával kapcsolatban. Ezután a tulajdonos megelőző vagy előrejelző karbantartási információkat, mely adatokat manuálisan betöltené a számítógépes karbantartási rendszerbe a karbantartási követelmények nyomon követése és a munkarendek emelése érdekében. Most a szállítótól kapunk adatokat, amikor a szivattyút tervezzük, és továbbítjuk azokat a vállalkozónak és a tulajdonosnak. Az átadott termék egy BIM-modell, amely tartalmazza a fizikai ábrázolást és a karbantartás során felhasználandó adatokat, kiküszöbölve a kézi adatbevitelt.”

Az ASSET360 használatával a Black & Veatch kombinálhatja a tervadatokat az üzemvezérlő rendszerekkel és a „dolgok internete” (IoT) érzékelőadataival is, hogy kiegészítse a kereskedő által megjósolt, várható karbantartással kapcsolatos elemzéseket. „Előfordul, hogy a kézikönyv szerint a szivattyút még nem kell cserélni, de a rezgés vagy a hő miatt azt sugallja, hogy érdemes hamarabb elvégezni a karbantartási munkálatokat, a meghibásodási költségek elkerülése érdekében” – meséli Etheridge. „Az adatok segítenek optimalizálni a műveleteket és a karbantartási erőforrásokat azáltal, hogy csökkentik az üzemeltetők általi, hétköznapi feladatokra fordított időt, vagy az adatok vezérelt karbantartásával meghosszabbítják a berendezések élettartamát.”

 

Biztonság, fenntarthatóság, megtakarítás

Ahogy a vízüzemek egyre inkább digitalizálódnak, az aggodalom is fokozódik a kiberbiztonsággal kapcsolatban. Ha a rendszerek nincsenek megfelelően védve, a hackerek komoly károkat okozhatnak, például azáltal, ha netán átveszik a létesítmények feletti irányítást, és módosítják a vízminőséget, illetve a biztonságot befolyásoló beállításokat. Etheridge javaslata, hogy a vízüzemek építsék be a kiberbiztonsági védelmet a segédleteikbe a létesítmények építése vagy korszerűsítése során, különítsék el a folyamatban résztvevő adatokat egy magánhálózaton, képezzék ki a személyzetet a lehetséges fenyegetettségekről és az ezt megelőző, bevált gyakorlatokról, illetve folyamatosan végezzenek biztonsági ellenőrzéseket.

De a lehetséges biztonsági fenyegetettség nem valószínű, hogy megállítja a digitális víz fejlődési folyamatát. A Black & Veatch jövőképe a digitális-víz alkalmazások növekvő száma, a víz értékláncában. Az üzemek a hulladék energiává alakításával javíthatják a környezeti fenntarthatóságot. A szennyvízből leülepedő szilárd anyagok lebomlása irányíthatóvá válik, hogy metángázt állíthassanak elő. Ez a gáz olyan áramfejlesztőket működtethet, amelyek villamos energiát termelnek, és visszavezethetők a hálózatra vagy felhasználhatók az erőmű áramellátására. „Az adatok optimalizálhatják az energiatermelést, és segíthetik az energia felhasználásának legjobb módját megismertetni az üzem vezetőivel” – mondja Etheridge.

Az önkormányzatok összekapcsolhatják az IoT-adatokat a népességi adatokkal annak érdekében, hogy átlássák, mely tőkeprojektek térülnek meg a legjobban, vagy akár valós időben kommunikálhatnak a fogyasztókkal a víz használhatóságáról és minőségéről. „A jobb adategyesítés valójában a láthatóság javításáról, a műveletek optimalizálásáról és az adatok alátámasztásáról szól” – Etheridge szerint. „Ha változtatásokat eszközölünk, megfigyelhetjük, hogy a megtakarítás és a tényleges költség-haszon megtérül.”

 

Forrás: https://www.autodesk.com/redshift/smart-water-technology/

Utolsó letöltés: 2020.09.03.

Kapcsolatfelvétel