OpenFlows 提供的數(shù)字孿生技術(shù)將科扎尼供水滲漏的響應(yīng)時間縮短了 50%
引領(lǐng)希臘供水管理改革
新冠疫情之后，希臘制定國家經(jīng)濟復(fù)蘇計劃，旨在推動能源改革、數(shù)字化和現(xiàn)代化，作為計劃的一部分，希臘正試圖實現(xiàn)可持續(xù)的給排水管理，確保居民獲得清潔的飲用水。到2022 年年底，所有歐盟成員國都需要建立相關(guān)系統(tǒng)，以確保自來水的衛(wèi)生和清潔，同時還需要清除自來水中的微塑料、有毒化學(xué)物質(zhì)和危險微生物，并評估供水基礎(chǔ)設(shè)施的滲漏率。希臘每年因供水滲漏問題損失了約 26% 的水資源，導(dǎo)致該國的家庭飲用水消耗量遠(yuǎn)超歐盟其他國家。
馬其頓西部城市科扎尼的供水和污水處理公司 DEYAK 是供水系統(tǒng)改革的引領(lǐng)者。DEYAK 對科扎尼水務(wù)系統(tǒng)的改進(jìn)始于 1985 年，經(jīng)過幾十年的努力，擴建了供水網(wǎng)絡(luò)，最終為市內(nèi)和周邊地區(qū)的 63 個居民點提供了供水服務(wù)。通過與 ReonHydor 和 Tech-Go-Round 合作，DEYAK 正在采用新型技術(shù)解決方案來優(yōu)化供水管理，減少浪費，并確保向科扎尼的 6 萬人口提供可靠的飲用水。Tech-Go-Round 公司所有人 Dimitris Papailiopoulos 表示：“科扎尼為希臘其他公用事業(yè)公司創(chuàng)建供水系統(tǒng)樹立了典范。規(guī)模較小的水務(wù)局相對更容易引進(jìn)這種創(chuàng)新技術(shù)，但像雅典水務(wù)局這樣的大型水務(wù)局，（如果要引入新技術(shù)）需要做很多準(zhǔn)備工作，甚至可能要花上幾年時間才能完成安裝。”
應(yīng)對人工流程和數(shù)字化挑戰(zhàn)
鑒于供水系統(tǒng)中出現(xiàn)了大面積管網(wǎng)漏損問題，DEYAK 認(rèn)識到必須改進(jìn)由人工對科扎尼供水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測的舊方法。“所有的工作都是手動完成的，因此管網(wǎng)漏損的問題很嚴(yán)重。水質(zhì)是定期由人工進(jìn)行檢測，但這項工作其實可以進(jìn)一步改善。”Papailiopoulos 表示。在過去的 12 年中，該供水系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)行了一些技術(shù)升級，包括實行 DMA 分區(qū)管理以減少無收益水 (NRW) 和進(jìn)行壓力管理。同時，DEYAK、ReonHydor 和 Tech-Go-Round 試圖創(chuàng)建綜合數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)科扎尼供水系統(tǒng)的數(shù)字化和自動化。他們著手開發(fā)動態(tài)的三維水力模型，以簡化水質(zhì)監(jiān)測流程并優(yōu)化系統(tǒng)性能。
不過在實施數(shù)字化監(jiān)測方法之前，他們需要進(jìn)行整體的測繪評估工作，之后生成整個供水系統(tǒng)的三維網(wǎng)絡(luò)模型。等測繪工作完成后，下一步需要利用數(shù)字傳感器實施水網(wǎng)監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集 (SCADA)，以測量水壓、流量和水質(zhì)。不過，各個供應(yīng)商和水務(wù)公司使用的不同監(jiān)測設(shè)備和軟件是否能相互連接且兼容是一項挑戰(zhàn)。為了在互連數(shù)據(jù)環(huán)境中生成精確的數(shù)字孿生模型，以便全面深入了解供水系統(tǒng)，DEYAK 需要數(shù)據(jù)可互用的開放式水力建模和分析軟件。Konstantinos Gkonelas 是 ReonHydor 的合伙人，同時也是水力學(xué)和供水專家，與 Tech-Go-Round 有合作，他表示：“設(shè)備的接口和信號需要連接數(shù)字孿生模型，以便能夠在適當(dāng)?shù)臅r間從所有數(shù)據(jù)中獲得所需的數(shù)據(jù)分析。”
促進(jìn)動態(tài)數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)管理
供水管理具有動態(tài)特性，因此非常適合采用數(shù)字孿生技術(shù)。Gkonelas 表示：“涉及到水相關(guān)的問題，就不存在所謂的固態(tài)或靜態(tài)環(huán)境。供水模型應(yīng)該是動態(tài)且靈敏的，甚至能夠?qū)崟r反映系統(tǒng)變化，從而盡可能優(yōu)化供水管網(wǎng)的功能，這是數(shù)字孿生可以助力實現(xiàn)的。”項目團隊利用 Bentley 的 OpenFlows 應(yīng)用程序開發(fā)了數(shù)字孿生模型，將來自不同軟件和傳感器的數(shù)據(jù)整合到互連數(shù)字化環(huán)境中。通過 Bentley 的解決方案，DEYAK 可在統(tǒng)一的平臺上查看 SCADA 系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)，更直觀地進(jìn)行評估，并針對潛在的問題及相應(yīng)的解決方案做出更準(zhǔn)確的決策。
Gkonelas 表示：“數(shù)字孿生技術(shù)幫助我們獲得洞察，以改善整個供水管網(wǎng)的性能和運營。”利用 Bentley 的開放式水力數(shù)字孿生技術(shù)，可在單一模型內(nèi)對科扎尼的供水管網(wǎng)進(jìn)行實時、綜合的動態(tài)模擬，從而執(zhí)行風(fēng)險評估并進(jìn)一步做出更合理的決策。數(shù)字孿生解決方案在符合即將出臺的歐盟法規(guī)的前提下，能夠?qū)崿F(xiàn)整體管網(wǎng)評估，進(jìn)而評估供水基礎(chǔ)設(shè)施的滲漏率，并向用戶報告水質(zhì)和系統(tǒng)性能數(shù)據(jù)。
數(shù)字孿生技術(shù)推動資源節(jié)約和可持續(xù)發(fā)展
通過 OpenFlows 創(chuàng)建的科扎尼供水系統(tǒng)的數(shù)字孿生模型，不僅優(yōu)化了系統(tǒng)的運營，還節(jié)約了環(huán)境資源。通過數(shù)字化監(jiān)測設(shè)備及自動化工作流程，在避免系統(tǒng)供水流失的同時，還將壓力管理的時間減少了40%。他們能夠更加及時地識別供水滲漏，隨后迅速開展高質(zhì)量的搶修。Gkonelas 表示：“利用增強應(yīng)用程序的算法（如滲漏檢測分配），將 DMA 分區(qū)中未報告的新滲漏的空間檢測時間縮短了 50%。”滲漏管理的改進(jìn)減少了實際的水資源浪費，流經(jīng)管網(wǎng)的水量也因此減少了 20%。
為減少無收益水量，科扎尼針對以下四個方面進(jìn)行了改進(jìn)：壓力管理、維修速度和質(zhì)量、主動滲漏控制以及資產(chǎn)管理。DEYAK 正利用水力數(shù)字孿生模型助力希臘經(jīng)濟的增長、環(huán)境倡議的落實和社會的可持續(xù)發(fā)展�？圃峋用褚呀�(jīng)從中受益。水資源流失的減少不僅意味著水電費的下降，還能保證獲得可靠清潔的水資源。而幾十年后，清潔的水資源可能會成為一種更加稀缺的資源。Gkonelas 表示：“希臘乃至全球的水務(wù)公司都將把科扎尼的前沿技術(shù)改進(jìn)視為典范”。
