Znaczenie inteligentnych technologii i opomiarowania w gospodarowaniu zasobami wody
Wodomierz wielostrumieniowy suchobieżny z interfejsem indukcyjnym. Źródło: Bmeters
W wielu częściach świata woda była i jest znacznie tańsza od innych mediów komunalnych (gazu i energii elektrycznej), z tego względu znacznie mniej wysiłków podejmowano w celu ochrony jej zasobów. Zmiany klimatu i deficyty słodkiej wody dotknęły w pierwszej kolejności rolnictwo i były przyczyną dużych migracji ludzkich oraz konfliktów. Zmniejszenie dostępnej ilości wody w skali globalnej wraz ze wzrostem liczby ludności stwarza zapotrzebowanie na innowacyjne technologicznie rozwiązania w gospodarowaniu zasobami wody. Nowych możliwości upatruje się m.in. w rozwoju cyfryzacji, internetu rzeczy i uczenia się maszynowego.
Zobacz także
Apator Powogaz SA Dlaczego w nowoczesnych obiektach warto instalować wodomierze ultradźwiękowe?
Prosta instalacja, łatwe projektowanie i niezawodność to tylko niektóre zalety stosowania ultradźwiękowych wodomierzy Ultrimis. Urządzenie tego typu sprawdzi się zarówno w budownictwie mieszkaniowym,...
Prosta instalacja, łatwe projektowanie i niezawodność to tylko niektóre zalety stosowania ultradźwiękowych wodomierzy Ultrimis. Urządzenie tego typu sprawdzi się zarówno w budownictwie mieszkaniowym, jak i w zastosowaniu przemysłowym. Co więcej, wodomierz ultradźwiękowy gwarantuje inwestorom uzyskanie oszczędności.
EWE ARMATURA POLSKA SP. Z O.O. Studzienka wodomierzowa Ewe FLEXORIPP
Studzienki wodomierzowe z czarnego PE dostępne w ofercie firmy EWE Armaturen polietylenu zostały udoskonalone pod względem materiałowym i użytkowym. Zwiększono możliwości zastosowań studzienki oraz ułatwiono...
Studzienki wodomierzowe z czarnego PE dostępne w ofercie firmy EWE Armaturen polietylenu zostały udoskonalone pod względem materiałowym i użytkowym. Zwiększono możliwości zastosowań studzienki oraz ułatwiono jej montaż i użytkowanie.
Itron Polska Sp. z o.o. Zdalny odczyt wodomierzy
Budownictwo wielolokalowe z utrudnionym dostępem do liczników Podstawowym problemem przy odczycie wodomierzy zamontowanych u lokatorów w budynkach wielorodzinnych jest brak dostępu do nich. Dotyczy...
Budownictwo wielolokalowe z utrudnionym dostępem do liczników Podstawowym problemem przy odczycie wodomierzy zamontowanych u lokatorów w budynkach wielorodzinnych jest brak dostępu do nich. Dotyczy to praktycznie wszystkich budynków wielorodzinnych wybudowanych w latach osiemdziesiątych i wcześniej. Nawet po wejściu do mieszkania odczyt kilku wodomierzy w trudno dostępnych miejscach jest czasami nie lada wyczynem. Idealnym rozwiązaniem w takiej sytuacji jest zastosowanie odczytu radiowego.
Zużycie wody na naszej planecie wzrosło w XX w. trzykrotnie i w skali globalnej coraz bardziej widoczne jest złe nią zarządzanie oraz przestarzała lub nieodpowiednia infrastruktura. Zasoby wodne stają się coraz droższe i mniejsze, a ich skuteczna kontrola i efektywne wykorzystanie konieczne jest nie tylko w gospodarce komunalnej, ale i rolnictwie oraz przemyśle. Realizacja tych procesów opiera się na niepozornych urządzeniach, jakimi są wodomierze i przepływomierze, oraz technologiach komunikacji i przesyłu danych.
Od kilku lat instalujemy w UE wodomierze ze zdalnym odczytem danych, a ustawa o efektywności energetycznej [1] zobowiązuje do montażu w budynkach wielolokalowych takich urządzeń także dla ciepłej wody. Ujmowanie, uzdatnianie i dystrybucja wody są ściśle powiązane z energią. Informacje pochodzące m.in. z wodomierzy i przepływomierzy to źródło danych nie tylko dla systemów rozliczeń za zużyte media, ale, wraz z innymi danymi z sieci, także dla rozwijających się technologii zarządzania, wykorzystujących internet rzeczy i sztuczną inteligencję. Te z kolei służą m.in. do monitorowania i zarządzania zasobami wody, a nie tylko sieci. Branża wod-kan musi obecnie zarówno stosować się do zasad gospodarki zrównoważonej, jak i wchodzić w etap przygotowań związanych z odpornością jej infrastruktury na zmiany klimatu.
Precyzyjne opomiarowanie zużycia wody jest niezbędne w systemie rozliczeń, zwłaszcza wtedy, gdy rosną koszty ujmowania i energii elektrycznej. Zakłady wod-kan wprawdzie stosują już technologie OZE i obniżają energochłonność swoich procesów, ale w tym celu potrzebują precyzyjnych danych z sieci i od odbiorców. Zwiększanie jakości pracy i konieczność sprostania rosnącemu zapotrzebowaniu na wodę na terenach zurbanizowanych będzie wymagać dalszych dużych nakładów energetycznych oraz analiz i prognozowania zapotrzebowania. Rośnie tym samym znaczenie wdrażania rozwiązań i technologii smart wraz z IoT (Internet of Things) oraz AI (Artificial intelligence). Rozwój IoT umożliwia wykorzystanie inteligentnych technologii w obszarach dotychczas nieuwzględnianych, takich jak zużycie energii czy wody, praca oświetlenia i AGD itd.
W literaturze naukowej poświęconej przyszłości branży wod-kan pojawiają się już np. określenia AMI (Advanced Metering Infrastructure), IWSs (Intelligent Water Systems) czy SWSs (Smart Water Systems). Przyjmuje się, że rozwiązania inteligentne potrafią szybko, w czasie rzeczywistym (rzędu minut), przeanalizować otrzymane dane i dać użyteczną informację zwrotną. A to z kolei wymaga od urządzeń pomiarowych praktycznie stałego kontaktu z koncentratorami i systemami gromadzenia i analizy danych. Z tego wynika kolejne wymaganie – zagwarantowania bardzo dużych mocy obliczeniowych dla dużej liczby posiadanych danych oraz ich prawidłowego i optymalnego wyboru [2].
Wodomierze pełnią w tej architekturze informacyjnej bardzo ważną rolę i będzie się od nich wymagać coraz więcej możliwości i funkcji wspomagających „procesy diagnostyczne i decyzyjne związane z codzienną eksploatacją sieci wodociągowych w czasie quasi-rzeczywistym” [2]. Można być zatem pewnym, że cyfryzacja tych urządzeń będzie stale postępować i wpływać na budowę inteligentnej, a z czasem samouczącej się architektury sieci wodociągowych na cele: dystrybucji, zarządzania i optymalizacji ciśnienia, unikania i lokalizacji wycieków, zapewniania odpowiedniej jakości wody, efektywnej sprzedaży i fakturowania oraz nowych funkcji i wzywań.
Jednym z tych wyzwań są kurczące się zasoby wody słodkiej oraz zmiany klimatu i ekstremalne wahania pogodowe, w tym susze. Są to problemy globalne, a Polska nie należy do państw mających szczególnie dużo wody. Utworzona niedawno Światowa Organizacja Wody uważa, że kryzys wodny jest piątym globalnym ryzykiem pod względem skali wpływu na ludzkość. Choć wiadomo, że zasoby wody są ograniczone, korzystamy z nich w coraz szybszym tempie. Na całym świecie codziennie zużywa się aż 10 mld m3 słodkiej wody [3], dlatego oprócz wdrażania nowych technologii ważne jest zachęcanie obywateli do świadomego zużycia wody i zmiany postaw konsumpcyjnych w celu jej oszczędzania.
Choć Ziemia pokryta jest w 75% wodą (dlatego nazywamy ją „błękitną planetą”), aż 97,5% tych zasobów stanowi słona woda nienadająca się do spożycia i wykorzystania w rolnictwie i przemyśle, a pozostałe zaledwie 2,5% wody użytecznej jest rozłożone na globie nierównomiernie. Ponad miliard osób nie ma dostępu do bezpiecznej wody pitnej. Według Światowej Organizacji Zdrowia 80% wszystkich chorób w krajach rozwijających się ma związek z deficytem wody i jej niską jakością. Z kolei ONZ szacuje, że już za rok, czyli w 2025 roku, 30% światowej populacji zamieszkującej 50 krajów dotknie niedobór wody. Wyczerpujemy dostępne zasoby i stale rośnie popyt, a globalne ocieplenie jeszcze pogłębia problem. Wielu zapomina, że używamy wody nie tylko do picia, mycia czy prania, ale także w produktach, które spożywamy i wytwarzamy.
|
W dalszej części artykułu: • Wodomierze i komunikacja a ilość i jakość wody • Infrastruktura sieciowa a dane z wodomierzy • Nad czym pracują naukowcy? • Światowe trendy badawcze • Jak pozyskiwać środki na inwestycje w nowe, inteligentne technologie • Wodomierze, nakładki, transmisja danych i programy • Modele sieci wodociągowych
|
Literatura
1. Ustawa z dnia 20 kwietnia 2021 r. o zmianie ustawy o efektywności energetycznej oraz niektórych innych ustaw (DzU 2021, poz. 868)
2. Dzimińska Paulina, Stańczyk Justyna, Pałczyński Krzysztof, Licznar Paweł, Andrysiak Tomasz, Potencjał algorytmów inteligencji obliczeniowej w interpretacji rozproszonych danych wodomierzowych, „INSTAL” 1/2024, DOI:10.36119/15.2024.1.5, https://informacjainstal.com.pl/wp-content/uploads/2024/02/Instal-1_2024-strony-6-2.pdf
3. Average Daily Water Usage, https://www.theworldcounts.com/stories/average-daily-water-usage
4. Deploying Full Water Metering at the Household/Final User Level, Green Best Practice Community, https://greenbestpractice.jrc.ec.europa.eu/node/586
5. Syrmos Evangelos, Sidiropoulos Vasileios, Bechtsis Dimitrios, Stergiopoulos Fotis, Aivazidou Eirini, Vrakas Dimitris, Vezinias Prodromos, Vlahavas Ioannis, An Intelligent Modular Water Monitoring IoT System for Real-Time Quantitative and Qualitative Measurements, „Sustainability” 2023, 15(3), 2127, https://doi.org/10.3390/su15032127
6. Gu Fei, Niu Jianwei, Jiang Landu, Liu Xue, Atiquzzaman Mohammed, Survey of the low power wide area network technologies, „J. Netw. Comput. Appl.” 2020, 149, 102459, https://doi.org/10.1016/j.jnca.2019.102459
7. Daigavane Vaishnavi V., Gaikwad M.A, Water Quality Monitoring System Based on IOT, „Advances in Wireless and Mobile Communications” 2017, Vol. 10, No. 5, https://www.ripublication.com/awmc17/awmcv10n5_24.pdf
8. Chowdury Mohammad Salah Uddin, Bin Emran Talha, Ghosh Subhasish, Pathak Abhijit, Alam Mohd. Manjur, Absar Nurul, Andersson Karl, Hossain Mohammad Shahadat, IoT Based Real-Time River Water Quality Monitoring System, „Procedia Comput. Sci.” 2019, 155, 161–168, https://doi.org/10.1016/j.procs.2019.08.025
9. Zapata-Sierra Antonio Jesús, Salmerón-Manzano Esther, Alcayde Alfredo, Zapata-Castillo María Lourdes, Manzano-Agugliaro Francisco, The Scientific Landscape of Smart Water Meters: A Comprehensive Review, „Water” 2024, 16(1):113, https://doi.org/10.3390/w16010113
10. Clifford Eoghan, Mulligan Sean, Comer Joanne, Hannon Louise, Flow-Signature Analysis of Water Consumption in Nonresidential Building Water Networks Using High-Resolution and Medium-Resolution Smart Meter Data: Two Case Studies, „Water Resources Research”, 2017, https://doi.org/10.1002/2017WR020639
11. Slaný Vlastimil, Lučanský Adam, Koudelka Petr, Mareček Jan, Krčálová Eva, Martínek Radek, An Integrated IoT Architecture for Smart Metering Using Next Generation Sensor for Water Management Based on LoRaWAN Technology: A Pilot Study, „Sensors”, 2020; 20(17):4712, https://doi.org/10.3390/s20174712
12. Krishnan Siva Rama, Nallakaruppan M.K., Chengoden Rajeswari, Koppu Srinivas, Iyapparaja M., Sadhasivam Jayakumar, Sethuraman Sankaran, Smart Water Resource Management Using Artificial Intelligence – A Review, „Sustainability”, 2022, 14(20), 13384, https://doi.org/10.3390/su142013384
13. Jan Farmanullah, Min-Allah Nasro, Düştegör Dilek, IoT Based Smart Water Quality Monitoring: Recent Techniques, Trends and Challenges for Domestic Applications, „Water”, 2021, 13(13):1729, https://doi.org/10.3390/w1313172
14. https://www.igwp.org.pl/optymalny-dobor-wodomierza-jako-warunek-zwiekszenia-przychodow-przedsiebiorstwa-wodociagowego/
15. Materiały techniczne i poradnikowe firmy WES, https://wes.info.pl/
16. Materiały techniczne firm: Apator Powogaz, Bmeters, Diehl Metering, Ferro, Globe of Things, Itron, Metrona
