Công nghệ nước thông minh: Giải pháp tiết kiệm chi phí cho các thành phố

Chính phủ các nước đang phải đối mặt với sự suy giảm kinh tế chưa từng có do ảnh hưởng của đại dịch Covid-19. Như lẽ thường, đói ăn thì phải thắt lưng buộc bụng, những giải pháp giúp tiết kiệm đang được ưu tiên hàng đầu hiện nay.

Trong số này, công nghệ nước thông minh (smart water) đóng một vai trò quan trọng trong việc giảm thiểu tối đa rò rỉ nguồn nước và giúp hệ thống cấp nước của thành phố hoạt động hiệu quả hơn. Nhờ Internet vạn vật, giải pháp nước thông minh sẽ là một thứ hấp dẫn cho các nhà máy nước.

Internet vạn vật giúp quản lý nước sạch hiệu quả

Bởi theo số liệu từ IDC, đến năm 2024, khoảng 45% các thành phố sẽ chấp nhận quản lý nước sạch ứng dụng Internet vạn vật cho việc sử dụng và giám sát nước bị rò rỉ. Dù vậy, trong ngắn hạn, ảnh hưởng của dịch Covid-19 có thể khiến nguồn cung đồng hồ nước thông minh giảm khoảng 19%, theo báo cáo của ABI.

Tất nhiên, lợi ích của ứng dụng chuyển đổi số trong quản lý nguồn nước sẽ không đến trong ngắn hạn. Mà chúng ta cần nhìn nó ở một viễn cảnh xa hơn khi nguồn nước trở nên khan hiếm.

Công nghệ nước thông minh là gì?

Ngân hàng Thế giới ước tính rằng trung bình khoảng 25-30% nước trong các đường ống bị rò rỉ gọi là ‘nước không doanh thu’ (NRW). Nước không doanh thu được xem là nước sạch bị rò rỉ ra ngoài trước khi đến các hộ gia đình, kể cả là số khối nước không được tính do đồng hồ đo sai hoặc do nhân viên nước ghi sai.

Công nghệ nước thông minh thực tế không phải một công nghệ mà là một nhóm các công nghệ tiên tiến kết hợp với nhau như một giải pháp thông minh, theo bà Ruthbea Yesner Clarke, phó chủ tịch phụ trách mảng đô thị thông minh và nhận thức chính phủ của IDC.

Công nghệ nước thông minh chủ yếu là giám sát từ xa thông qua sự trợ giúp của máy móc

“Có thể đạt được giám sát NRW từ xa bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ cảm biến hoặc phân tích lịch sử mẫu nước để giảm thiểu hao phí nguồn nước và các chi phí liên quan,” bà nói thêm.

theo bà Sielen Namdar, phụ trách mảng nước thông minh toàn cầu của Cisco, công nghệ này sử dụng dữ liệu thời gian thực và thiết bị kinh doanh thông minh để tối ưu hóa vật liệu, tăng độ hiệu quả và khả năng tái tạo. Không có công nghệ này giống như bạn lái xe giữa sương mù mà không nhìn thấy gì xung quanh.

Lạc lối trong sương mù với ngành nước là một sự lãng phí khủng khiếp. Công ty IDC ước tính rằng chỉ tính riêng ở Mỹ, việc giảm một nửa NRW cũng giúp tiết kiệm 2,9 tỷ USD và đủ cung cấp thêm nước cho 90 triệu người dân.

Ở Việt Nam, theo chương trình Quốc gia chống thất thoát, thất thu nước sạch đến năm 2025,  mục tiêu của Chính phủ là giảm tỷ lệ thất thoát xuống còn 15%.

“Công nghệ nước thông minh giúp các thành phố và nhà máy nước nắm được rõ hệ thống tài sản nguồn nước đang có, từ máy bơm đến đường ống, những gì đang diễn ra và chỗ nào đang bị vỡ. Nhờ đó bạn có thể xác định chính xác nguồn lực cần tập trung,” bà Namdar nói thêm.

Cisco hiện đang có nhiều công nghệ đồng bộ để hiện thực hóa các giải pháp nước thông minh như hệ thống mạng dự báo trước sự cố, cảm biến Internet vạn vật, công nghệ mạng chịu được va chạm và bảo mật hệ thống.

Giải pháp nước thông minh cho phép giám sát đường ống, máy bơm, van nước, động cơ và tất cả các thành phần, cấu trúc liên quan đến việc hút, làm sạch và phân phối nước đến các hộ gia đình.

“Hệ thống nước thông minh thu thập dữ liệu từ nhiều nơi bao gồm từ đầu nguồn, nhà máy xử lý đến thiết bị kiểm tra. Hình ảnh thời gian thực và các công cụ trực quan đem lại một sự hiểu biết rõ ràng về tác động và các vấn đề nằm ở chất lượng và mức độ ô nhiễm của nguồn nước,” bà Clarke cho biết thêm.

“Công cụ nước thông minh còn giúp quản lý nước ngập, phát hiện tràn nước, đặc biệt là trong những điều kiện thời tiết bất thường có thể gây ảnh hưởng tới chất lượng nguồn nước. Những giải pháp này cần được bổ sung thêm hệ thống vật lý để phát hiện chính xác, kịp thời,” bà Clarke kết luận.

Internet vạn vật giúp nhà máy nước như thế nào

Bà Clarke cho biết giải pháp nước thông minh bao gồm một loạt các công nghệ và thiết bị vật lý, bao gồm cảm biến Internet vạn vật, phân tích dữ liệu lớn, giới hạn của bộ vi xử lý, mô-đun mạng giao tiếp, phần mềm quản lý, dữ liệu hình ảnh, hệ thống thông tin bản đồ địa chất, đồng hồ thông minh và nhiều thứ khác.

“Internet vạn vật giúp cơ sở vận hành cung cấp nước bằng cách cung cấp dữ liệu và thông số mà nhân viên thông thường không có được (chẳng hạn như cảnh báo rò rỉ nước), nhiều dữ liệu vi mô, dữ liệu theo thời gian và dữ liệu chính xác hơn khi nó là máy móc, đối lập hoàn toàn với cách quản lý thủ công lấy con người làm trung tâm.

Nó cũng giúp tiết kiệm chi phí hoạt động bằng cách giám sát từ xa và tự động hóa, nhằm làm giảm chi phí nhân sự, chi phí vận chuyển và ngăn ngừa các chi phí mất mát khác,” bà Clarke nói thêm.

Internet vạn vật giúp quản lý nguồn nước rò rỉ một cách hiệu quả

Ở Cisco, công ty hiện đang sử dụng công nghệ không dây khoảng dài (LoRa) khác biệt so với kết nối Wi-Fi tiêu chuẩn. Công nghệ này chạy trên dải băng tần 900Mhz, đem đến khả năng truy cập không dây cho toàn mạng WAN.

LoRa được thiết kế cho ứng dụng Internet vạn vật, với các thiết bị chạy bằng pin dùng công nghệ này có thể hoạt động được 7 năm. Trong hệ thống LoRa, các cảm biến không dây thu thập dữ liệu thời gian thực từ đường ống và máy bơm sau đó gửi thông tin về các gateway không dây.

Từ cổng này, dữ liệu được gửi lên mạng và sau đó lưu tại chỗ hoặc trên đám mây ở trung tâm dữ liệu. Sau đó, nền tảng phân tích và phần mềm tích hợp AI sẽ làm việc để dữ liệu trở nên hiểu được và cung cấp cho các thợ sửa dữ liệu sâu.

Bảo mật cũng là một phần quan trọng với các nhà máy cấp nước, bởi nó thường xuyên là mục tiêu tấn công của tội phạm mạng. Một cuộc tấn công nghiêm trọng xảy ra có thể ảnh hưởng tới sinh hoạt của cả triệu hộ gia đình trong một thành phố. Đạo luật Cơ sở hạ tầng nước năm 2018 của Mỹ quy định nhà máy cấp nước cho trên 3,300 người phải phát triển hệ thống đánh giá rủi ro và kế hoạch ứng phó khẩn cấp.

Vài ví dụ về giải pháp nước thông minh

Những nước khác nhau sẽ có những giải pháp khác nhau, các thành phố trong một nước cũng có thể sử dụng những giải pháp khác nhau trong quản lý.

Ví dụ Công ty cấp nước Louisville (Kentucky, Mỹ) hiện đang cung cấp nước sạch cho gần 1 triệu khách hàng và họ đã thiết lập khoảng 320,000 điểm đo cuối trong hệ thống. Công ty hiện đang lên kế hoạch thay thế gần 280,000 đồng hồ sử dụng công nghệ mới từ Itron và Cisco.

Để tiết kiệm chi phí, Louisville đang sử dụng hạ tầng đo đạc tiên tiến hơn, thay cho việc phải dùng nhân viên đến ghi số ở từng nhà. Với công nghệ mới, công ty này ngay lập tức có được dữ liệu nước tiêu thụ trong tháng và lập được hóa đơn hàng tháng mà không cần phải ước tính.

Còn ở hạt Solano (California, Mỹ), cảm biến chạy bằng năng lượng mặt trời đang được dùng để phát hiện nước chảy. Các nông dân ở đây sẽ gửi dữ liệu từ các cảm biến đến một vệ tinh nhỏ gọi là CubeSats. Sau đó, nông dân có thể trao đổi nước với hàng xóm một cách công khai trên nền tảng blockchain địa phương.

Nông dân Mỹ tích trữ nước trong các bể chứa

Houston (Texas, Mỹ) cũng đã hợp tác với Microsoft để hiện đại hóa cơ sở vật chất của thành phố nói chung. Một phần trong thỏa thuận này là cung cấp đồng hồ nước thông minh tới 500,000 khách hàng. Thiết bị mới này thu thập thông tin về lượng nước sử dụng sau mỗi 15 phút và trong tương lai nó có khả năng cảnh báo rò rỉ nước và hướng dẫn tiết kiệm nước.

Một ví dụ về sự hữu ích của ứng dụng công nghệ nước thông minh nếu nó được triển khai sớm. Vào năm 2017, gần 760 triệu lít nước lãng phí đã chảy ra bờ biển Puget Sound ở gần thành phố Seattle, khi nhà máy nước nơi đây bị ngập làm kích hoạt hệ thống ngắt điện và gây ra lỗi hệ thống.

Giải pháp nước thông minh nhìn chung giúp phát hiện rò rỉ sớm, ngăn chặn, chủ động sửa chữa và bảo trì đường ống và xác định chính xác sự bất thường trong sử dụng nước.

Giải pháp này cũng cung cấp cơ sở hạ tầng quan trọng với sự phục hồi khi đối mặt với thiên tai. Nó cũng giúp cung cấp dịch vụ khách hàng tốt hơn và hữu hình hơn, khi các nhà máy nước đánh giá đúng mức độ sử dụng nước của người dân và chỗ nào đang bị rò rỉ nước.

Cuối cùng, giải pháp nước thông minh góp phần giúp bảo vệ sức khỏe cộng đồng, an ninh nước quốc gia, đảm bảo nước sạch không bị lãng phí.

Hữu Phương (Theo statetechmagazine)

Cuộc thi “Tìm kiếm tài năng IoT” mùa thứ hai có tổng giá trị giải thưởng 880 triệu đồng

ictnews Có giải thưởng là 20 suất học bổng tại Học viện IoT với tổng giá trị 880 triệu đồng, cuộc thi “Tìm kiếm tài năng IoT” dành cho sinh viên các khối ngành kỹ thuật, CNTT, lập trình từ năm 2 trở lên tại các trường đại học, cao đẳng trên toàn quốc.