Digitální dvojče úpravny vody v Železné Rudě

Tags: Digitální dvojčata | Infrastruktura | Úpravna vody | VDT Technology | Železná Ruda

VDT Tech­no­lo­gy, vý­vo­jář di­gi­tál­ních apli­ka­cí pro vo­dá­ren­ský prů­my­sl, do­kon­čil spolu s part­ne­ry ino­va­tiv­ní vě­dec­ko-vý­zkum­ný pro­jekt si­mu­la­ce a op­ti­ma­li­za­ce pro­vo­zu úpra­ven vody, jehož cílem bylo vy­vi­nout vir­tu­ál­ní dvoj­če úprav­ny vody a otes­to­vat jeho vy­u­ži­tel­nost v praxi. Na pro­jek­tu spo­lu­pra­co­val s Vy­so­kou ško­lou che­mic­ko-tech­no­lo­gic­kou, Ústa­vem pro hyd­ro­dy­na­mi­ku Aka­de­mie věd ČR, Me­zi­ná­rod­ním bez­peč­nost­ním in­sti­tu­tem a měs­tem Že­lezná Ruda.

Part­ne­ři oslo­vi­li město Že­lezná Ruda, zda by se pro­jek­tu zú­čast­ni­lo jako tes­to­va­cí au­to­ri­ta. Role města spo­čí­va­la v po­skyt­nu­tí pří­stu­pu k tech­no­lo­gii úprav­ny vody, sdí­le­ní pro­voz­ních dat s vý­zkum­ní­ky a ak­tiv­ní účas­ti v dis­ku­zích během vý­vo­je. Na zá­kla­dě po­de­psa­né­ho me­mo­ran­da o spo­lu­prá­ci za­po­čal 12. ledna 2022 uni­kát­ní dvou­le­tý vý­zkum, který se nyní do­stal do cíle.

Di­gi­tál­ní dvoj­če úprav­ny vody je apli­ka­ce na plat­for­mě In­si­ghts Hub od Sie­mensu, která vy­u­ží­vá neu­ro­no­vé sítě a ma­te­ma­tic­ké mo­de­ly k pre­dik­tiv­ní ana­lý­ze a si­mu­lu­je pro­voz úprav­ny vody ve vir­tu­ál­ním světě. Pro­vo­zo­va­te­lům to umo­ž­ňuje na­ne­čis­to měnit vstup­ní pa­ra­me­t­ry su­ro­vé vody a si­mu­lo­vat fil­trač­ní cykly vý­ro­by pitné vody v zá­vis­los­ti na kva­li­tě zdro­je vody. Ta se může vli­vem me­te­o­ro­lo­gic­kých pod­mí­nek v prů­bě­hu roku vý­raz­ně měnit. V pří­pa­dě Že­lez­né Rudy, kde je pri­már­ním zdro­jem Grá­del­ský potok, se tak i děje.

Di­gi­tál­ní dvoj­če před­sta­vu­je po­čí­ta­čo­vý model, který do­ko­na­le ko­pí­ru­je celou úprav­nu vody. Na tomto mo­de­lu je možné pro­vá­dět si­mu­la­ce a tes­to­vat, jak se úprav­na chová při růz­ných si­tu­a­cích. Ta­ko­vý model zá­ro­veň au­to­ma­tic­ky upo­zorňuje na ne­pří­z­ni­vé si­tu­a­ce, čímž sni­žu­je ri­zi­ko od­stá­vek stro­jů a vý­pad­ku při do­dáv­ce pitné vody oby­va­tel­stvu.
Díky pre­dik­tiv­ní­mu al­go­rit­mu di­gi­tál­ní­ho dvoj­če­te je možné před­po­ví­dat čas do ná­sle­du­jí­cí­ho fil­trač­ní­ho cyklu. Tato zna­lost po­sky­tu­je ob­slu­ze je­di­neč­nou pří­le­ži­tost při­způ­so­bit pro­voz v si­tu­a­cích, kdy je vy­sta­ven vý­znam­né­mu zvý­še­ní spo­tře­by pitné vody, jako jsou ví­ken­dy nebo hlav­ní tu­ris­tic­ká sezóna v létě a vá­noč­ní ob­do­bí. Umí i op­ti­ma­li­zo­vat délku fil­trač­ní­ho cyklu, na­vr­ho­vat po­třeb­né úpra­vy v na­sta­ve­ní úprav­ny a in­for­mo­vat o po­třeb­ných ser­vis­ních úko­nech.

Sou­čás­tí di­gi­tál­ní­ho dvoj­če­te úprav­ny vody je i sys­tém COMOS od Sie­men­su. V tomto sy­té­mu je ve­de­na kom­plet­ní tech­nic­ká do­ku­men­ta­ce s vy­u­ži­tím ob­jek­to­vé ar­chi­tek­tu­ry, díky které lze pra­co­vat s jed­not­li­vý­mi in­for­ma­ce­mi o kaž­dém prvku in­di­vi­du­ál­ně. Každé jed­not­li­vé za­ří­ze­ní je ve­de­no jako ob­jekt s kon­krét­ní spe­ci­fi­ka­cí, při­řa­ze­nou do­ku­men­ta­cí a ná­vaz­nos­tí na ostat­ní prvky v sys­té­mu. Sys­tém sám kon­t­ro­lu­je správ­nost na­po­je­ní, směry toků a výsky­ty za­ří­ze­ní na sché­ma­tech. Na zá­kla­dě vy­pl­ně­ných dat je možné au­to­ma­tic­ky ge­ne­ro­vat pod­půr­nou tech­nic­kou do­ku­men­ta­ci, jako jsou se­zna­my za­ří­ze­ní nebo tech­nic­ké spe­ci­fi­ka­ce jed­not­li­vých stro­jů. V sys­té­mu lze také pro­vá­dět kom­plet­ní údrž­bu úprav­ny, a to pra­vi­del­nou, pre­ven­tiv­ní, i pre­dik­tiv­ní, a to díky pro­po­je­ní s mo­ni­to­ro­va­cí­mi ná­stro­ji a au­to­ma­tic­ké­mu pře­no­su pro­měn­ných ve­li­čin
z mě­ří­cích za­ří­ze­ní.

Di­gi­tál­ní dvoj­če úprav­ny vody při­ná­ší mnoho výhod ve sle­do­vá­ní a ří­ze­ní pro­vo­zu. Díky ak­tu­ál­ním datům, která se sbí­ra­jí a v re­ál­ném čase pře­ná­še­jí z čidel a za­ří­ze­ní na úprav­ně vody, může ob­slu­ha sle­do­vat a si­mu­lo­vat různé pro­voz­ní scé­ná­ře, op­ti­ma­li­zo­vat výkon úprav­ny vody a pro­vá­dět pre­dik­ci fil­trač­ních cyklů. Tento pří­stup umožňuje zlep­šo­vat pro­voz úprav­ny.

Hlav­ním úko­lem Me­zi­ná­rod­ní­ho bez­peč­nost­ní­ho in­sti­tu­tu v tomto pro­jek­tu bylo zo­hled­nit pro­ble­ma­ti­ku ky­ber­ne­tic­ké a fy­zic­ké bez­peč­nos­ti, která může být často pře­hlí­že­na. Jeho úsilí vedlo k vy­tvo­ře­ní do­po­ru­če­ní pro plá­no­va­nou ak­tu­a­li­za­ci me­to­di­ky Stát­ní­ho zdra­vot­ní­ho úřadu pro po­su­zo­vá­ní rizik sou­vi­se­jí­cích se sys­témy zá­so­bo­vá­ní vodou. Tyto změny znač­ně po­sí­lí bez­peč­nost vo­dá­ren­ských sys­té­mů v České re­pub­li­ce, a to jak v ob­las­ti ky­ber­ne­tic­ké, tak i fy­zic­ké bez­peč­nos­ti.
Po dvou le­tech vý­vo­je je úprav­na vody v Že­lez­né Rudě vůbec první úprav­nou v celé re­pub­li­ce, která má vlast­ní di­gi­tál­ní dvoj­če. Tento pi­lot­ní pro­jekt byl pod­po­řen Mi­nis­ter­stvem vni­t­ra ČR v rámci Pro­gra­mu bez­peč­nost­ní­ho vý­zku­mu ČR 2021–2026, za­mě­ře­né­ho na vývoj, tes­to­vá­ní a eva­lu­a­ci no­vých bez­peč­nost­ních tech­no­lo­gií (SEC­TECH). 

Po­u­ži­tí di­gi­tál­ních dvoj­čat v úprav­nách vody před­sta­vu­je prů­lo­mo­vý po­krok v ob­las­ti vod­ní­ho hos­po­dář­ství. Ino­va­tiv­ní pří­stup spo­leč­nos­ti VDT Tech­no­lo­gy uka­zu­je po­ten­ci­ál pro zlep­še­ní efek­ti­vi­ty, roz­ho­do­vá­ní a op­ti­ma­li­za­ci vy­u­ži­tí zdro­jů v ob­las­ti vod­ní­ho hos­po­dář­ství. S dal­ším vý­vo­jem tech­no­lo­gie di­gi­tál­ních dvoj­čat se ote­ví­ra­jí ši­ro­ké mož­nos­ti pro úpra­vy vody nejen v České re­pub­li­ce, ale i po celém světě.