Connect with us
Budu─çnost

Pametni gradovi budu─çnosti

Uvo─Ĺenje ÔÇ×pametnih komponentiÔÇŁ u spoljne instalacije vodovoda

1 Uvod

Pametni grad je urbana sredina koja koristi razli─Źite vrste elektronskih senzora za prikupljanje informacija potrebnih za upravljanje imovinom i resursima. Tu spadaju podaci prikupljeni od gra─Ĺana, ure─Ĺaja i imovine koji se zatim obra─Ĺuju i analiziraju za pra─çenje i upravljanje saobra─çajem i transportom, energetikom, vodovodnom i kanalizacionom infrastrukturom, policijom, informacionim sistemima, ┼íkolama, bolnicama i drugo.

Koncept pametnog grada spaja informacionu i komunikacionu tehnologiju i razne fizi─Źke ure─Ĺaje povezane u mre┼żi kako bi se optimizovala efektivnost gradskih usluga, pratili trendovi razvoja i ulagalo u inovacije pojedinih sistema. Ovaj pristup vodi pobolj┼íanju kvaliteta i smanjenju tro┼íkova ┼żivota. Pametne aplikacije omogu─çuju pra─çenje parametara online i reagovanje u realnom vremenu.

pametni gradovi buducnosti

Velike demografske, tehnološke, ekonomske i ekološke promene izazvale su interesovanje za pametne gradove

Velike demografske (porast broja stanovni┼ítva i starenje populacije), tehnolo┼íke, ekonomske i ekolo┼íke promene izazvale su interesovanje za pametne gradove, ┼íto uklju─Źuje i klimatske promene, restruktuiranje ekonomije, prelazak na online maloprodaju i pritiske na smanjenje javnih finansija. Evropska unija (EU) ulo┼żila je mnogo napora za osmi┼íljavanje strategije za postizanje ÔÇ×pametnogÔÇŁ urbanog rasta za svoja ┼íira gradska podru─Źja i ula┼że u razvoj ICT (informacione i komunikacijske tehnologije) usluge u cilju pobolj┼íanja javnih usluga i kvaliteta ┼żivota. Arupova procena je da ─çe globalno tr┼żi┼íte ÔÇ×pametnih gradovaÔÇŁ iznositi 400 milijardi dolara godi┼ínje do 2020. godine. Primeri implementacije tehnologije pametnih gradova su Dubai, Sauthempton, Amsterdam, Barselona, Madrid, Stokholm.
U Republici Srbiji gradovi poput Novog Sada, Pan─Źeva i Beograda su po─Źeli sa razvojem i ulaganjima u koncept ÔÇ×pametnog gradaÔÇŁ.

1.1 Uop┼íten koncept ÔÇ×pametnih vodovoda i kanalizacijeÔÇŁ
Kontinualno pra─çenje tehnolo┼íkih parametara je princip koji se sve vi┼íe primenjuje u raznim sferama industrije i urbanog okru┼żenja, i na kome se zasniva koncept ÔÇ×pametnih gradovaÔÇŁ. Vodovodna mre┼ża je njihov integralni deo sa pitkom vodom kao strate┼íkim resursom. Pove─çanje stepena urbanizacije prouzrokuje potrebu za online kontrolom, obradom i ─Źuvanjem podataka, a razvoj u sferi digitalizacije nam to omogu─çuje.

//Koncept SWAN (Smart Water Network) uklju─Źuje identifikovanje curenja na mre┼żi i kod krajnjih korisnika, dobijanje zavisnosti izme─Ĺu pojedinih elemenata te─Źenja (kao ┼íto su proticaj, pritisak, kvalitet vode…), omogu─çava detekciju loma, pra─çenje kvaliteta u realnom vremenu, online kontrolu potro┼ínje, uspostavljanje potro┼ía─Źkih obrazaca i kori┼í─çenje prognoznih analiti─Źkih metoda za regulisanje snabdevanja i pode┼íavanje alarma za predvi─Ĺanje i spre─Źavanje anomalija i havarija.//

2 ÔÇ×Pametna vodovodna mre┼żaÔÇŁ (Smart Water Network)

2.1 Funkcija uvo─Ĺenja ÔÇ×pametnih komponentiÔÇť u vodovodnu mre┼żu
Smart Water Netvork (SWAN) je vodovodna industrija i ona je ekvivalentna energetskoj industriji Smart Grid gde su umre┼żene vodovodne kompanije koje poku┼íavaju da odrede kako ─çe nove SWAN tehnologije pomo─çi u odr┼żavanju ili pobolj┼íati nivo usluga i profitabilnosti postoje─çih stopa naplate vode i kako se podaci, merenja performansi i integrisanje sistema mogu usmeriti na upravljanje vodom i dovesti u vezu sa podsticanjem produktivnosti poslovanja.

Zajedni─Źki izazov za vodosnabdevanje je odr┼żavanje i pobo- lj┼íanje usluga i profitabilnosti nivoa postoje─çih stopa naplate vode. Smanjenje stvarnih (fizi─Źkih) i o─Źiglednih komercijalnih gubitaka vode je klju─Źno pitanje. Ve─çina komunalnih preduze─ça bele┼żi zna─Źajne gubitke vode.

priroda

Danas je mogu─çe vr┼íiti „pametna merenja“ i pobolj┼íati efikasnost vodosnabdevanja

Prvi problem sa kojim se susre─çemo u komunalnom sektoru jeste da ne postoje podaci o gubicima, a i ako postoje nema potrebnih alata i softvera za njihovu obradu. Postavlja se i pitanje kako uskladiti projektovane uslove sa stvarnim stanjem na terenu.

Danas je mogu─çe vr┼íiti ÔÇ×pametna merenjaÔÇŁ (ÔÇ×Smart MeteringÔÇŁ) i pobolj┼íati efikasnost vodosnabdevanja. Prikupljeni podaci se koriste za pru┼żanje vizualizacije mre┼że u realnom vremenu.┬á

Status i racionalizacija funkcija poslovne inteligencije (BI-Business intelligence) omogu─çavaju korisnicima i zainteresovanim stranama da donose bolje odluke kao rezultat solidnog izve┼ítavanja i nedvosmislenog planiranja. U SWAN okru┼żenju, softver koji analizira signale u realnom vremenu iz nadre─Ĺenog kontrolnog sistema zajedno sa sistemom za prikupljanje podataka (SCADA-Supervisory Control And Data Acquisiton ÔÇô dispe─Źersko upravljanje i prikupljanje podataka) mogu ukazivati na prisutnost i pribli┼żnu lokaciju curenja u distributivnom sistemu. Mre┼żna simulacija i povezivanje sa softverom za upravljanje omogu─çuje efikasne komunikacije sa ekipama na terenu i kupcima, smanjuje broj popravki, omogu─çuje uslugu korisnicima i ─Źini potro┼ía─Źe zadovoljnim. Sistemi za kontrolu pritiska koriste kontrolni softver koji deluje u realnom vremenu.

// Hidrauli─Źki modeli povezuju softver za analizu i druge informacione tehnologije (IT-Information Techology) ─Źiji alati podr┼żavaju ÔÇ×zameniti ili popravitiÔÇŁ odluke a programi imaju aplikaciju za procenu stanja i upravljanje mre┼żnim resursima. //

Upravljanje podacima (MDM-Master Data Management), spojeno sa naprednom metri─Źkom infrastrukturom / auto- matsko ─Źitanje vodomera (AMI-Advanced Metering Infrastructure / AMR-Automatic Meter Reading) sistemi [4], pomo─ç u identifikaciji gubitaka nastalih usled neispravnih brojila ili gre┼íaka u ru─Źnoj obradi izmerenih i o─Źitanih podataka-KPI-i (Key Performance Indicators) koji proisti─Źu iz takvih sistema, omogu─çavaju korisnicima da analiziraju industrijske performanse i druge interne podatke, poma┼żu─çi da se identifikuju oblasti koje treba pobolj┼íati obezbe─Ĺuju─çi konzistentnu komunikaciju sa svim zainteresovanim stranama.

Pametna vodovodna mre┼ża

Pametna vodovodna mre┼ża

2.1.1 Elementi pametne vodovodne mre┼że
Pametne vodovodne mre┼że donose profit javnim preduze─çima gde su one ve─ç implementirane u osnovnoj infrastrukturi. Prostor SWAN predstavlja upotrebu informacione tehno- logije za optimizaciju imovine komunalnog preduze─ça. Implementacijom ove tehnologije, ÔÇ×glupaÔÇŁ infrastuktura (bez podataka), koju ─Źine fizi─Źki elementi mre┼że kao ┼íto su cevi, pumpe, rezervoari i ventili, postaje inteligentna kroz primenu senzora za prikupljanje podataka i softvera za pomo─ç u tuma─Źenju podataka ┼íto pokre─çe odre─Ĺene info- rmacione korake koji pobolj┼íavaju efikasnost poslovanja.

Tri klju─Źna elementa ÔÇ×pametnih vodovodnih mre┼ża“ su:
ÔÇó Informacije: potpuno iskori┼í─çavanje svih podataka koje generi┼íe vodovod
ÔÇó Integracija: kori┼í─çenje trenutnih informacionih sistema za maksimiziranje prethodnih investicija
ÔÇó Inovacije: dizajniranje sistema dovoljno fleksibilnog da odgovori na budu─çe izazove

SWAN nije samo pojedina─Źni sistem koji optimizuje efikasnost mre┼że, ve─ç i sredstvo za povezivanje vi┼íe sistema radi deljenja podataka platforme.

SWAN tehnologije pobolj┼íavaju efikasnost, dugove─Źnost i pouzdanost osnovne fizi─Źke vodovodne mre┼że kroz bolje merenje, prikupljanje i analizu podataka preuzimaju─çi odre─Ĺene reakcije za ┼íirok spektar doga─Ĺaja u mre┼żi.

ÔÇ×PametnaÔÇť vodovodna mre┼ża nam omogu─çava:
ÔÇó Pra─çenje u realnom vremenu, automatizaciju i optimizaciju slo┼żenih operativnih procesa
ÔÇó Deljenje baze podataka i sinhronizaciju, izbegavaju─çi neefikasno dupliranje informacija i gre┼íke
ÔÇó Vizuelizaciju informacija koje dolaze iz razli─Źitih sistema u jedinstvenoj i standardizovanoj platformi, kao ┼íto je geografski informacioni sistem (GIS)
ÔÇó Impementaciju poslovne inteligencije, kao ┼íto su KPI, benchmarking, izve┼ítaji, generisanje i planiranje

Pra─çenje podataka u realnom vremenu unapre─Ĺuje odr┼żavanje mre┼że jer sistem automatski generi┼íe informacije u toku doga─Ĺaja. Na primer, kada postoji neispravan deo opreme ili kada cevi propu┼ítaju vodu, rukovodioci komunalnih usluga mogu odmah poslati ekipu na ta─Źnu lokaciju incidenta sa ta─Źnim informacijama o toj vrsti opreme. Kori┼í─çenje naprednog GIS sistema za odlazak osoblja na preciznu lokaciju incidenta smanjuje tro┼íkove popravke. ÔÇ×Smart Water NetworkÔÇŁ nije samo pojedina─Źni sistem, ve─ç sistem vi┼íe elemenata i povezivanje vi┼íe sistema za razmenu prikupljenih podataka sa razli─Źitim platformama.

Pametne vodene mre┼że uti─Źu na efikasnost kontrole tro┼íkova, tako ┼íto je interval reakcije na incident koji se dogodio i reagovanje na problem fiksan, ─Źime se smanjuje rizik i tro┼íkovi koji se odnose na taj doga─Ĺaj.┬á

Pored pobolj┼íanja vremena reakcije na problem, dokazano je da je povezivanje podataka u realnom vremenu sa terena klju─Źno za izgradnju ta─Źnih hidrauli─Źkih modela koje radnici komunalnih slu┼żbi koriste da uporede planirano i projektovano stanje sa onim ┼íto se zapravo de┼íava u mre┼żi. Izvo─Ĺe- njem online simulacija, korisnici imaju vrlo mo─çan alat koji im omogu─çava da uspostave ta─Źnu bazu podataka kako bi se procenila operativna efikasnost njihove mre┼że.

2.1.2 Menad┼żment gubitaka u vodovodnoj mre┼żi (Water loss management)

Neprofitabilni mena┼żdment vodom (NRW-Non-revenue water) mo┼że imati koristi od SWAN aplikacije jer to uklju─Źuje razli─Źita odeljenja komunalnih i multidisciplinarnih timova.

SWAN podr┼żava efikasno upravljanje gubicima vode:
ÔÇó Implementacija softvera koji obavlja odre─Ĺene zadatke, kao ┼íto je automatsko otkrivanje curenja
ÔÇó Uvo─Ĺenje novih tehnologija u tradicionalno ru─Źno izvr┼íene aktivnosti: na primer, mobilna GIS re┼íenja koja podr┼żavaju operacije u toku upravljanja
ÔÇó Integrisanje sistema za informacije sa dodatnom vrednosti: na primer, povezivanje SCADA sistema i hidrauli─Źkog modela za detekciju curenja ili neispravne opreme za merenje
ÔÇó Smanjivanje nepravilnosti u merenjima pomo─çu naprednog upravljanja vodomerima, ┼íto se integri┼íe u korisni─Źki informacioni sistem (CIS-Customer Information System) i odre─Ĺeni softver za odre─Ĺivanje optimalnog broja merenja i veli─Źinu vodomera
ÔÇó Eliminisanje gre┼íaka pri upravljanju podacima putem automatske implementacije metri─Źnog ─Źitanja (AMR), napredne metri─Źke infrastrukture (AMI) i podataka sa mera─Źa (MDM) .

SWAN adresira ─Źetiri aspekata NRW-a: aktivna kontrola curenja, popravke cevi, upravljanje pritiskom i upravljanje imovinom. Aktivna kontrola curenja podrazumeva sisteme za otkrivanje curenja (LDS), poznate i kao ra─Źunarski monitoring pritiska (CPR-Computer Pressure Monitoring). To su specifi─Źni softverski alati koji analiziraju signale u realnom vremenu iz SCADA sistema. Oni omogu─çavaju operateru da proceni prisutnost i pribli┼żnu lokaciju curenja u razli─Źitim podru─Źjima vodne mre┼że.

Podaci o brzini vode u realnom vremenu su povezani sa mre┼żnom analizom-otkrivanje curenja vode. ─îak i korisnici sa niskim gubicima vode mogu imati koristi od pametne vodovodne mre┼że, po┼íto se tro┼íkovi odr┼żavanja gubitka vode svode na minimum i mogu znatno prema┼íiti cenu efikasnog aktivnog sistema za kontrolu curenja. Sistem za menad┼żment gubitaka (OMS-Outage Management System) kori┼í─çenjem geodata baze podataka povezan sa drugim sistemima preduze─ça – kao ┼íto su CIS, SCADA sistem, sistem za upravljanje ra─Źunarskim odr┼żavanjem (CMMS- Computerized Maintenance Management System) i hidrau- li─Źkim modelom – obezbe─Ĺuje naprednije, sveobuhvatno re┼íenje za upravljanje popravkama na cevnoj mre┼żi. Ovaj integrisani pristup olak┼íava komunikaciju i operacije na terenu kako bi se efikasno upravljalo resursima i minimizirale neugodnosti za kupce. Efikasno upravljanje pritiscima u mre┼żi obi─Źno upore─Ĺuje podatke o instalaciji opreme i ure─Ĺaja – npr. ventili za smanjenje pritiska i pumpe promenljive brzine ÔÇô sa njihovim odgovaraju─çim podacima iz kontrolnog softvera. Napredne mre┼żne operacije karakteri┼íu dinami─Źka pode┼íavanja ventila i rasporeda pumpi na osnovu varijabilne potra┼żnje vode. U slu─Źaju nestanka vode, GIS sistem poma┼że operaterima u identifikovanju polo┼żaja ventila i detekciji procurivanja koja mogu biti uzrok nestanka vode i koja ometaju regularnu uslugu.

// Kada je re─Ź o upravljanju imovinom, ve─çina komunalnih preduze─ça optere─çena je primenom zastarelih imovinsko- finansijskih prava i ─Źesto se suo─Źava sa dilemom ÔÇ×zameni ili popraviÔÇŁ. Hidrauli─Źki modeli, GIS, CMMS,i drugi tehnolo┼íki alati pokazali su se efikasnim u podr┼żavanju odluka koje uklju─Źuju prediktivno i korektivno odr┼żavanje. //┬á

Ovo omogućava operaterima da naprave odluke o tome gde i kada treba preduzeti ove akcije, štedeći vreme i novac u procesu.

Vodoprivreda podsti─Źe komunalna preduze─ça da implementiraju KPI da bi identifikovali oblasti pobolj┼íanja, da defini┼íu realne ciljeve, projektuju akcione planove i pobolj┼íaju pra─çenje tokom vremena. Vlada, zakonodavci i regulativa po pitanju za┼ítite ┼żivotne sredine postavljaju stroge smernice za procurivanje.

voda

Krajnji cilj svakog vodovodnog sistema je da isporu─Źi korisniku kvalitetnu vodu

Objavljivanje izve┼ítaja i KPI o gubicima vode je sada obaveza u mnogim zemljama ┼íirom sveta. Me─Ĺutim, generisanje i tuma─Źenje KPI postaje dosadan i radno intenzivan proces kada zahteva pristup podacima ─Źuvanim u odvojenim sistemima. SWAN tehnologija mo┼że automatizovati ove procese i pru┼ża ta─Źne i pouzdane podatke koji omogu─çavaju efikasnu kompilaciju KPI-a.

2.1.3 Online Monitoring kvaliteta vode
Kontinualno pra─çenje kvaliteta pitke vode direktno na cevi u vodovodoj mre┼żi je sastavni deo pametnih gradova budu─çnosti. Lo┼í kvalitet vode je opasnost po javno zdravlje. Posledice diskontinualnog pra─çenja su dug period reakcije na eventualne akcidente bez pravog saznanja o poreklu zaga─Ĺenja. Ru─Źno uzorkovanje i laboratorijski testovi zahtevaju puno vremena, osoblja, reagenasa, transportne tro┼íkove i organizaciju, ┼íto pove─çava tro┼íkove. Re┼íenje je sistem za online menad┼żment kvaliteta pitke vode, sa senzorima, generisanjem podataka i njihovim prikupljanjem, analizom rezultata, alarmnim sistemom i istra┼żivanjem doga─Ĺaja.

Online monitoring kvaliteta ima brojne prednosti kao ┼íto su dobijanje informacija o kvalitetu vode u realnom vremenu, na svim delovima mre┼że, sa trenutnim registrovanjem poreme─çaja i kratkim vremenom reakcije, alarmnim siste- mima, bazom podataka sa istorijom doga─Ĺaja, novim saznanjim o zavisnosti pojednih parametara, implementacijom ÔÇ×pametnih kompenentiÔÇŁ u vodovodne sisteme, smanjenjem tro┼íkova kontrole kvaliteta, olak┼íano pra─çenje, i kao krajnji produkt – kvalitetniju vodu za pi─çe uz ve─çu sigurnost i poverenje korisnika.

Za razliku od dosada┼ínje prakse, ovim konceptom se predla┼że pra─çenje kvaliteta pitke vode direktno na cevi na pojedinim izabranim ta─Źkama u distributivnoj mre┼żi u svakom vremenskom trenutku, za razliku od diskontualnog odabira na slavini potro┼ía─Źa ili online pra─çenja tehnolo┼íkog procesa. Napredni modeli poslovanja nude ceo sistem sa njegovim odr┼żavanjem (ÔÇ×leasingÔÇŁ sistema) i kontinualnom nadogradnjom softvera prema zahtevima korisnika kao i pove─çanjem broja mernih ta─Źaka i pro┼íirenjem opsega mernih parametara.

S obzirom na raznolikost vodovodnih sistema u pojedinim naseljima name─çe se re┼íenje da treba nuditi sistem za kontinualno pra─çenje parametara kvaliteta vode, ne samo njegove pojedine komponente, odnosno, da treba za svaku vodovodnu mre┼żu isprojektovati online monitoring kvaliteta vode, prema uslovima i podacima sa terena. Strate┼íki je bitno odrediti tzv. indikatorske parametre, koji nam ukazuju na to da ne┼íto sa kvalitetom nije u redu. Ovakav sistem kontrole ne isklju─Źuje laboratorijske analize niti u ovoj fazi razvoja mo┼że da ih zameni, ali u realnom vremenu ukazuje na simptome da se kvalitet vode menja i u kom smeru, i na neophodnost laboratorijske provere kvaliteta u tom trenutku i na tom mestu.

3 Zaklju─Źak

Primena principa kru┼żne ekonomije u oblasti vodosnabdevanja i kanalisanja neminovno vodi ka inovativnim ÔÇ×pametnimÔÇŁ re┼íenjima, koja u uslovima ubrzane urbanizacije i potrage za alternativnim izvorima vode i energije postaju neminovnost. Krajnji cilj svakog vodovodnog sistema je da isporu─Źi korisniku kvalitetnu vodu u potrebnoj koli─Źini i po ┼íto ni┼żoj ceni, sa minimalnim utro┼íkom energetskih resursa i uz maksimalnu redukciju zaga─Ĺenja ┼żivotne sredine.

// Pronala┼żenje ovakvih re┼íenja podrazumeva kori┼í─çenje velikog broja podataka, multidisciplinarnu i vi┼íekriterijumsku analizu prilikom dono┼íenja odluka i to u svim fazama razvoja sistema vodovoda i kanalizacije. Benefiti ovakvog pristupa su merljivi sa aspekta ukupnog utro┼íka energije, resursa i sirovina. Ali ne samo toga, ve─ç i zadovoljstva korisnika i menad┼żera uklju─Źenih u ÔÇ×pametnuÔÇŁ proizvodnju pitke vode. //┬á

Autor teksta: Denisa ─Éor─Ĺevi─ç, dipl.in┼ż.gra─Ĺ. ÔÇ×PIPELIFE SERBIAÔÇŁ