טכנולוגיות מים חכמות ומדיניותן

מים טריים הופכים לאחד המשאבים המקדימים ביותר על פני כדור הארץ.תשתיות אגינג, גידול האוכלוסייה ובצורת המונעת על ידי אקלים דוחפים מערכות הפצה מים מסורתיות לגבולותיהם.בתגובה, מספר גדל והולך של ערים ושירותים פונים ל-FLT:0 חכמים של טכנולוגיות רשת מים, כולל אפשרויות ניהול מים מתקדמות, וכן מערכות דיגיטליות מתקדמות יותר, המנטרות את רשתות המים בזמן אמתיות, ותאפשרות את אבטחת המים, וכן את אבטחת המידע על ידי שימוש יעיל יותר, וכן את מדיניות האנרגיה הדיגיטלית.

מה הם מהדורות Smart Water Grid Technologies?

רשת מים חכמה היא מערכת מקושרת של חיישנים, רשתות תקשורת, פלטפורמות ניתוח נתונים, ומכשירי בקרה אוטומטיים שפועלים יחד כדי לנהל את חלוקת המים עם דיוק חסר תקדים.בניגוד למערכות מים קונבנציונליות שמסתמך על קריאה ידנית ותיקוןים תגובתיים, רשתות חכמות מספקות חשיפה מתמדת לביצוע הרשת כולה.הם מאפשרים שירותים לזהות דליפות בתוך דקות ולא חודשים, לייעלות לוחות זמנים המבוססים על ביקוש בזמן אמתי, וחיזוי תקלות ציוד לפני ביצוע.

הרעיון מתבסס על אותם עקרונות אינטרנט של דברים (IoT) ועקרונות המונעים על נתונים המתבססים על רשתות חשמל חכמות, אך חל עליהם על המאפיינים הפיזיים והמבצעיים הייחודיים של תשתיות מים.התוצאה היא מערכת שיכולה להתאים באופן דינמי לתנאי שינוי, לשמר מים, להפחית עלויות התפעול ולשפר את שירות הלקוחות.

היתרונות העיקריים של רשת מים חכמה

חיישנים ו- Metering Infrastructure

(ה) חיישנים מתקדמים הם העיניים והאוזניים של רשת מים חכמה (FLT:0) חיישנים מדכאים (FLT:1), FLT:2flow מטרFLT 3:, FLT:4acous Hazelsalph גלאי הדליפה:5, ו-FLT:6 מים לפקח על איכות מים 7 (הפרמטרים כגון pH, רזולוציה, פיקסלים, רזולוציה גבוהה, , רזולוציה של טמפרטורות חכמות, , , ).

רשתות תקשורת נתונים

חיישנים ומים מעבירים נתונים באמצעות סלולרי, LoRaWAN, או רשתות רדיו ייעודיות לפלטפורמות ניתוח מרכזי.עבור בקרה בזמן אמת, תקשורת בתדירות נמוכה חיונית. Utilities יותר ויותר פריסת LTE פרטית או רשתות 5G כדי לתמוך רוחב הפס ודרישות האמינות של אלפי נקודות קצה.

Analytics נתונים ואינטליגנציה מלאכותית

הנתונים הגולמיים מחיישנים יהיו מכריעים ללא תוכנה מתוחכמת כדי לפרש אותה.פלטפורמות Analytics משתמשות באלגוריתמים למידה של 0machinehineBuild אלגוריתמיםFLT:1 כדי לזהות דפוסים המציינים דליפות, התפרצויות או אירועים של זיהום.הם גם לייצר מודלים חיזויים לביקוש מים, המאפשרים שירותים לניהול אחסון ומשאבים באופן יזום מערכות מתקדמות יכול אפילו לדמות ו- #82; מה אם זה אפשרי על תרחישים כגון פריימים של לחץ על גבי זרם, או השפעה על גבי תרחישים עיקריים של לחץ על גבי תרחישים.

מערכות בקרה אוטומטיות

רשתות חכמות סוגרות את הלולאה בין ניטור ופעולה.שיסתום אוטומטיים, משאבות, ותחנות פיקוח בלחץ יכולות להיות מתואמים מרחוק ממרכז בקרה או באמצעות כללים מראש מראש.לדוגמה, אם חיישן מזהה ירידה בלחץ המציעה דליפה, המערכת יכולה באופן אוטומטי לבודד את החלק המושפע של צינורות תוך הפעלת מים באמצעות חלופות.

היתרונות של רשתות מים חכמות

אספקת מים לא-Revenue Water

Globally, אורכו של ההרחבה:0.30% ל-50% מהמים הנטופים לאיבוד לפני שהוא מגיע ללקוחות ו-#8212; חלק ממנו באמצעות דליפות בצנרת ההזדקנות.טכנולוגיות גילוי דליפות חכמות יכולות לקצץ את ההפסדים הללו ב-20% עד 40% בשנה הראשונה של פריסה, על פי מחקרים של FLT:2Smart Water Networks ForumFLT3, עבור עיר מפסידה מיליוני גלונים, וחיסכון משמעותי למחזורי גלונים.

אנרגיה יעילה

הפצת מים היא אנרגיה אינטנסיבית, חשבונאות עד 4% מסך צריכת החשמל הכוללת באזורים מסוימים. על ידי אופטימיזציה של פעילות משאבה וצמצום הצורך בטיפול וצמצום מים שאבדו, רשתות חכמות יכולות להוריד את השימוש באנרגיה ב 15% עד 30%.זה יש יתרונות פיננסיים וסביבתיים ישירים, במיוחד כאשר חשמל מיוצר מדלקים מאובניים.

שיפור איכות המים

ניטור רציף של פרמטרים באיכות המים בנקודות מרובות ברשת מאפשר שירותים לזהות אירועי זיהום מוקדם.במקרה של שפך כימי או פריצת דרך ביולוגית, מפעילי יכולים להנפיק ממוקדים ו- #8220; מים זורמים מים & #8221; יועצים ולא אזהרות שמיכה, שמירה על אמון הציבור תוך הגנה על בריאות.

הגדלת מעורבות הלקוחות

מונים חכמים מעצימים את הצרכנים עם גישה כמעט בזמן אמת למידע על השימוש במים שלהם.מחקרים מראים כי משקי בית המקבלים משוב תכוף להפחית את צריכתם בממוצע של 10% עד 15%. Utilities יכולים גם ליישם תמחור או תוכניות גיבוד מתואמים, מה שהופך את הלקוחות שותפים פעילים בשמירת מים.

אתגרים והזדמנויות

בעוד המקרה הטכני של רשתות מים חכמות הוא חזק, הפריסה שלהם אינה רק עניין של הנדסה.זה דורש סביבה מדיניות תומכת אשר מתייחסת לכמה אתגרים הקשורים.

פרטיות נתונים ואבטחה

רשתות מים חכמות מייצרות כמויות עצומות של נתונים, כולל דפוסי הצריכה שיכולים לחשוף הרגלי משק בית (למשל, כאשר אנשים נמצאים בבית, כמה תושבים נמצאים) מידע זה יקר עבור פעולות שירות, אך גם יוצר סיכונים פרטיות. קובעי מדיניות חייבים לקבוע את FLT:0clear כללים FLT:1 לגבי בעלות נתונים, הסכמה ושימושים מותרים.

אבטחת סייבר היא מימד קריטי נוסף של מערכות מים הן חלק מהתשתית הקריטית של האומה ו-#8217; והתקפות סייבר מוצלחות יכולות לשבש אספקת מים או להתפשר על איכות המים. קובעי מדיניות צריכים לחייב תקני אבטחה מינימליים עבור רכיבים ברשת חכמה, לדרוש הערכות פגיעות קבועות ולספק משאבים עבור שירותים קטנים שעשויים להיות חסרים צוות אבטחת מידע ייעודי.

תקנות וסטנדרטים

תקנות מים קיימות פותחו לעידן קדם-ספרתי.הם לעתים קרובות רושמים מרווחי בדיקה ספציפיים, פורמטים של דיווח והליכים תפעוליים המחישים איסוף נתונים ידני ובדיקות תקופתיות.כדי להתאים לרשתות חכמות, הרגולטורים צריכים לעדכן את הכללים האלה כדי לזהות ניטור רציף כמו שווה ערך או טוב יותר מאשר לכידת מסורתי.לדוגמה, FLT:0 עבודות מים אמריקניות LTFreaverd:1 כבר עובד על סטנדרטים חכמים ואימוץ נתונים, אבל .

אי-אפשרות היא דאגה נוספת.שימושיות לעתים קרובות רוכשות חיישנים ותוכנה מיצרנים שונים, וללא פורמטים נפוצים של נתונים, שילוב הופך יקר ושברירי.ממשלות יכולות להאיץ את אימוץ על ידי דרישה לסטנדרטים פתוחים וממשקי תכנות יישומים (APIs) בחוזים רכש, הרבה כפי שעשו עבור מ"מים חכמים בתחום השיפוט.

מימון ואינסטננקטים

חלוקת רשת מים חכמה דורשת השקעה גדולה יותר.חיישנים, רשתות תקשורת, מערכות בקרה ופלטפורמות ניתוח יכולות לעלות עשרות מיליוני דולרים עבור עיר בינונית.הרבה כלי רכב, במיוחד אלה המשרתים קהילות בעלות הכנסה נמוכה, נאבקים לממן פרויקטים כאלה מהכנסות שכר נמוך בלבד.

  • (FLT:0) תוכניות מענק המדינה והמדינה: FIRLT:1) ארה"ב שתיית המדינה של מדינת המים קרן, למשל, ניתן להשתמש בהמשדרגות תשתית שמשפרות את היעילות.
  • (FLT:0) שותפויות פרטיות ציבוריות (PPPs): ⁇ FLT:1 Utilities יכול להתמודד עם חברות פרטיות שמממנות, להתקין ולהפעיל מערכות רשת חכמות בתמורה למניה של חיסכון מאובדן מים מופחת.
  • תקנות מבוססות על הסמכה: FLT:1 במקום רגולציה מסורתית עלות השירות, ניתן לאפשר שירותים לשמור על חלק מהחיסכון שנוצר על ידי השקעות רשת חכמות, יצירת תמריץ רב עוצמה לאמץ טכנולוגיות חדשניות.
  • (FLT:0) אג"ח ירוק וקרנות אקלים: פרויקטים לשימור מים עם תוצאות מדידה אטרקטיביים יותר ויותר להשפיע על משקיעים ושווקים ירוקים של קשרים.

הון וחלוק הדיגיטלי

הטבות רשת מים חכמות לא יגיעו באופן אוטומטי לכל הקהילות. שכונות בעלות הכנסה נמוכה ואזורים כפריים לעתים קרובות יש תשתיות ישנות יותר, פחות גישה לבירה, ושיעורי אוריינות דיגיטליים נמוכים יותר.ללא התערבות מכוונת מדיניות, פריסת רשת חכמה עלולה להחמיר פערים קיימים, מה שהופך קהילות חסרות מחוספסות בעלות מים גבוהה יותר ושירות אמין פחות.

קובעי מדיניות צריכים לדרוש שירותים לכלול הערכות בעלות השפעה על ההון בתוכניות הרשת החכם שלהם.לדוגמה, כללים יכולים לחייב כי אחוז מסוים של מתקני מ"ר חכמים היעד באזורים מוחלפים, או שתכניות מימון מספקות עדיפות לפרויקטים המשרתים אוכלוסיות פגיעות.

תוכניות אוריינות דיגיטליות יכולות לעזור ללקוחות לפרש נתוני שימוש ולנצל את תמריצים לשימור.שימושיות יכולות לשתף פעולה עם ספריות, מרכזי קהילה ובתי ספר להציע סדנאות ומשאבים מקוונים. גישה בלתי נמנעת להטבות מים חכמות היא לא רק חובה מוסרית אלא גם מעשית אחת ו-#8212; אימוץ מבוסס-ברוד מפיץ את החיסכון בעלויות ומפחית את הפסולת הגלובלית ביעילות רבה יותר.

מחקרים ב-Smart Water Grid Deployment

סינגפור & #8217 - רשת מים חכמה

סינגפור ’ סוכנות המים הלאומית, PUB, מפעילה אחת מרשתות המים החכמים המתקדמות ביותר בעולם.המערכת כוללת את FLT:0over 7,000 חיישנים חיישניםFLT:1 המשתרעים על פני 5,600 קילומטרים של צינורות, ניטור זרימה, לחץ, איכות מים בזמן אמת, נתונים מוזנים לתוך תאום דיגיטלי המדמיינת את כל הרשת וחיזוי כישלונות פוטנציאליים.

ברצלונה ו-#8217 - אינטגרציה עירונית חכמה

ברצלונה שילבה את רשת המים שלה לתוך פלטפורמה רחבה יותר של עיר חכמה, המשלבת נתונים ממים, אנרגיה ומערכות תחבורה.חיישנים בפארקים ציבוריים באופן אוטומטי להתאים השקיה המבוססת על לחות הקרקע ותחזיות מזג אוויר, חוסכת עד 25% מהמים המשמשים בחללים ירוקים.העיר משתמשת גם מטרים חכמים במבנים מרובי משפחה כדי לזהות דליפות ולעזור לבנות פסולת.

פיטסבורג & #8217 - טייס זיהוי Leak

רשות המים והסיאוור של פיטסבורג (PWSA) הקימה פרויקט טייס באמצעות חיישנים אקוסטיים וניתוח AI כדי לזהות דליפות בצנרת הברזל המזדיפת שלה. בתוך ששת החודשים הראשונים, המערכת זיהתה יותר מ-30 דליפות שלא נחשפו בעבר, שחלקן איבדו עד 50 גלונים לדקה.הפרויקט שילם לעצמו בתוך שנה אחת באמצעות חיסכון במים ונמנע מתשלום עלויות תיקון.

המלצות עתידיות ל- Outlook ומדיניות

שינויי אקלים, התאזרחות ותשתיות ימשיכו להניע את הביקוש לטכנולוגיות רשת מים חכמות עד 2030, שוק ניהול המים החכם העולמי צפוי לעלות על 30 מיליארד דולר, לפי תחזית התעשייה בלבד, אך הטכנולוגיה לבדה אינה מספיקה.

קובעי מדיניות בכל רמות הממשל צריכים לשקול את הפעולות הבאות:

  • (FLT:0) תקני נתונים לאומיים של מים לאומיים (FLT:1) המבטיחים בין-אופרציה, אבטחה ופרטיות בכל כלי השירותים, ללא קשר לגודל או למיקום.
  • (ב) ,0) מימון ייעודי מזרמי מימון ייעודיים 1 לפריסת רשת מים חכמה, עם עדיפות לקהילות שעומדות בפני התשתית והאתגרים הכלכליים הגדולים ביותר.
  • (FLT:0)עדכון מסגרת רגולטורית 1FLT) כדי לזהות ניטור רציף ושליטה אוטומטית כתחליף תקף לשיטות תאימות מסורתיות, תוך שמירה על פיקוח קפדני.
  • (FLT:0) קריטריונים של שוויון ושוויון הכללה 1 (FLT:1) בכל פרויקטי מים חכמים, כולל דיווח ציבורי על האופן שבו היתרונות מחולקים על פני קבוצות דמוגרפיות.
  • (FLT:0) שיתוף פעולה משותף של Foster, 1 בין כלי רכב, ספקי טכנולוגיה, אקדמיה וארגונים קהילתיים באמצעות פרויקטים של הדגמה ופלטפורמות שיתוף ידע.

מערכות המים של המאה ה-21 חייבות להיות חכמות יותר, יותר גמישות, ושוויוניות יותר.טכנולוגיות רשת מים חכמות מציעות מערך רב עוצמה של כלים להשגת מטרות אלה, אך הפוטנציאל שלהם יוגשם רק באמצעות עיצוב מדיניות מכוון וכולל.