Cải thiện quản lý nguồn nước bằng công nghệ Digital Twins

Khái niệm về Digital Twins hiện nay đã được rất nhiều người công nhận. Đây là các mô hình số hóa có khả năng sao chép các đối tượng, quy trình trong thế giới thật, tăng cường tất cả các khía cạnh liên quan đến quản lý tài nguyên, bảo trì và giám sát.

Mặc dù chúng ta đã chứng kiến sự lan rộng đột phá của các mô hình này trong nhiều lĩnh vực khác nhau trong những năm gần đây, không phải ai cũng hiểu rõ về tiềm năng mà Digital Twins mang lại trong ngành nước. Hãy khám phá những tiềm năng, ứng dụng của Digital Twins trong ngành nước cùng chúng tôi trong bài viết này.

Digital Twins cho ngành nước

Digital Twins (bản sao kỹ thuật số) là các mô hình động được tạo ra để đại diện các thực thể trong thế giới thật và mô tả hành vi theo thời gian thực của chúng. Chúng sử dụng phân tích dữ liệu và kết nối thông minh để mô phỏng các tác động của các tình huống khác nhau và đưa ra dự đoán về tương lai, cung cấp kết quả chính xác và có thể thực hiện.

Trong lĩnh vực nước, Digital Twins đã tạo ra một mô hình số hóa đáng tin cậy của các tài sản vật lý bao gồm mạng lưới nước đô thị, hệ thống nước trong các tòa nhà, hệ thống lưu trữ nước mưa, hệ thống xử lý nước thải, các nhà máy xử lý, và nhiều hệ thống khác.

Các mô hình này có thể tích hợp dữ liệu từ các nguồn khác nhau để mô phỏng và liên tục giám sát hiệu năng của các thực thể. Hơn nữa, chúng cung cấp cho các chuyên gia trong ngành công nghiệp nước một công cụ mạnh mẽ để tối ưu hóa hoạt động bảo dưỡng cho hệ thống của họ, cải thiện quyết định và đảm bảo quản lý tài nguyên nước hiệu quả và bền vững hơn.

Các thành phần tạo nên Digital Twins cho ngành nước

Để một Digital Twins (bản sao kỹ thuật số) có thể hoạt động và đóng góp một cách hiệu quả vào quản lý nguồn nước và cơ sở hạ tầng, nó phải có các thành phần sau:

GSI  Data (Dữ liệu GIS)

Digital Twins cho ngành công nghiệp nước cần tích hợp với các hệ thống GIS (hệ thống thông tin địa lý) để cho phép xác định nhanh chóng và hiệu quả các nguồn tài nguyên theo chiều dọc (như bơm và bể chứa) và cơ sở hạ tầng theo chiều ngang (như các kênh, đường ống, và hệ thống ống dẫn);

Enviromental Data (Dữ liệu Môi trường)

Việc sử dụng cảm biến thông minh giúp thu thập dữ liệu về điều kiện môi trường có thể ảnh hưởng đến hoạt động và hiệu suất của cơ sở hạ tầng nước. Ví dụ, dữ liệu về lượng mưa giúp hiểu biết về việc bể chứa nước mưa sẽ đổ nhanh chóng như thế nào;

Performance Data (Dữ liệu hiệu suất)

Bằng việc lưu trữ lịch sử dữ liệu về hiệu suất của hệ thống nước, Digital Twins có thể dự đoán những sự cố sẽ diễn ra với các tài sản vật lý ở thực tại.

Data Analytics (Phân tích dữ liệu)

Điều này vô cùng quan trọng vì nó cho phép Digital Twins biến thành một công cụ dự đoán, có khả năng đánh giá hiệu năng trong tương lai của các thiết bị nước, dự đoán các vấn đề tiềm năng và cung cấp các giải pháp hiệu quả để cải thiện quản lý nguồn nước;

Digitalization (Kỹ thuật số hóa)

Để thật sự hữu ích, Digital Twins (bản sao kỹ thuật số) của ngành nước phải cung cấp một cách trực quan và dễ hiểu về kết quả của các phân tích khác nhau. Nó nên tận dụng các công nghệ số hóa để làm cho thông tin dễ dàng tiếp cận cho các bên liên quan (ví dụ, thông qua các bảng điều khiển dữ liệu) và cải thiện giao tiếp đa người dùng.

Tại sao Digital Twins quan trọng đối với ngành nước

Digital Twins (bản sao kỹ thuật số) tận dụng sức mạnh của mô hình BIM, phân tích dữ liệu và mô phỏng nâng cao để cung cấp một cách tiếp cận chủ động, bền vững và đáng tin cậy trong quản lý nước.
Chúng tích hợp dữ liệu được thu thập từ các thiết bị IoT, cảm biến thông minh và các nguồn khác để liên tục giám sát và phân tích hiệu suất của các thiết bị.

Hơn nữa, chúng cung cấp cho các tổ chức chuyên quản lý và cung cấp nước cơ hội để:

1. Cải thiện quy trình kinh doanh

2. Tối ưu hóa sử dụng tài nguyên

3. Giảm thiểu chi phí sinh hoạt

4. Tăng cường hiệu suất

5. Giảm thiểu nguy cơ tiềm ẩn

6. Giảm thiểu tác động đến môi trường

Thông qua việc sử dụng Digital Twins (bản sao kỹ thuật số), các chuyên gia trong ngành nước có thể mô phỏng các tình huống giả định và các tình huống quan trọng, bao gồm tình trạng khẩn cấp, cảnh báo sức khỏe và các sự kiện liên quan đến biến đổi khí hậu. Điều này cho phép dự đoán giải quyết vấn đề và nâng cao khả năng phản ứng thông qua các biện pháp can thiệp kịp thời và có định hướng.

Digital Twins cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc quản lý tất cả các quy trình liên quan đến xử lý nước, làm sạch, và xử lý nước thải.

Sự hỗ trợ của Digital Twins trong việc giảm lượng nước thải

Sử dụng công nghệ Digital Twins trong ngành công nghiệp nước cho phép giám sát liên tục các hệ thống xử lý nước thải, cung cấp thông tin được cập nhật và đáng tin cậy về các hoạt động của mạng lưới xả nước thải.

Thông qua việc giám sát thời gian thực (real-time), các cơ quan quản lý nước có thể phát hiện và giải quyết các vấn đề tiềm năng một cách nhanh chóng (như rò rỉ hoặc sử dụng nước quá mức), giảm thiểu lượng xả nước thải.

Với sự hỗ trợ của các cảm biến đặt tại các thiết bị, các nhà quản lý có thể xác định được vị trí của các vết rò rỉ ảnh hưởng đến hệ thống xử lý nước thải (như ống cống hoặc bể chứa nước) với độ chính xác tuyệt đối. Điều này cho phép can thiệp một cách tích cực và tìm ra các giải pháp hiệu quả đối phó với việc xả nước thải có thể gây nguy hiểm cho môi trường.

Digital Twins (bản sao kỹ thuật số) cũng có thể được sử dụng để mô phỏng và phân tích hoạt động của các nhà máy xử lý nước. Chúng giúp tối ưu hóa quy trình làm sạch và đánh giá các chiến lược khác nhau để tối đa hóa hiệu suất xử lý và giảm thiểu việc tạo ra nước thải sau xử lý.

Ngoài ra, không kém quan trọng so với các ứng dụng đã nêu trên là khả năng của Digital Twins cho phép phân tích các chỉ số về nước và xác định các khu vực lãng phí hoặc sử dụng nước quá mức. Bằng cách phân tích các số liệu, các nhà máy nước có thể thực hiện các biện pháp để giảm tiêu thụ nước và giới hạn việc tạo ra nước thải dư thừa.

Sử dụng Digital Twins cho quản lý nước: 5 ứng dụng quan trọng

Dưới đây là 5 ứng dụng quan trọng nhất của công nghệ Digital Twin trong việc quản lý hệ thống nước của tòa nhà và thành phố:

1. Giám sát về hiệu suất: Digital Twins cung cấp thông tin được cập nhật và đáng tin cậy về hoạt động của các thiết bị nước thông qua khả năng thiết lập kết nối hai chiều với thế giới vật lý. Các thông tin này có thể được sử dụng bởi các chuyên gia trong ngành để xác định sự không hiệu quả, giải quyết các vấn đề một cách tích cực và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống;

2. Dự đoán thời gian phải bảo dưỡng các thiết bị: Thu thập và phân tích dữ liệu thời gian thực bằng Digital Twins cho phép dự đoán các nhu cầu bảo dưỡng và giải quyết các vấn đề trước khi chúng xảy ra. Tiếp cận tích cực này giúp giảm thời gian ngừng hoạt động của thiết bị nước, kéo dài tuổi thọ của tài sản và giảm thiểu chi phí bảo dưỡng;

3.Quản lý rủi ro: Digital Twins giúp đánh giá và quản lý các rủi ro liên quan đến cung cấp nước. Chúng cho phép mô phỏng và phân tích các tình huống khác nhau. Ngoài ra, chúng cải thiện khả năng chống chịu của hệ thống nước và giúp xác định các biện pháp ứng phó thích hợp với những sự cố tiềm năng;

4. Hỗ trợ ra quyết định: Digital Twins là một nền tảng ảo cho phép các cơ quan quản lý thử nghiệm và đánh giá các chiến lược can thiệp khác nhau. Chúng mô phỏng tác động của các thay đổi có thể xảy ra đối với hiệu suất hệ thống nước và hỗ trợ trong việc đưa ra quyết định thông minh hơn;

5. Quản lý nguồn tài nguyên: Sử dụng Digital Twins cho phép các nhà điều hành nước tối ưu hóa phân bổ và phân phối tài nguyên nước. Mô phỏng và phân tích dữ liệu giúp quản lý nhu cầu sử dụng nước uống và tối ưu hóa quy trình xử lý, dẫn đến tăng hiệu suất, giảm lãng phí và tiết kiệm chi phí đáng kể.

Nguồn trích dẫn: https://biblus.accasoftware.com/en/digital-twin-in-water-industry/

Xem video tham khảo: