تقنيات المياه الرقمية تجعل مرونة المياه ممكنة

يقول آدم وود، كبير مسؤولي المنتجات في شركة InfoTiles إن تقنيات المياه الرقمية لديها القدرة على إنشاء مرافق مياه مرنة قادرة على الاستجابة لأنماط الطقس غير المتوقعة.

لقد أظهرت موجات الجفاف طوال صيف عام 2022، والفيضانات المدمرة في بعض مناطق أوروبا قبل عام واحد فقط، الحاجة إلى تقنيات المياه الرقمية التي يمكن أن تساعد المرافق والبلديات على أن تصبح أكثر مرونة.

إن تقييم استخدام المياه والحد من استخدامها، وإدارة الفيضانات والاستجابة لها، وصحة مستجمعات المياه، وإدارة الأصول، كلها عمليات يمكن أن يساعد فيها جمع البيانات الرقمية وتحليلها في تقديم أنظمة أكثر قوة للمياه والناس والبيئة. تتعاون InfoTiles مع البلديات في النرويج لخلق أوجه تآزر في جميع هذه المجالات الحيوية، والتي يمكن إدارتها من منصة مركزية واحدة يمكن الوصول إليها عن بُعد.

استخدام المياه المنزلية

يعني الطقس الأكثر تطرفاً وزيادة وتيرة الجفاف المتوقعة في جميع أنحاء أوروبا أن إمدادات المياه أصبحت أكثر صعوبة في التنبؤ بها. ولضمان أمن الإمدادات، بدأت بلدية مولدي في النرويج مشروعًا باستخدام عدادات المياه الذكية، إلى جانب أجهزة استشعار في شبكة الأنابيب المتصلة، لتقييم استهلاك المياه المنزلية والبلدية. والهدف من ذلك هو نقل هذه البيانات إلى منصة البيانات المركزية الخاصة بشركة InfoTilesلرسم خريطة استخدام المياه المنزلية والبلدية على مستوى دقيق - لكل من المستهلكين ومديري المياه - لأول مرة.

وبالإضافة إلى مساعدة المستهلكين على فهم سلوكيات استخدام المياه في المنازل بشكل أفضل وتقليلها، سيساعد نشر هذه التكنولوجيا أيضًا مديري المياه على اكتشاف أي استهلاك مرتفع بشكل غير عادي وتحديد التسريبات، سواء في العقار أو في أنابيب التوصيل. سيساعد ذلك البلدية على صيانة شبكة مياه الشرب بشكل أفضل وإجراء الإصلاحات بكفاءة أكبر.

يتم استخدام تقنيتين من تقنيات إنترنت الأشياء (IoT) لنقل البيانات من العدادات وأجهزة الاستشعار إلى منصة البيانات المركزية الخاصة InfoTilesحيث يمكن تحليلها واستجوابها من قبل مديري المياه. وهاتان التقنيتان هما الإرسال عبر شبكة واسعة النطاق طويلة المدى (LoRaWAN)، وهي شبكة اتصالات لاسلكية تنقل البيانات عبر مسافات طويلة، وإنترنت الأشياء ضيقة النطاق (NB-IOT)، التي تنقل البيانات عبر شبكات الهاتف المحمول.

صحة النهر والاستجابة للفيضانات

كما يمكن استخدام هذه التقنية لتقييم صحة الأنهار واستخراج المياه. وتوضع أجهزة الاستشعار في نقاط مهمة استراتيجيًا لجمع بيانات جودة المياه، بما في ذلك مستوى المياه والمحتوى الغذائي ورطوبة التربة. وبالاقتران مع بيانات الطقس المتاحة للجمهور من وكالات الأرصاد الجوية الوطنية، مثل هطول الأمطار ودرجة الحرارة، يمكن تسخير رؤى جديدة لمديري المياه.

وينطوي هذا النهج على إمكانية الذهاب إلى أبعد من ذلك بكثير، حيث لا يقتصر على التقاط البيانات من موقع نهر واحد فحسب، بل عبر مستجمع مياه كامل. وسيثبت أن التقاط مثل هذه البيانات وتحليلها لا يقدر بثمن في الحد من الأضرار الكبيرة وانقطاع الإمدادات الناجمة عن أحداث الفيضانات غير المتوقعة بل وحتى منعها.

كما يتم استخدام التعلم الآلي لدمج بيانات مستجمعات المياه بالكامل مع بيانات الأرصاد الجوية. ويسمح هذا النوع من الذكاء الاصطناعي لتطبيقات البرمجيات بأن تصبح أكثر دقة في التنبؤ بالنتائج بمرور الوقت، دون أن تتم برمجتها صراحةً للقيام بذلك.

تستخدم خوارزميات التعلّم الآلي بيانات تاريخية ومجهولة المصدر، بما في ذلك مجموعات البيانات من أنهار أخرى حيث يوجد بالفعل تخفيف من الفيضانات، كنقطة انطلاق للتنبؤ بالنتائج المستقبلية. يتم تغذية البرنامج بأي بيانات يتم جمعها من نقاط استشعار جديدة، مما يؤدي إلى بناء تمثيل دقيق بشكل متزايد لمستجمعات المياه بحيث يتصرف المستخدمون بناءً على حقائق وليس افتراضات. يعمل التعلّم الآلي على معالجة البيانات بشكل دائم، مما يؤدي إلى إنشاء نموذج دقيق يمكن أن يعمل على مستوى دقيق أو قابل للتطوير.

ويجري تطبيق هذا النظام في مدينة ليليستروم في النرويج على نهر ليرا الذي يشكل خطرًا كبيرًا من الفيضانات ويتطلب استجابة سريعة لتجنب الأضرار الهيكلية الكبيرة وانهيار المرافق العامة.

من خلال البيانات التي تم جمعها من خلال منصة InfoTilesالتي تساهم في تطوير أنظمة الإنذار المبكر، يمكن للبلدية تعبئة المستجيبين الأوائل بشكل أكثر فعالية والتخطيط لإغلاق الجسور المتكاملة وإصدار إعلانات الاحتباس الحراري في الوقت المناسب.  

من خلال التنبؤ بسلوك النهر وتتبع مستوياته بدقة تصل إلى 50 ملم، يمكن للسلطات قياس مخاطر الفيضانات ومعرفة كيفية تطورها في الوقت الفعلي. كما يمكنهم التنبؤ بدقة أكبر بموعد حدوثه قبل 6-12 ساعة من حدوثه، ونوع الاستجابة المطلوبة.

ووفقًا لمنظمة التعاون الاقتصادي والتنمية، تتسبب الفيضانات في أضرار تزيد قيمتها عن 40 مليار دولار أمريكي على مستوى العالم كل عام، لذا من المفهوم أن مرافق المياه والبلديات تعمل بحس من الاستعجال لتحسين العمليات والعمليات، مما يجعلها ملائمة لمستقبل لا يمكن التنبؤ به.

كيف يعمل منتج InfoTiles

إدارة الأصول

يمكن للمنصة نفسها أيضاً التقاط البيانات التي تُظهر احتمالية حدوث أعطال حرجة في البنية التحتية وموارد المياه والصرف الصحي، بما في ذلك أعطال المعالجة وفيضان مياه الصرف الصحي وتعطل المعدات وتلف البنية التحتية.

من خلال التقاط البيانات التي تقيّم باستمرار صحة وفعالية الأصول، يمكن لمديري المياه توقع المشاكل المحتملة واكتشافها وحلها قبل حدوثها، ويمكن نشر فرق الصيانة والاستثمار بشكل أكثر كفاءة.

والأكثر من ذلك أنه من الممكن تنفيذ هذه الإجراءات عن بُعد من خلال الأجهزة المحمولة باليد مثل الأجهزة اللوحية أو الهواتف المحمولة، والتي أصبح معظم الناس الآن على دراية كبيرة بها. يمكن لمديري المياه والمستخدمين الآخرين الاطلاع فعلياً على ما تخبرهم به البيانات أينما كانوا.

تُظهر هذه الأمثلة أن القوة الحقيقية في الاستفادة من تقنيات المياه الرقمية تكمن في سهولة استخدام منصة البيانات المركزية وقدرتها على نمذجة البيانات وتصورها وعرضها عبر جميع الأصول والعمليات، بحيث يمكن لجميع الموظفين المعنيين الوصول إليها.

وتيرة التغيير

في مجال المياه ومياه الصرف الصحي، يتم نشر التقنيات الرقمية لتسخير البيانات وتحويل العمليات بوتيرة غير مسبوقة. وتصف الرابطة الدولية للمياه التحول الرقمي لصناعة المياه بأنه "تحول لتحسين عملياتها وكفاءتها التشغيلية".

تقول الجمعية

"يتم تطوير الأنظمة الجديدة على خلفية الأنظمة الفيزيائية الإلكترونية والرقمنة والبيانات الضخمة حيث يتم دمج البرمجيات وأجهزة الاستشعار والمعالجات وتقنيات الاتصالات والتحكم بشكل متزايد، لتمكين اتخاذ قرارات مستنيرة في عالم متغير ومعقد وغير مؤكد بشكل متزايد."

يسير الاستثمار في تقنيات المياه الرقمية في مسار تصاعدي حاد. فبين عامي 2018 و2030، سيتم إنفاق 405 مليار دولار أمريكي على البنية التحتية الجديدة للمياه، وفقًا لشركة Global Water Intelligence، و178 مليار دولار أمريكي على إعادة التأهيل. ونظراً لإمكانيات تقنيات المياه الرقمية في إطلاق مستويات جديدة من كفاءة استخدام الموارد في البنية التحتية الجديدة وإعادة التأهيل، من المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 63 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025.

في المستقبل القريب، سيصبح من الطبيعي أن تتحول جميع مرافق المياه في جميع أنحاء العالم إلى التحول الرقمي إلى حد ما. والخبر السار هو أن تقنيات المياه الرقمية اللازمة لمواجهة تحديات اليوم موجودة بالفعل، وأن مرافق المياه ذات التفكير المستقبلي تتبنى هذه الابتكارات كوسيلة لخلق مستقبل مستدام للمياه لسكانها.

نُشر المقال أيضًا في مجلة Process Industry Informer.