کاربرد فناوری دوقلوهای دیجیتال در مدیریت مصرف آب

به گزارش عاشق وب، در شرایطی که کشور با بحران کمبود جدی آب مواجه می باشد، اتکا به تکنولوژی های جدید و تحول آفرین همچون دوقلوهای دیجیتال، ضرورتی اجتناب ناپذیر است.
به گزارش عاشق وب به نقل از مهر؛ ایران بعنوان کشوری واقع در کمربند خشک و نیمه خشک جهان، دهه هاست که با بحران کم آبی مزمن و کاهش محسوس بارندگی دست و پنجه نرم می کند. بر مبنای برآوردهای انجام شده میزان حجم بارش سالانه کشور حدود یک سوم میانگین جهانی است و در سالیان اخیر به سبب تغییرات اقلیمی، افزایش دما و کاهش بارندگی ها، این وضعیت بحرانی تر شده است. به عقیده خیلی از کارشناسان، رشد جمعیت و تمرکز آن در کلان شهرها، توسعه ناپایدار کشاورزی پرمصرف و فرسودگی زیرساخت های انتقال و توزیع آب، فشار مضاعفی بر منابع محدود آبی کشور وارد کرده است. بر مبنای آمار رسمی، بیشتر از ۷۰ درصد منابع آب تجدیدپذیر ایران مصرف شده و برخی دشت ها گرفتار افت شدید سطح آب زیرزمینی هستند. در چنین شرایطی، اتکا به تکنولوژی های جدید و تحول آفرین به جای رویکرد های سنتی مدیریت منابع آب، ضرورتی اجتناب ناپذیر است. یکی از مهم ترین این فناوری ها دوقلوهای دیجیتال (Digital Twins) به حساب می آید این فناوری با تشکیل بازنمایی مجازی و پویا از زیرساخت ها، فرآیندها و منابع آبی، امکان تصمیم گیری مبتنی بر داده و مدیریت هوشمندانه منابع را فراهم می سازند.

دوقلوی دیجیتال چیست؟

دوقلوی دیجیتال یک مدل مجازی پویا و تعاملی از یک دارایی، فرایند یا سیستم فیزیکی است که با بهره گیری از داده های بلادرنگ (Real-time Data) و الگوریتم های تحلیلی پیشرفته، امکان شبیه سازی، پایش و پیشبینی عملکرد را فراهم می آورد. این مدل نه فقط وضعیت فعلی سیستم را بازتاب می دهد، بلکه با بهره گیری از داده های تاریخی و پیشبینی های اقلیمی قادر می باشد رفتار آینده سیستم را هم شبیه سازی کند. در عرصه مدیریت آب، دوقلوهای دیجیتال می توانند شبکه های کامل تأمین و توزیع آب شامل سدها، تصفیه خانه ها، مخازن، خطوط انتقال و حتی شبکه های فاضلاب شهری را بازنمایی کنند. چنین بازنمایی جامعی به مدیران امکان می دهد درک دقیقی از جریان آب، نقاط ضعف زیرساختی، الگوهای مصرف و کیفیت آب داشته باشند و بر اساس آن، بهینه ترین تصمیمات عملیاتی و راهبردی را اتخاذ کنند.

کاربردهای کلیدی دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب

در حوزه کاربردهای کلیدی دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب، نخست می توان به قابلیت تشخیص ناهنجاری ها و پیشبینی خرابی ها اشاره نمود. داده های حاصل از سنسورهای اینترنت اشیا (IoT) در شبکه های آب به دوقلوی دیجیتال منتقل می گردند و این امکان را فراهم می سازند که نشتی ها یا صدمه های احتمالی قبل از وقوع شناسایی شوند. بعنوان مثال، تجربه شرکت توزیع آب «Thames Water» در بریتانیا نشان داده است که استفاده از این فنآوری می تواند میزان تلفات آب را بشکل قابل توجهی کم کند. از طرف دیگر، مدیریت کیفیت آب یکی از کارکردهای حیاتی دوقلوهای دیجیتال به حساب می آید. این فناوری با پایش مستمر فاکتورهای کلیدی مانند سطح آلاینده ها و ترکیب شیمیایی آب، فرآیندهای تصفیه را بهینه کرده و تضمین می کند که کیفیت آب با استانداردهای بهداشتی همخوانی داشته باشد. اهمیت این مورد در وضعیت خشکسالی و افت کیفیت منابع آبی دوچندان می شود. همینطور دوقلوهای دیجیتال امکان شبیه سازی سناریوها و تصمیم گیری هوشمند را فراهم می کنند. مدیران بخش آب قادر هستند سناریوهایی همچون وقوع سیل، بروز خشکسالی یا نیاز به ارتقاء زیرساخت ها را در مدل دیجیتال بازآفرینی کرده و با بررسی پیامدها، بهترین راهبرد را انتخاب کنند. بعنوان نمونه، تجربه شهر روتردام در هلند نشان میدهد که بهره برداری از این رویکرد توانسته سیاستهای مواجهه با سیلاب را بشکل محسوسی تقویت کند. بالاخره، بهینه سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه ها هم یکی دیگر از مزایای برجسته دوقلوهای دیجیتال به حساب می آید. این فناوری با امکان برنامه ریزی هوشمندانه برای پمپاژ و توزیع آب، نه فقط مصرف انرژی را می کاهد بلکه هزینه های عملیاتی را هم به حداقل می رساند. چنین ظرفیتی برای کشوری مانند ایران که شبکه های آبرسانی آن فرسوده و پرهزینه هستند، می تواند اهمیت حیاتی داشته باشد.

نقش اکوسیستم های داده در مدیریت آب

فناوری دوقلوهای دیجیتال تنها در صورت وجود اکوسیستم داده کارآمد به صورت کامل مؤثر خواهند بود. این اکوسیستم ها شامل داده های سنسورهای هوشمند، تصاویر ماهواره ای، پیشبینی های هواشناسی و پایگاه های داده دولتی هستند. متخصصان براین باورند که ترکیب این داده ها سبب می شود تصمیمات دقیق تری برای تخصیص آب میان بخش های مختلف مانند کشاورزی، صنعت و شرب اتخاذ شود. نمونه موفق این فرآیند در کشور سنگاپور مشاهده می شود که آژانس ملی آب این کشور با بهره گیری از دوقلوهای دیجیتال و داده های چندمنبعی، توانسته است در زمان واقعی مصرف آب شهری را پایش و مدیریت کند.

پیامدهای سیاستی و راهبردی برای ایران

در سطح سیاستگذاری فناورانه برای توسعه کاربردهای دوقلوهای دیجیتال در مدیریت آب، نخست باید بر لزوم سرمایه گذاری در زیرساخت داده و توسعه هوش مصنوعی تاکید کرد. پیاده سازی دوقلوهای دیجیتال در ایران بدون ایجاد شبکه های گسترده حسگرها و سیستم های پیشرفته پردازش کلان داده ممکن نیست. در کنار این نیاز فناورانه، تقویت همکاری میان نهادهای مختلف هم اهمیت ویژه ای دارد؛ چونکه مدیریت آب تنها وظیفه وزارت نیرو نیست و باید با مشارکت وزارت جهاد کشاورزی، سازمان هواشناسی و مراکز پژوهشی صورت گیرد. از طرف دیگر، بومی سازی فناوری هم یک اجبار اساسی دراین خصوص به حساب می آید. استفاده از تجربیات موفق جهانی مانند پروژه «Thames Water» در بریتانیا یا «PUB» در سنگاپور می تواند الهام بخش اجرای طرح های مشابه در کشور باشد، اما این راه حل ها باید با شرایط اقلیمی، زیرساختی و اقتصادی ایران سازگار شوند. بالاخره، یکی از مهم ترین نتایج سیاستی، تمرکز بر کاهش تلفات شبکه آب شهری است. آمارها نشان میدهد که در بعضی شهر های ایران بیشتر از ۳۰ درصد آب به سبب نشتی در شبکه از دست می رود و دوقلوهای دیجیتال می توانند با عرضه پایش لحظه ای و پیشبینی دقیق، این معضل را بشکل قابل ملاحظه ای کاهش دهند.

جمع بندی

بحران کم آبی در ایران نه فقط یک چالش محیط زیستی بلکه تهدیدی جدی برای امنیت ملی، سلامت عمومی و توسعه پایدار کشور بحساب می آید. نتایج این بحران در عرصه های مختلف همچون مهاجرت های اقلیمی، کاهش تولید کشاورزی، فشار بر صنعت و بروز تنش های اجتماعی و منطقه ای به وضوح مشاهده می شود. در چنین شرایطی، فناوری دوقلوهای دیجیتال با قابلیت هایی مانند پیشبینی روندها، پایش لحظه ای کیفیت و کمیت منابع، بهینه سازی الگوهای مصرف و شبیه سازی سناریوهای پیچیده، می تواند به ابزاری کلیدی برای مدیریت علمی و هوشمندانه منابع آب تبدیل گردد. تجربه کشورهای پیشرو نشان میدهد که این فناوری نه فقط کارایی و تاب آوری سیستم های آبی را بیشتر می کند، بلکه به کاهش هزینه های عملیاتی، محافظت از محیط زیست و ارتقاء شفافیت در مدیریت آب هم کمک می نماید. در این راستا، جمهوری اسلامی ایران در صورت سرمایه گذاری هدفمند، بومی سازی دانش فنی و سیاستگذاری هوشمندانه می تواند از دوقلوهای دیجیتال بعنوان ابزاری راهبردی برای عبور از بحران کم آبی بهره بگیرد و آینده ای پایدارتر، امن تر و با کیفیت تر برای نسل های بعدی رقم بزند.
به اجمال، ایران به عنوان کشوری واقع در کمربند خشک و نیمه خشک جهان، دهه هاست که با بحران کم آبی مزمن و کاهش محسوس بارش دست و پنجه نرم می کند. در کنار این نیاز فناورانه، تقویت همکاری میان نهادهای مختلف هم اهمیت ویژه ای دارد؛ چراکه مدیریت آب تنها وظیفه وزارت نیرو نیست و باید با مشارکت وزارت جهاد کشاورزی، سازمان هواشناسی و مراکز پژوهشی صورت گیرد. در این راستا، جمهوری اسلامی ایران در صورت سرمایه گذاری هدفمند، بومی سازی دانش فنی و سیاست گذاری هوشمندانه می تواند از دوقلوهای دیجیتال به عنوان ابزاری راهبردی برای عبور از بحران کم آبی بهره بگیرد و آینده ای پایدارتر، امن تر و باکیفیت تر برای نسل های بعدی رقم بزند.

منبع: عاشق وب