اینترنت اشیا و صرفه‌جویی در مصرف آب

اینترنت اشیا (IoT)، کنتورهای هوشمند آب و فناوری‌های دیگر فواید بسیاری را به همراه دارند. دولت‌ها در سراسر جهانبه دلیل ضررهای اقتصادی ناشی از ویروس کرونا با فشار زیادی مواجه هستند و شاید برای چند سال آینده در امر تأمین بودجه تحت فشار قرار بگیرند.

فناوری‌های هوشمند آبرسانی روشی برای صرفه‌جویی در مصرف آب است و این امکان را فراهم می‌کنند تا میزان هدر رفت آب را کاهش داده و سیستم‌های آبرسانی شهری را کارآمدتر کرد. مؤسسه تحقیقاتی IDC پیش‌بینی کرده است که تا سال 2024 برای مقابله با کمبود آب 45 درصد شهرها و جوامع از اینترنت اشیا (IoT) برای نظارت بر کیفیت و تشخیص نشتی در سیستم آبرسانی استفاده می‌کنند.

اخیراً مؤسسه ABI Research تخمین زده است که استفاده از کنتورهای هوشمند در سال 2020، به دلیل مشکلات اقتصادی 19 درصد کاهش می‌یابند.

فناوری هوشمند آب چیست؟

بانک جهانی تخمین زده است که به طور متوسط 25 تا 30 درصد از آب در شبکه آبرسانی از دست می‌رود و از آن به عنوان آب راکد یاد می‌کند. در برخی شهرها این رقم بیشتر است. NRW یا آب راکد به آبی اطلاق می‌شود که قبل از رسیدن به مصرف‌کننده از طریق نشت یا به دلیل عدم دقت اندازه‌گیری از بین رفته می‌رود.

Ruthbea Yesner Clarke معاون بخش بینش دولت‌ها و شهرهای هوشمند در IDC می‌گوید: فناوری هوشمند آب یک فناوری نیست بلکه "مجموعه‌ای از فناوری‌ها است که به عنوان یک راه‌حل با هم همکاری می‌کنند."

او در ادامه می‌گوید: "مانیتورینگ از راه دور به NRW با استفاده از انواع فناوری‌های سنسورها یا تحلیل الگوی تاریخی برای كاهش هدر رفت آب و هزینه‌های مرتبط با آن قابل دستیابی است."

سیلن نامدار مدیر اجرایی در Cisco’s Connected Cities & Communities می‌گوید: " استفاده از داده‌های زمان واقعی (real-time) و هوش تجاری دستگاه‌ها برای بهینه‌سازی دارایی‌ها، افزایش کارایی و ایجاد انعطاف‌پذیری است."

فناوری هوشمند آب به شهرها و تأسیسات این امکان را می‌دهد تا بهتر درک کنند که دارایی سیستم‌های آنها مانند پمپ‌ها و لوله‌ها چه کاری انجام می‌دهد و نقاط مشکل در کجا هستند.

راهکارهای هوشمند آب امکان نظارت بر خطوط لوله‌ها، پمپ‌ها، شیرها و موتورها و کلیه زیرساخت‌های مرتبط را برای جمع‌آوری، تمیز کردن و توزیع آب فراهم می‌کند.

کلارک در پایان اضافه می‌کند: "سیستم‌های هوشمند آب‌ کیفیت داده‌ها را از چندین منبع از جمله حوضه آبخیزداری، تصفیه‌خانه‌ها و تجهیزات آزمایش جمع‌آوری می‌کنند. ابزارهای مدل‌سازی بلادرنگ، درک درستی از آلودگی و تأثیر آن بر کیفیت آب را فراهم می‌کند."

از ابزارهای هوشمند آب نیز می‌توان برای مدیریت سیلاب، ردیابی سیلاب و سرریز آب نیز استفاده کرد زیرا خطر نابسامانی شرایط جوی و آب و هوایی در جوامع که می‌تواند منجر به افت کیفیت آب شود، در حالا افزایش است.

اینترنت اشیا (IoT) در تأسیسات آب

راهکارهای هوشمند آب شامل طیف وسیعی از فناوری‌ها و مؤلفه‌ها از جمله سنسور اینترنت اشیا (IoT) ، آنالیز کلان داده (Big data)، ظرفیت پردازش، ماژول‌های شبکه ارتباطی، نرم‌افزار مدیریت، مدل‌سازی سیستم اطلاعات جغرافیایی، کنتورهای هوشمند و موارد دیگر است.

اینترنت اشیا (IoT) با ارائه داده‌های جدید و بینش‌هایی که قبلاً موجود نبود (مانند هشدار نشت در زمان واقعی)، داده‌های به موقع و دقیق‌تری را از طریق فناوری دیجیتال ارائه می‌دهد. همچنین می‌تواند موجب صرفه‌جویی در هزینه عملیاتی شود زیرا نظارت و اتوماسیون از راه دور بر کامیون‌ها، هزینه‌های پرسنل را کاهش می دهد و از هدر رفتن آب، هزینه‌های اضافی و غیره جلوگیری می‌کند."

شرکت سیسکو از فناوری بی‌سیم دوربرد (LoRa) استفاده می‌کند کهیک فناوری ارتباط بی‌سیم است که با استاندارد Wi-Fi متفاوت است. LoRa بر روی طیف بی‌سیم 900 مگاهرتز کار می‌کند و دسترسی به شبکه‌های LoRaWAN را فراهم می‌کند.

LoRa برای برنامه‌های IoT طراحی شده است و دستگاه‌های در حال اجرا بر روی آن می‌توانند باتری‌هایی داشته باشند که حداکثر هفت سال عمر کنند. در سیستم LoRa سنسورهای بی‌سیم داده‌ها را از لوله‌ها و پمپ‌ها به صورت real-time جمع می‌کنند و اطلاعات را از طریق دروازه‌های بی‌سیم ارسال می‌کنند. از آنجا داده‌ها به یک سرور شبکه و سپس به یک مرکز داده یا در ابر و یا در محل می‌روند. پس از آن پلتفرم‌های تحلیلی و نرم‌افزارهایی كه دارای هوش مصنوعی (AI) هستند، به كار می‌روند تا اطلاعات را به دست آورند و بینش مناسب را در اختیار مسئولان شهر قرار دهند.

امنیت یک عامل کلیدی در تأسیسات آب است که غالباً هدف حملات سایبری قرار می‌گیرد. اگر به یک مرکز مهم حمله شود، می‌تواند بر سلامت عمومی و محیط‌زیست میلیون‌ها نفر تأثیر بگذارد. قانون زیرساخت‌های آبرسانی آمریکا در سال 2018 به بیش از 3،300 نفر برای تهیه یا به‌روزرسانی ارزیابی ریسک و برنامه‌های واکنش اضطراری نیاز دارد.

نمونه‌هایی از راهکارهای هوشمند آبرسانی

شرکت آب لوییزویل که آب آشامیدنی تقریباً یک میلیون مشتری در لوییزویل را تأمین می‌کند، در سیستم خود حدود 320،000 نقطه پایانی دارد و قصد دارد تقریباً 280،000 متر را با کنتورهای جدید نپتون و سایر فناوری‌های Itron و جایگزین کند. اینکار منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیاتی می‌شود اما فوایدی نیز برای مشتریان به همراه دارد زیرا صورتحساب منظم به آنها کمک می‌کند تا راحت‌تر الگوهای مصرف خود را مدیریت کنند.

هوستون برای نوسازی زیرساخت‌های خود با مایکروسافت همکاری کرد و بخشی از این پروژه شامل تهیه کنتورهای هوشمند به 50،0000 مشتری بود. این کنتورها هر 15 دقیقه اطلاعات مربوط به مصرف آب را جمع می‌کنند و در آینده هشدارهای نشت و مشاوره در مورد حفاظت از زمان را به مشتریان می‌دهند.

راهکارهای هوشمند آبرسانی زیرساخت‌های مهمی را با مقاومت در برابر بلایای طبیعی فراهم می‌کند. آنها همچنین خدمات و دید بهتری به مشتری ارائه می‌دهند و مشخص می‌کند مردم چه میزان آب مصرف می‌کنند و محل نشت از کجاست.