Cyfrowy bliźniak zakładu oczyszczania ścieków w Göteborgu i okolicznych gminach pomaga przygotować region na przyszłość i jak najefektywniej wykorzystać istniejącą infrastrukturę.

Göteborg ma wizję stania się najlepszym miastem na świecie, podczas deszczu. Wizja ta ma sens, ponieważ Göteborg jest jednym z najbardziej deszczowych miast w Szwecji. Jeśli dodać do tego rosnącą liczbę ludności, starzejącą się infrastrukturę i coraz bardziej ekstremalne wzorce pogodowe spowodowane zmianami klimatycznymi, to miejskie wodociągi mają nie lada zadanie, aby chronić zarówno miasto, jak i otaczające je środowisko.

Wyzwanie

Silne opady deszczu powodują duże wahania obciążenia centralnej oczyszczalni ścieków w regionie Göteborga, czyli urządzenia do odzyskiwania wody Rya (WRRF). Około 25% kanałów w mieście Göteborg jest połączonych, co zwiększa ryzyko powodzi, ponieważ woda burzowa i ścieki są transportowane w tym samym systemie. Zwiększa to również ryzyko odprowadzania nieoczyszczonych ścieków do otaczającego ekosystemu.

Ponadto, zmieniające się warunki klimatyczne w połączeniu z rosnącą populacją dodają dalszej presji na starzejącą się infrastrukturę Göteborgu i komplikują operacje.

Głównym priorytetem Gryaab jest ochrona mieszkańców Göteborga przed powodziami oraz ochrona ekosystemów w ciekach wodnych i zlewniach w regionie przed zanieczyszczoną ściekami. Aby to osiągnąć, Gryaab musi zapewnić optymalne zarządzanie przepływem wody wchodzącej i wychodzącej z miasta. Musi znaleźć bardziej przyszłościowe rozwiązanie, aby efektywnie zarządzać problemami związanymi z kombinowanym przepływem ścieków (CSO) oraz zmniejszyć wpływ burz na WRRF. Tradycyjne podejście polegało głównie na doświadczeniu i osądzie operatorów.

Jednak Rya WRRF jest obsługiwana tylko w ciągu dnia, w dni robocze, a przez resztę czasu personel dyżurny obsługuje urządzenia z domu. To narzuca naturalne ograniczenia godzin monitorowania i ilości przetwarzanych informacji. Pozostawia również miejsce na błędy manualne. Szczególnie gdy oczekuje się wysokich przepływów, ważne jest, aby operatorzy mieli jak najwięcej informacji, żeby mogli podejmować właściwe decyzje i unikać krytycznych sytuacji, które mogłyby mieć negatywny wpływ na miasto i środowisko.

Główne wyzwania dla Gryaab to:

• Minimalizowanie wpływu zmienności przepływu w warunkach skrajnych warunków pogodowych
• Poprawa tłumienia przepływu do Rya WRRF tak bardzo, jak to możliwe, aby zmniejszyć ciśnienie na system
• Poprawa jakości wody w odbierających ciałach wodnych
  
  Kontrolowanie miejsca występowania CSO, aby zminimalizować wpływ na środowisko

Rozwiązanie

Gryaab od dawna korzysta z innowacyjnych i cyfrowych rozwiązań w celu wsparcia ich w zarządzaniu infrastrukturą ściekową w regionie, dlatego szybko dostrzegają potencjał cyfrowego bliźniaka całego systemu w celu poprawy przeglądu i zarządzania.

Cyfrowy bliźniak to dynamiczna cyfrowa reprezentacja w czasie rzeczywistym obiektu fizycznego lub procesu, takiego jak system tuneli i zbiorników retencyjnych regionu Göteborga. Cyfrowy bliźniak można porównać do drugiego pilota w samolocie i wykorzystuje analizy i modele predykcyjne do weryfikacji decyzji oraz do automatyzacji czasochłonnych i manualnych procesów technicznych lub operacyjnych.

Wdrażając cyfrowy bliźniak Future City Flow (FCF), Gryaab mógłby uzyskać informacje w czasie rzeczywistym o zdarzeniach w tunelach oraz dokładne prognozy potencjalnych problemów i szczytowego ciśnienia na systemie, ponieważ cyfrowy bliźniak FCF uwzględnia również prognozy pogody w modelowaniu.

Projekt obejmował:

• Budowanie szczegółowych modeli hydrologicznych i hydrodynamicznych systemu tunelowego z szczegółową symulacją zlewni o powierzchni 250 km2
  
  Włączenie wszystkich urządzeń sterowanych (np. bramy, pompy) w rzeczywisty system sterowania cyfrowego bliźniaka
• Rozwój funkcji prognozowania na żądanie z opcją dostosowania przedstawionych wcześniej strategii oraz analizy historycznych zdarzeń w celach szkoleniowych
• Rozwój strategii operacyjnej zmniejszającej ryzyko powodzi miejskich

Dzięki cyfrowemu bliźniakowi FCF, Gryaab może działać wcześniej, a personel może podejmować decyzje w oparciu o kompleksowe dane i prognozy w czasie rzeczywistym. Cyfrowy bliźniak jest również wykorzystywany do szkoleń w różnych scenariuszach, dzięki czemu personel jest lepiej przygotowany na przyszłe sytuacje krytyczne i podejmowanie lepszych, świadomych decyzji. W skrócie, cyfrowy bliźniak FCF służy do uzyskiwania lepszej kontroli w czasie rzeczywistym i znajdowania sposobów na poprawę działania systemu tunelowego, zarówno dzisiaj, jak i w przyszłości.