Географски информационни системи в интелигентните ВиК мрежи
Системите за управление на водите имат все по-голямо значение за развитието на устойчиви градски услуги. През последните години географските информационни системи (ГИС) се превърнаха в основен инструмент за ВиК мениджмънт. С тях ВиК компаниите интегрират и представят непрекъснато нарастващ поток от информация, която е географски обвързана. Всякакви данни с геопространствено съдържание могат да бъдат представени в ГИС, включително сателитни и дрон изображения, сензорна информация и векторни данни. ГИС позволява данните за местоположението да се свържат с разнородна друга информация за даденото място в един инструмент с централно управление. Визуализацията е гъвкава и може да се споделя и разпространява на различни платформи. Крайната цел е комуналните компании да направят бизнеса си по-устойчив и по-ефективен. Ще разгледаме как става това в различни ВиК приложения на ГИС.
Текст: списание Инфрабилд
Интелигентната ВиК мрежа може да се разглежда като система, която е информирана за вероятни събития и поведение на мрежата преди тяхното възникване или непосредствено след възникването им. След това тя може да планира и смекчава някои от възможните резултати или дори да пре дотврати възникването на нежелани събития. Ключов момент за адекватното поведение на такава система е информацията за възникващи или евентуални събития и резултати да е обвързана с данни за местоположението им. Точно това правят ГИС като привеждат данните в интелигентните ВиК мрежи в услу га на по-ефективното им функциониране.
ГИС са модерни информационни системи, който работят с пространствени данни, обвърза ни с друга непространствена информация. Те удовлетворяват нуждите на мениджъри на водни ресурси да наблюдават и оценяват условията и процесите във водните системи, да извършват проучвания и да използват и доставятналичната информация. Така те вземат целесъобразни решения, планират процеси и информират заинтересованите страни. В същото време общността става по-ангажирана да сътрудничи на комуналните компании и да обменя с тях информация, благодарение на лесните за споделяне и използване ГИС карти и приложения.
ГИС за интелигентно управление на водите
В контекста на управлението на „интелигентния град“ възникват нови потребности, които правят ролята на ВиК дружествата все по-значима от социална и екологична гледна точка. За нуждите на тези компании ГИС са модернизирани и вече не са изолирани и статични части от софтуера. Те предлагат достъпен начин за разрешаване на задачи и облекчаване на ежедневната работа на водоразпределителните дружества, като за целта са адаптирани към специфичните изисквания на компаниите. ГИС за водния мениджмънттрябва да бъде доста тъчно гъвкава, за да интегрира източници на информация отвътрешни и външни системи, като предлага оперативна съвместимост на бази данни.
Възможността за пряк контрол над информацията позволява нейното управление и публикуване в уеб-картографки услуги, представляващи протоколи за организиране на директен достъп през интернет до карти с пространствени данни, директно от приложни геоинформационни потребителски програми. Съвременните ГИС технологии осигуряват оперативна съвместимост, тъй като поддържат множество протоколи и стандарти за решаване на различни проблеми в мениджмънта на водите. Например предоставят интелигентни възможности за разрешаване на мрежови грешки, помагат изпълнението на сложни аналитични задачи за геообработка и също така поддържат запитвания за минала информация, в случай че е необходима проверка на състоянието на мрежата към всяка минала дата.
Архитектурата на отворените системи стои в основата на създаване на ГИС. Благодарение на това е възможно тяхното адаптиране към технологии от всяко следващо ниво на развитие на хардуера и софтуера. Идеята на ГИС e да се обединят с данните, хората и приложенията във функционални системи за обработка на географски процеси. Добрата геопространствена ориентация, която ГИС дават при интерпретация на данните за ВиК мрежите, позволява вземането на по-добри решения във водната сфера. Например, правилното разбиране на топографията на терена улеснява избора на най-доброто място за полагане на тръбопроводи и поставяне на връзките между тях. Разнородна информация може да се обвърже географски, да се анализира и визуализира чрез ГИС. След като геореферираните данни са налични, идва въпросът как комуналните компании да ги използват, за да бъдат по-ефективни. Ще разгледаме отговорите при различни сценарии в целия воден цикъл.
Съхранение и управление на геопространствени данни за водните ресурси
ГИС съхраняват данни и записи за водни източници. Събраните данни за водните ресур си се съхраняват на сървъри в различни части на света. По този начин огромни количества данни, свързани с водните ресурси, могат да се съхраняват за споделен достъп с помощта на ГИС. Сателити за дистанционно наблюдение и предаване на геопространствени данни, които са в постоянно движение и се въртят близо до земната атмосфера, се интегрират с ГИС и се използват за подпомагане на междуконтиненталните данни и разпространение на информацията.
Сателитът осигурява безжичен достъп до данни на всички базови станции, които изискват геопространствени данни. Повечето системи за географска информация също предлагат платформи, основаващи се на облак. Това означава, че геопространствените центрове във всяка част на света могат да имат достъп до данни, съхранявани във всеки един от ГИС сървърите. Тази всеобхватности гъвкавост на достъпа до данни и информация е част от приложенията на ГИС.
Възможности на ГИС при питейното водоснабдяване
ГИС помагат на комуналните компании да сведат до минимум прекъсванията на водоснабдяването след интервенции в разпределителната мрежа. Информацията, която те предоставят за отклоненията и тръбите, засегнати от ремонтни дейности или теч, определя кои активи трябва да бъдат спрени, за да се сведат до минимум отрицателните ефекти. Те също така идентифицират и предупреждават потребителите, когато водоснабдяването им трябва да бъде прекъснато. Освен това събират жизненоважна информация, за да предотвратят повреди в мрежата, като например данни за материала, откойто са направени тръбите, или датата на тяхно то инсталиране.
Чрез комбиниране на данни с географски елемент в геопространствения анализ на тръбите е възможно интелигентно да се ръководят инспекциите и дори да се откриват разклонения, които вече не тряб ва да работят. Геолокацията на теренната работа е друг важен случай на използване в тази област, от картографирането и просле дяването на маршрутите до генерирането на информация за извършената задача заедно с нейното местоположение. Симулацията за проследяване на водата е важен инструмента на ГИС, който помага на водоразпределителните дружества в споменатите задачи – определяне на зоните и елементите, засегнати от пробивна тръби, изтичане на питейни и отпадни води, планиране на прекъсвания на доставките и вземане на необходимите решения за ремонт.
Инструментът за проследяване на водата симулира как тя ще тече през мрежовите елементи въз основа на предварително зададени от потребителя условия. Например, специалистите занимаващи се с анализ на ГИС данните във ВиК компаниите, могатда конфигурират симулацията на водния поток така, че да спира при откриване на затворен клапан. Това им позволява да отварят и затварят различни клапани, да сравняват водните потоци и след това да решават кои клапани да затворят, преди да започнат каквато и да е работа по поддръжката.
Приложения на ГИС за канализацията
ГИС са идеалният партньор за епидемиологията, базирана на отпадъчни води, която излезе на преден план по време на кризата с коронавирус. Анализът за наличието на определени вируси в популацията, съчетан с географски обвързана информация за тръби, връзки и канализационни клонове, ни дава възможност да съставим карти на заразата в градовете и ни предоставя информация за районите с най-висока заболеваемост от вируси, заедно с други данни като гъстота на населението и възраст, които могат да помогнат на здравните власти в приемането на адекватни мерки. Друг случай на използване, в който тези системи са полезни, е предотвратяването на наводнения в градовете. Благодарение на дистанционните сензори могат да се определят с точност възможни запушвания и влошен капацитет на канализацията. Това дава възможност на общините да предприемат действия за предотвратяване на наводнения вследствие на обилни валежи.
ГИС помагат и при напояването
В настоящия контекст на екологични проблеми ГИС са от съществено значение за ефективното напояване. Когато ГИС се комбинират със сензорни технологии, интернет на нещата (IoT), дистанционно наблюдение и сателитни изображения, позволяват на компаниите занимаващи се с напояване да визуализират водния обем на всяко място от напояваните парцели в реално време. Ако той е по-голям отжеланото, се получава аларма за регулиране на потока за напояване или за проверка дали не е възникнал теч в системата за капково напояване. Същото се случва, ако дебитът е по-малък от очакваното, което може да е сигнал за блокирана тръба. Освен това, географски обвързаният опис на тръбите, с информация за това от какъвматериал са направени и датата на инсталирането им, е от ключово значение за предотвратяване на спуквания и оценка на щетите. Благодарениена ГИС компаниите занапояване могат да определят кои са приоритетните активи, които трябвада бъдат заменени, преди да започнатда се развалят.
Мониторинг и възстановяване на засегнати водни ресурси
Последните постижения в областта на дистанционното наблюдение и ГИС направиха възможно провеждането на широкомащабни проучвания за възстановява не на водните ресурси. Използвайки сензори с подобрена спектрална и пространствена разделителна способности техники за геопространствено моделиране, параметрите на качеството на водата като хлорофил, мътност, суспендирани седименти и съдържание на минерали във водни обекти, включително подземни води, се наблюдават на ниска цена и с по-голяма точност от кон венционалния мониторинг. Интегрирането на тезитехнологии с полеви мониторинг успешно подпомогна идентифицирането на източници и зони на замърсяване и допринася за разработване на стратегии за възстановяване качеството на водите. Картографирането на зоните на замърсяване с висока разделителна способност допълнително ще помогне при разпределянето на усилията за възстановяване на критично засегнатите райони.
ГИС ангажирани с геолокацията на всички процеси във водния сектор
ВиК дружествата се ангажират да внедрят ГИС и да ги свържат със своите системи и инструменти за разрешаване на ключови аспекти от ежедневното управление. Вече не става въпрос само за геолокиране на инфраструктурни елементи и получаване на информация за тях. Вместо това се разработват усъвършенствани случаи на използване , като например наблюдение в реално време на работата на терен чрез управлявани от оператор мобилни приложения. Интеграцията с географски информационни системи и математически модели вече е реалност във водещите комунални услуги. Така се изграждат прогнозни модели и се работи за постигане на оптимално качество на водата чрез коригиране на параметрите в тръбопровода.
3D визуализацията на данни ще бъде ключово решение в областта на ВиК услугите през следващите няколко години. Тя ще позволи на компаниите да видят разнородна полезна информация, като например до кой етаж на дадена сграда достига водното налягане, без да се налага да използват помпа. Също така може да се използва 3D карта, показваща точната дълбочина на различните хидравлични елементи, като тръби, шахти, клапани и помпи, които изграждат системите за водоснабдяване и канализация. По този начин при всяка работа ще може да се вземе предвид тяхната точна позиция, с цел предотвратяване на неточности и фокусиране на интервенциите върху правилните области. Това е много важна стъпка напред в приложение на ГИС за планиране на целесъобразни инвестиции и операции във ВиК мрежите.
От друга страна, напредъкът в 5G-техно логията за радиодостъп ще трансформира процесите, в които се визуализират и интерпретират данните, правейки ги незабавно достъпни. Това ще улесни разработването на алгоритми, функционални и статистически изчисления. Работейки върху моментни данни, компаниите и потребителите ще могат да получават аларми в реално време за събития в различни елементи от системата, като например измервателни уреди. Ще се направи връзка с изображение или бутон на картата, така че даден елемент да може да се управлява дис танционно чрез взаимодействие с него. Тази взаимовръзкаще позволи на комуналните услуги да продължатда стимулират ефективността в управление на водата.
ВиК услугите вече се насочват към по-широко използване на ГИС, които ще доведат до по-лесно тълкуване на процесите, заради наличието на повече географски обвързана информация. Стремежът към по-голяма използваемост от клиентите ще оформи тенденция към повече нови случаи на ГИС приложения във ВиК. Когато знаем какво точно се случва във водната инфраструктура чрез ГИС, водата ще може да се използва по-интелигентно и ще се правят по-точни прогнози за бъдещето, което е път към устойчивото развитие на градовете