Big data във водния сектор

Дигиталната трансформация във водния сектор неизменно се свързва с концепциите за обработка на големи обеми данни (big data) и извличане на данни (data mining). В действителност значимостта на данните за бранша е огромна, но за да се оцени ключовата им роля, трябва първо да се придобие представа за вида на наличните данни и възможностите за използването им.

Водният сектор буквално е залят от данни от множество източници, които се събират по редица причини и с различна продължителност. По данни на Международната асоциация по водите (IWA) водната индустрия в Обединеното кралство ежедневно събира приблизително 300 млн. единици информация чрез телеметрични системи. 

Когато се прибавят и данните от активи, които непрекъснато се подменят, и данните за потреблението на клиентите, обемът нараства значително. Масовото внедряване на интелигентни водомери, събиращи почасови данни, се очаква да добави още около 230 млрд. единици информация.

Ново поколение от иновативни аналитични инструменти предлага на ВиК операторите възможност да използват максимално тези данни, превръщайки ги в информация, въз основа на която могат да се предприемат действия както на тактическо, така и на стратегическо ниво. С помощта на тези инструменти може да се открие увредена инфраструктура, да се редуцират загубите на вода, да се предотврати преливане на канализацията и да се определи състоянието на активите. В допълнение, данните могат да допринесат за подобряване на оперативната ефективност, идентифициране на възможностите за проактивна поддръжка и изготвяне на дългосрочни инвестиционни стратегии.

Видове данни

Може би един от най-ценните видове данни във водния сектор са тези за потреблението на клиентите. Чрез тях водоснабдителните дружества разбират какви водни количества трябва да бъдат осигурени в съответната част на денонощието, което позволява постигането на оптимално ефективно управление на мрежата. От индивидуална гледна точка, тези данни могат да покажат дали при даден клиент има теч. Събраната информация може да се използва също за откриването на водомерни зони с управление на налягането, в които има тенденции за необичайно висока консумация, както и за изпълнение на сложни алгоритми, изчисляващи къде са най-големите количества неносеща приходи вода. Данните за потреблението на вода от клиентите имат безброй приложения особено когато се използват интелигентни водомери. Обикновено те се събират на един или няколко месеца и не се използват за друго, освен за оформянето на сметки. Чрез увеличената честота на събиране на тези данни посредством смарт водомери обаче стойността на тази информация нараства с един порядък. Временният характер на данните е от особено значение, тъй като средносрочната информация е жизненоважна за ежедневните дейности, а дългосрочните данни са по-необходими за управлението на активи. Тоест приложенията на данните също са с временен характер.

Анализирането на оперативни данни е областта от водния сектор с най-голям потенциал за big data, като основната полза е осигуряване на осведоменост за актуалната ситуация. За работещите в центровете за управление на водоснабдителните дружества тази осведоменост е ключова за бързото реагиране на събития, възникващи в рамките на ежедневната дейност. Оперативните данни могат да допринесат за идентифициране на рискове за конкретен потребител или на потенциални зони, в които ефективността е ниска и оптимизирането на процесите би довело до реализиране на спестявания както за компанията, така и за клиента. Обикновено оперативните данни се използват в рамките на дни или седмици.

В по-дългосрочен план данните за експлоатационните параметри на активите могат да са показателни за изискванията за честота на дейностите по поддръжка на отделните съоръжения и за необходимостта от инвестиции за подобряване на инфраструктурата. С помощта на този вид данни могат да се изготвят стратегиите за поддръжка и подмяна на активите.

Мониторинг и ефективност

Дружествата за водоснабдяване и канализация все по-често използват дистанционни сензорни технологии за мониторинг на помпени станции и съоръжения за съхранение на вода. По-големият обем данни, които се предоставят от тези сензори, може да се използва за подобряване на експлоатационните параметри, засичане на проблеми и оптимизиране на ресурсната ефективност на пречиствателните станции.

Един ВиК оператор например успява да оптимизира потреблението си на гранулиран активен въглен именно посредством анализ на големи обеми данни. Чрез проследяване и анализиране на нивата на органичен въглерод за определен период от време дружеството открива взаимовръзка между образуването на трихалометани (общо, TTHM) и концентрацията на разтворен органичен водород. Компанията използва тази информация, за да определи кога е необходимо да се подмени филтърът с гранулиран активен въглен така, че да се запази съответствието със стандартите. В резултат на промените в графика за поддръжка, направени въз основа на тези нови данни, ВиК дружеството намалява годишните разходи за подмяна на филтъра със 100 000 щатски долара за всяка пречиствателна станция, благодарение на факта, че гранулираният активен въглен се подменя точно навреме, преди концентрацията на трихалометани в изходящия поток да превиши вътрешния стандарт на компанията за този показател.

В допълнение, подобрената ефективност може да доведе и до удължаване на експлоатационния живот на оборудване от критично значение. С помощта на по-качествени данни е възможно пречиствателните станции да третират водата, като използват по-малки количества химични добавки и ефективно управляват водните показатели, например стойността на pH. Благодарение на редуцираното потребление на тези химикали може да се ограничи или забави влошаването на състоянието на ключовото за пречиствателния процес оборудване. По този начин ВиК операторите могат да реализират двойни спестявания – веднъж от закупуването на химичните добавки, и втори път – от ремонтни дейности на съоръженията.

Прогнозни аналитични стратегии

Друга значителна полза за дружествата от големите обеми от данни е възможността за подобряване на техниките за прогнозиране. Увеличаването на количеството налични данни и извеждането на взаимовръзки между набори от данни позволяват създаването на прогнозни модели, които предоставят по-точни и по-подробни резултати.

Едно от приложенията на big data, което придобива все по-голяма популярност във водния сектор, е изготвянето на стратегии за прогнозна поддръжка. IoТ сензори, свързани към оборудването от ключово значение, проследяват показатели, като работна температура, времево разпределение и вибрации. Впоследствие с помощта на инструменти за анализ на големите обеми от данни се откриват корелации, които дават възможност за прогнозиране на момента, в който едно съоръжение е възможно да се повреди, работи в режим, който може да причини значителна степен на износване, или се нуждае от поддръжка.

С помощта на стратегия за прогнозна поддръжка може да се удължи експлоатационният живот на оборудването, както и да се повиши ефективността на програмите за поддръжка, което позволява да се предотвратят скъпоструващи престои чрез навременно сигнализиране за потенциален отказ на дадено съоръжение. Някои усъвършенствани системи могат дори да изключат съоръжението, което е на ръба да се повреди.

Big data може също да комбинира вътрешни за дружеството данни с информация от източници на трети страни с цел подобряване на качеството на прогнозните модели. Възможно е например няколко пречиствателни станции за отпадъчни води да обединят данните си и информация от различни правителствени агенции в един общ масив. Това позволява задълбочен анализ за откриване на тенденции и прогнозиране на дебита на входящите потоци, което от своя страна дава възможност на операторите да взимат по-информирани решения.

Големите обеми от данни могат скоро да започнат да подпомагат ВиК дружествата и в автоматизацията на критични функции на пречиствателните станции, въпреки че цялостната технология за това все още не е разработена. В бъдеще може да е широко разпространена практика системи, поддържащи big data, да вземат решения автоматично въз основа на събития (като наводнения например), които могат да възникнат след редовното работно време.

Ползите за водния сектор

Подобрените процедури по събиране и използване на данните могат да предоставят огромни ползи за ВиК индустрията. Пречиствателните станции често имат проблеми с амортизирано или трудно за поддръжка оборудване, което трябва да работи при тежки експлоатационни условия, или със значително потребление на ресурси. Големите обеми данни могат да помогнат за справяне и с двете предизвикателства.

Водният сектор започва бавно да се възползва от предимствата на big data и широкото им поле на приложение за създаване на нова стойност на информацията за елементи, които управляват функциониращи активи, с цел повишаване на надеждността и оптимизиране на веригите на доставка и взаимоотношенията с клиентите. Някои от big data решенията, предлагани на пазара, позволяват интеграция със сензорни и комуникационни технологии, SCADA, системи за моделиране и визуализация. С ускореното навлизане на усъвършенствани изчислителни устройства, по-евтини сензори, събиращи и предаващи данни, нови аналитични инструменти и рентабилни варианти за съхранение на данните, ВиК дружествата вече могат да получават повече информация в реално време при по-ниски разходи, а в някои случаи и от недостъпни досега зони.

В допълнение, интелигентните технологии като big data могат да осигурят възможност на ВиК операторите да оптимизират клиентското си обслужване. Например една аналитична система за самообслужване, използваща усъвършенствана технология за отчитане и данни за качеството на водата, може да позволи на даден търговски клиент да проследи и оптимизира потреблението си на вода.

Според анализаторите, въпреки че пътят е дълъг, водният сектор е поел в правилната посока. За да се оправдаят максимално инвестициите в смарт технологии обаче, ВиК операторите трябва да имат ясна визия за организационните и стратегическите си цели. Дружествата за водоснабдяване и канализация трябва да съобразят целите си с най-добрите налични технологии, като същевременно дадат приоритет на внедряването и адаптирането на бизнес процесите.

Крайната цел на инструментите за анализ на данни е да предоставят повече и по-качествена информация на ВиК дружествата в подкрепа на бъдещи действия. Използването на тези инструменти променя позицията на ВиК операторите към проактивна, като помага на мениджърите да развият нови възможности за контрол на разходите, управление на риска и подобряване на нивата на обслужване.