کاربرد هوش مصنوعی در مدیریت آب و فاضلاب

امروزه رشد روزافزون هوش مصنوعی و ورود آن در عرصه‌های مختلف صنعتی بر هیچکس پوشیده نیست. صنعت آب و فاضلاب یکی از مواردی است که می‌تواند از مزایای این تکنولوژی استفاده کند. در مورد ورود هوش مصنوعی در این زمینه مزایا و نگرانی‌هایی وجود دارد که در این گزارش به آن پرداخته شده است.

به‌ گزارش «انرژی امروز» از پایگاه اطلاع‌رسانی وزارت نیرو (پاون)، هوش مصنوعی توانایی یک ماشین دیجیتال یا برنامه برای انجام وظایفی است که توسط انسان انجام می‌شود و در حال حاضر بسیاری از جنبه‌های زندگی روزمره ما را درگیر خود کرده است.

هوش مصنوعی روی صنعت آب نیز تاثیر می‌گذارد و با استفاده از یادگیری، ماشین عملیات هوشمند را جهت بهینه‌سازی استفاده از منابع، بودجه عملیاتی و همچنین ارائه سیستم‌های آب هوشمند قوت می‌بخشد.

دیجیتالی شدن بخش آب همچنان موضوعی زمینه‌ساز پیشرفت سریع است. تاکنون وقتی صحبت از هوش مصنوعی به میان می‌آید، شاهد کاربردها و پیشرفت‌های مختلفی بوده ایم. شرکت‌های آب، با پایگاه‌های دارایی‌های عظیم و داده‌های گسترده خود، می‌توانند از پیشرفت‌های هوش مصنوعی بهره‌های زیادی ببرند؛ اما چه اقداماتی باید انجام دهند تا از مزایای آن بهره‌مند شوند؟

این تکنولوژی از نظارت شبکه آب و مدیریت فاضلاب گرفته تا بهینه‌سازی فرآیند، حاکمیت و تعامل با مشتری این فرصت را به صنعت آب می‌دهد تا خود را در تمام زمینه ها متحول کند. ابزارهای مبتنی بر داده در صنعت آب جدید نیستند. برای مثال، سیستم‌های سامانه سرپرستی و گردآوری داده (اسکادا)، اتاق‌های کنترل ابزار را با هدف بهبود فرآیندهای تصفیه فاضلاب در دهه گذشته ارائه کرده است.

نظارت برخط سیستم های فاضلاب ترکیبی نیز برای کاهش سرریزها به دریاها کمک کرده است. یک مثال خوب در این زمینه شرکت آب دانمارکی آرهوس است که این رویکرد را به طور موثر در تصفیه خانه فاضلاب مارسیلیزبورگ استفاده کرده است.

یکی از پیشرفت‌های مهم در مدیریت شبکه فاضلاب هوشمند از سوی شرکت فناوری آی‌بی‌ام انجام شده است که از یادگیری ماشین و هوش مصنوعی برای ایجاد نوعی«جاسوس فاضلاب» استفاده کرد. این فناوری از فیلم‌های دوربین مداربسته، فیلم‌ها و سایر فیدها را برای تشخیص خوردگی، فرسایش لوله‌ها استفاده می‌کند.

هوش مصنوعی و یادگیری ماشین از نظر تصفیه آب و فاضلاب، برای بهینه سازی فرآیندهای پیچیده و مرتبط به هم استفاده می‌شود. هدف این است که در نهایت به شرکت‌ها اطمینان داده شود که تعادل دقیقی بین هزینه‌ها و تولید آب آشامیدنی یا پساب با کیفیت بالا ایجاد شده است.

هوش مصنوعی صنعت آب را در چه مواردی تغییر می‌دهد؟

هوش مصنوعی با راه حل‌های مختلفی صنعت آب را تغییر داده که در ادامه به آن‌ خواهیم پرداخت:

1.هوش مصنوعی یک دهه سرمایه گذاری فناوری در عملیات آب و فاضلاب را هدایت خواهد کرد

عملیات آب و فاضلاب در حال سرمایه گذاری روی تکنولوژی هوش مصنوعی (AI) است. تحقیقات اخیر بازار 6.3 میلیارد دلار سرمایه گذاری در هوش مصنوعی را تا سال 2030 پیش بینی می‌کند. این سرمایه گذاری بخشی از روند رو به رشد صنعت آب برای دیجیتالی شدن با استفاده از راه حل‌های زیرساختی هوشمند است.

2.هوش مصنوعی صرفه جویی قابل توجهی در هزینه های عملیاتی(OPEX) همراه دارد

شرکت‌های آب و برق ایالات متحده جهت عملیات آب و فاضلاب سالانه به ازای هر مشتری 300 دلار هزینه می کنند که پتانسیل صرفه جویی قابل توجهی در این مبلغ وجود دارد. هوش مصنوعی می‌تواند با کاهش هزینه‌های انرژی، 20 تا 30 درصد در هزینه‌های عملیاتی (OPEX) صرفه‌جویی کند.

3.هوش مصنوعی رویدادهای اضطراری را پیش‌بینی می‌کند و از آنها یاد می‌گیرد

هزینه مشکلات اصلی در آب و برق است (هم در سرمایه مالی و هم سرمایه اجتماعی). هوش مصنوعی و یادگیری ماشین می‌توانند الگوهای داده‌ای را که نشان دهنده یک رویداد قطعی قریب‌الوقوع است تشخیص داده و از این الگوها یاد بگیرند تا هشدارهای رویدادها در طول زمان دقیق‌تر شوند.

4. هوش مصنوعی اطلاعات تصمیم گیری پیچیده ای را برای پشتیبانی از اپراتورها فراهم می‌کند

اپراتورها دیگر نیازی به تجزیه و تحلیل متغیرهای پیچیده برای تصمیم گیری های مهم ندارند. تصمیماتی مانند روشن یا خاموش کردن پمپ‌ها با توصیه‌های هوشمندی توسط یادگیری ماشین هدایت می‌شود.

5.هوش مصنوعی مصرف انرژی را برای عملیات آب و فاضلاب بهینه می‌کند

طبق USEPA، مصرف انرژی 25 تا 30 درصد کل هزینه های عملیاتی و نگهداری (O&M) را تشکیل می دهد. هوش مصنوعی می‌تواند زمان‌های کار پمپ را طوری بهینه کند؛ که فقط در مواقع نیاز از انرژی استفاده شود. این اتفاق در جهت کاهش هزینه مفید است.

6. هوش مصنوعی باعث داشتن آبی سالم با هزینه هایی مناسب می‌شود

رعایت استانداردهای تطابق پساب خروجی برای بسیاری از سازمان‌ها (چه دولتی و چه خصوصی) الزامی است. هوش مصنوعی از ویژگی‌های منحصر به فرد سایت شما آموزش می بیند و مطمئن می شود که استانداردهای خروجی رعایت شده و از هزینه‌های اضافی اجتناب می‌شود.

7. هوش مصنوعی یکپارچگی داده‌ها را ساده می‌کند

انفجار داده‌های موجود برای مدیران عملیات آب چالش به همراه آورده است. سیستم‌های SCADA،CMMS و حتی رسانه‌های اجتماعی دانش زیادی برای بهبود عملیات در اختیار دارند. هوش مصنوعی می‌تواند این داده‌های ناهمگن را گرفته و پردازش کند تا با این رویکرد مفیدتر باشند.

8. هوش مصنوعی دانش سازمانی را حفظ خواهد کرد

چگونه اطمینان حاصل می‌کنید که دانش ارزشمند یک اپراتور کهنه کار پس از ترک کار حفظ می‌شود؟ داشبوردهای مبتنی بر هوش مصنوعی دانش سازمانی را به صورت مستند و استاندارد نگهداری می‌کند.

9. هوش مصنوعی حرکت به سمت نگهداری دارایی مبتنی بر ارزش را تسریع خواهد کرد

پذیرندگان زودهنگام هوش مصنوعی به سرعت تعمیر و نگهداری دارایی های منفعل را پشت سر می‌گذارند. مدیریت نگهداری مبتنی بر زمان آسان است، اما منجر به زمان کار غیر ضروری و زوال می‌شود. اجازه دهید هوش مصنوعی به تیم شما بگوید که چه دارایی‌هایی و در چه زمانی باید سرویس شوند.

10.هوش مصنوعی سیستم های آب واقعا هوشمند را تامین می کند

پذیرش هوش مصنوعی، سازمان‌ها را قادر می‌سازد تا مدیریت هوشمند سیستم‌های آب مبتنی بر داده را دنبال کنند که نتیجه آن مدیریت آب مقاوم، پایدار و مقرون به صرفه برای سال‌های آینده است.

خطرات هوش مصنوعی

هوش مصنوعی در صورت کار به طور مستقل ممکن است تصمیمات کنترل نشده‌ای بگیرد. این مورد تنها در صورت طراحی ضعیف هوش مصنوعی امکان پذیر است و طراحی خوب (سخت افزار/نرم افزار) می‌تواند از چنین خطراتی جلوگیری کند. ممکن است اپراتورها به دلیل جدید بودن هوش مصنوعی ناامید شوند و تمایلی به استفاده از فناوری‌های غیرقابل درک نداشته باشند؛ رایانه‌های شخصی و PLC در استفاده روزمره در صنعت آب از الگوریتم‌های هوشمندانه زیادی استفاده می‌کنند، اما لازم نیست کاربر این موارد را درک کند.

در چنین شرایطی جنبش‌های لادیسم به وجود می‌آید. باید این اطمینان را به وجود آورد که فناوری جدید به بیکاری منجر نمی‌شود. در واقع فناوری جدید مشاغل را از بین نمی‌برد و فقط ترکیب مشاغل را در رویکردی اقتصادی تغییر می‌دهد. معرفی ماشین بافندگی، ماشین چاپ، مکانیزه کردن کشاورزی، معرفی رایانه شخصی و غیره همگی به رشد اقتصادی و تغییر ترکیب مشاغل (به جای بیکاری) منجر شده است.

حال برای استفاده بهینه از تکنولوژی هوش مصنوعی باید چه کرد؟

حجم عظیمی از فناوری آماده به کارگیری است و شرکت‌ها باید از هم‌اکنون برای استفاده کامل از مزایای آن اقدام کنند.

– به کار روی اصول اولیه ادامه دهید: عملکردها و فناوری‌های شبکه آب هوشمند لایه‌بندی می‌شوند که این اتفاق از حسگرها، کنترل از راه دور و منابع داده سازمانی تا ترکیب و تجزیه و تحلیل داده‌ها شروع می‌شود. برای رسیدن به سطح بالا، سازمان‌ها باید روی اصول اولیه کار کنند.

– افزایش اتوماسیون: قفل برخی از مزایای تصمیم گیری هوش مصنوعی تنها با افزایش اتوماسیون باز می‌شود. شرکت‌های آب به تصمیم گیری‌های مستقل اعتماد کنند.

– تقویت نقش رهبران کسب و کار: مانند تقویت نقش افسران ارشد اطلاعات یعنی کسانی که می‌توانند چالش های عملیاتی را به عنوان تجارت جامع مبتنی بر داده‌ها نگاه کنند.

-باز کردن اطلاعات شرکت آب به روشی ایمن

– مهارت های مناسب را در این بخش جذب کنید. نسل بعدی کارمندان شرکت آب باید مهارت‌های کار با داده ها را داشته باشند. انتقال و ارتقای مهارت نیروی کار، سرمایه گذاری ارزشمندی برای آینده است.

– از صنایع دیگر راهنمایی بگیرید

اکنون که شرکت‌های آب شروع به استقبال از انقلاب دیجیتال کرده‌اند، باید تلاش‌هایی برای تسریع پذیرش فناوری جدید و تطبیق استراتژی‌های استخدام (برای اطمینان از کمک به آن‌ها در جهت کسب مهارت‌های مناسب) انجام شود. با وجود ساختارهای مناسب برای پذیرش سریع ایده‌ها و نوآوری‌ها، پنج سال آینده فرصت بزرگی برای این بخش جهت تکامل و تبدیل به صنعتی انعطاف پذیر، مترقی و آینده نگر فراهم می‌کند.