Akıllı Su Yönetimi Teknolojisi ve IoT

25 Aralık 2019 Dergi: Aralık-2019

Su kıtlığı, 2025 yılına kadar insan nüfusunun neredeyse %20'sini doğrudan etkileyecek, BM devletinin rapor ettiği bu gerçek, dolaylı olarak gezegenin sakinlerinin yanı sıra ekonomileri ve tüm ekosistemleri de etkileyecek.
Nesnelerin İnterneti (IoT), büyük veri ve AI (yapay zeka) teknolojilerinin birleşimine dayanan akıllı su sistemleri, bu tahminlerin gerçekleşmesini önlemeye yardımcı olabilir ve su kaynaklarının tedbirsiz kullanımının neden olduğu hasarı giderebilir.
Akıllı su yönetimi, sistemlerin entegrasyonunu, su kaynaklarının kullanımını, kalitesini izlemeyi, kontrol etmeyi ve düzenlemeyi, ilgili ekipmanı (borular, pompalar vb.) korumayı içeren bir önlem paketini benimsemek anlamına gelir.
Akıllı su yönetimi sistemleri olarak, insanları su sistemlerine bağlayan sensörler, sayaçlar, veri işleme ve görselleştirme araçları, aktüatörler, web ve mobil kontrol de dahil olmak üzere çok çeşitli donanım ve yazılım araçları kastediliyor.
Su sektörü için ileri teknoloji çözümleri arasında; dijital sayaç ve sensörler, denetleyici kontrol ve veri toplama (SCADA) sistemleri ve coğrafi bilgi sistemleri (GIS) bulunmaktadır.
Akıllı sistemler, su yöneticileri tarafından verilen kararlar yerine, bilinçli ve sistematik olarak bilgi sağlayan doğru ve güncel bilgiler sunabilir. Bunlar görevleri otomatikleştirebilir ve personel gereksinimlerini azaltabilir. Örneğin, akıllı teknolojiyi kullanarak, Kore Cumhuriyeti’ndeki Seul Büyükşehir Hükümeti’nin kentin su temini sistemlerini yönetmesi için sadece 80 kişiye ihtiyacı bulunmaktadır.
Kore Cumhuriyeti gibi akıllı su teknolojisini test eden ülkeler, ekipman kurulumunda anahtar teslimi çözümler, teknoloji / yazılım kullanımı ve bakım eğitimi gibi su sektöründe akıllı sistemlerin geliştirilmesi için bir model sunmaktadır. 
Akıllı sistemlere fon sağlamanın yanı sıra teknolojiye erişimin bir başka yolu da özel sektör ile ortak olmaktır. Taşkent'teki atölye çalışmasında ayrıca su sektöründe kamu-özel ortaklıklarının desteklenmesi de ele alınan konular arasındadır.
Piyasadaki akıllı teknolojiler su temini yönetimi ile sınırlı değildir. Bunlar bir dizi sektöre uygulanabilir ve entegre kentsel planlama için kullanılabilir. Akıllı sistemler uygulanırken, kamu hizmetleri kuruluşları ve şehirler, veri toplama ve veri kullanımını su ve atık su yönetimi, ulaşım, binalar, enerji (örneğin, bölgesel ısıtma ve soğutma), kamusal alan ve güvenlik, iletişim ve çevre yönetimi gibi sektörler arasında entegrasyon düşünülmelidir. Akıllı şehir uygulamalarında, mümkün olduğunda, yerel alan ağları, hücresel 4G / LTE ağları, fiber / bakır ağlar ve düşük güç-geniş alan ağlarını içeren mevcut kamu veya özel ağlara bağlanmalıdır.

Modern Akıllı Su Teknolojileri
Günümüzde akıllı su teknolojisi, bir tatlı su rezervuarından atık su toplama ve geri dönüşümüne kadar tüm su tedarik zincirinde şeffaflığı ve gelişmiş kontrolü sağlamaktadır.
Akıllı su teknolojilerinde faydayı sağlayan ve su arıtımı, üretimi, dağıtımı ve tüketimini optimize etmeye yardımcı olan cihazlar, sistemler ve yazılım araçları şunlardır:

Sensörler
Sensörler, amaçlarına göre büyük çeşitliliğe, dolayısıyla akıllı su yönetiminde geniş uygulama alanlarına sahiptir. Çok temel bir su tedarik zincirinde sensörler şunları ölçer:

  • Ham su kaynağının kalitesi, arıtmadan sonra sudaki kimyasal bileşim miktarı/oranı ve atık su, vb. depolama rezervindeki miktarlardaki değişikler,
  • Dağıtım boru hattındaki borulardaki stres,
  • Suyu işleyen ve dağıtan ekipman ve makinelerin aşınması, arızası ve daha fazlası.

Sensörler tarafından üretilen verileri kullanılarak, su tedarik zincirinin farklı noktalarındaki yönetim gerçekleştirilebilir, su kaynakları ve ekipmanın değişen koşullarına ilişkin önemli bilgiler alınabilir ve talep üzerine verilere dayalı düzeltici önlemler geliştirilebilir.

Akıllı sayaçlar ve izleme sistemleri
Akıllı sayaçlar ve izleme merkezleri, gerçek zamanlı su tüketimin ölçümüne izin verir, aşırı kullanım ve aşırı atık noktalarının tanımlanmasına yardımcı olur, doğru kullanım şekilleri ve gelecekteki tüketim için öngörülerde bulunur.
Akıllı su yönetimi teknolojisi, su üretimini ve dağıtımını yöneten kurumlar ve geniş ölçekli toplu konutlar için çok kullanışlıdır. Akıllı sayaçları ve tüketim izleme araçlarını kullanarak, su tüketim rutinleri iyileştirilebilir, sürdürülebilirlik ve bütçeleme hedeflerine kolaylıkla ulaşabilir.

Otomatik dağıtım sistemleri ve hassas algoritmalar
Çevresel sensörler ve önceden tanımlanmış veya kendi kendine öğrenen algoritmalar kullanarak yapılandırılan akıllı bir dağıtım sistemi, son kullanım noktasına otomatik su temini sağlar. Örneğin akıllı sulama durumunda, pulvarize püskürtü halinde, toprak nemi, hava nemi ve ürün durumu sensörlerinden gelen okumalara bağlı olarak yeterli/gereken miktarda su sağlar.

Akıllı Su Yönetiminin Amaçları
Akıllı su yönetiminin temel amacı, su kaynaklarının akılcı kullanımı, sürdürülebilir kullanım ve geri dönüşümüdür. Artan nüfus, artan çevre sorunları, gıda ve tarım sektöründeki baskı, suyu daha da değerli bir varlık haline getirmektedir.
Bu bağlamda, su yönetimi teknolojileri ve faaliyetleri aşağıdaki amaçları yerine getirir:

1. Üretim, tarım, enerji üretimi gibi alanlarda yüksek hacimlerde kullanılan atık suyu azaltmak. Hassas tarım, akıllı sulama ve gerçek zamanlı su ölçümü gibi ileri teknoloji uygulamalarının tanıtılması, yaygınlaştırılması.
2. Su kalitesini artırmak ve kimyasal atık, asitlenme gibi doğal kirliliğin önlenmesi. Suyun kalitesini iyileştirmek ve korumak için şirketler gerçek zamanlı izleme ve kontrol için sensör teknolojisini kullanır.
3. Arıtma tesisleri, dağıtım şebekeleri ve atık su geri dönüşüm merkezleri gibi noktalarda su sistemlerinin verimliliğini artırmak. Şirketler varlık yönetimi için IoT ve veri çözümlerini kullanarak su basıncı, sıcaklık, akış vb. önemli ölçümleri göz önünde bulundurabilir, öngörülü bakım uygulayabilir ve arıza ve aksama sürelerini önleyebilir.
4. Sızıntı ve nem sensörleriyle donatılmış akıllı su yönetim cihazları kullanarak sızıntı kontrolünü uygulamak. Her yıl sızıntı ve kaçakların neden olduğu hasarı onarmak için yaklaşık 3 milyar dolar harcandığı göz önüne alındığında, su kaynaklarını ve bütçelerini korumak için sızıntı/kaçak kontrolü şarttır.
5. Bir evde, endüstride, ülkede veya tüm gezegende, su kaynaklarının farklı düzeylerde kullanımını optimize etmek ve kontrol altında tutmak için tüketimin izlenmesi gerekir.

IoT Su Endüstrisini Nasıl Geliştirir?
Nesnelerin İnterneti, su endüstrisinin belirtilen tüm hedeflerine ulaşmasına yardımcı olur. IoT sayesinde, “Su İnterneti” kavramı ortaya çıkıyor. Bu, su tedarik zincirindeki (ham su, arıtma tesisleri, dağıtım boruları, kamu hizmetleri şirketleri, şirketler ve tüketiciler, vb.) tüm sistemleri ve oyuncuları aynı ağa bağlamak, kullanılan su kaynakları ve ekipmanların durumu hakkında önemli bilgiler sağlayarak karar vericilerin elini güçlendirmek anlamına gelir.
Su yönetiminin kritik zorluklarından biri, herhangi bir şehrin ertesi gün kullanacağı su miktarını bulmaktır. Bu, tahmine dayalı analiz yardımı ile hesaplanabilir.
Bu tahmine dayalı analizle toplanan ve analiz edilen ve işlevsel olayların, şehirdeki hava durumunun dikkate alınmasıyla birleştirilen verilere bağlı olarak, ilgili makam tüm nüfusun bir günde tüketeceği su miktarını belirleyebilir.
Geniş teknoloji olanakları ve geniş uygulama alanları sayesinde, pek çok teknoloji, su endüstrisinde IoT'in önüne geçemez. Örneğin, IoT şunları sağlar:

  • Su tedarik zincirindeki süreçlerde şeffaflık.
  • Gerçek zamanlı izleme ve tespit edilen sorunları hemen çözme yeteneği.
  • İnsan gücünün otomasyonu ve güçlendirilmesi.
  • Azaltılmış atıklar sayesinde sürdürülebilir, verimli uygulamalar.
  • Veri analitiği ve tahmin algoritmalarına dayanan ileriye dönük su koruma stratejisi.

Bunlar elbette, Nesnelerin İnterneti'nin su kaynakları yönetimindeki etkisinin tamamı değildir. 

Su Yönetiminde IoT Uygulamaları
IoT ve büyük veri teknolojisinin su endüstrisindeki süreçleri nasıl iyileştirebileceğini gösteren birçok akıllı su çözümü vardır.

Akıllı sulama örneği
IoT profesyonellerinin önde gelen kuruluşlarından biri olan Bosch, talep üzerine akıllı sulama için sensör tabanlı bir çözüm sundu. En iyi besin değeri ve en yüksek verim için yeterli su aldıklarından emin olmak için, bitkilerdeki su durumu ölçülmeye başlandı.
Tesisin “susuzluğuna” dair toplanan veriler, hava durumu tahminleriyle birleştirildi. AI algoritmaları daha sonra bu verilere dayanarak ideal sulama planı hesaplandı ve çiftçilerin mahsullerini en üst verimli düzeyde tutmalarına yardımcı olundu.

Su sistemi entegrasyonu
Hassas/duyarlı bantlar, boru veya bağlantı hasarını hemen tespit etmeye yardımcı olan ve ağır sızıntı ve su kaynakları israfını önleyen sensör tabanlı sızıntı dedektörleridir. Bu şeritlerin hem iç hem de dış mekanda kurulumu ve kullanımı inanılmaz derecede basittir, bu nedenle evler, ofisler ve halka açık alanlar için mükemmeldir.

Yağmur ve yağmursuyu yönetimi
Bu alanda çalışan şirketler, hanelerin ve tüm mahallelerin su ihtiyacını tam olarak sağlayabilmek üzere; her yerde bulunabilecek bir su kaynağı olarak yağmursuyunu kullanılabilir hale dönüştürmektedir. Şirket, yağmur suyunu toplamak ve şebekeye bağlı büyük bir su kaynağına dönüştürmek için IoT ve veri çözümleri tasarlar ve uygular. Bu yaklaşım, Nesnelerin İnternetinin su kaynakları yönetiminde uygulanmasının, daha sürdürülebilir ve esnek bir yaşam için yeni seçeneklerin kilidini açmasına nasıl yardımcı olduğunu göstermektedir.



Söyleşi