Wenn unsere St?dte pl?tzlich von "unerwarteten" Ereignissen wie überschwemmungen durch überm??ige Regenf?lle, Sturmfluten oder dem Versagen alternder Anlagen bei der Bew?ltigung des erh?hten Drucks betroffen sind, reagieren wir allzu oft nur, um das aktuelle Problem zu l?sen. Die Realit?t ist, dass die meisten dieser Ereignisse nicht wirklich "unerwartet" sind. In vielen F?llen sind sie vorhersehbar, wir vers?umen es nur, zu planen und uns vorzubereiten.

Ein konkretes Beispiel: überschwemmungen in der Kanalisation sind im Vereinigten K?nigreich ein immer h?ufigeres Risiko. Im Jahr 2019 gab es in England und Wales mehr als 3.250 interne überschwemmungen und fast 23.500 externe überschwemmungen von privaten Grundstücken und G?rten. Kunden empfinden überschwemmungen in der Kanalisation als beunruhigend, und die meisten, die überschwemmt wurden, haben Angst, ihr Haus für l?ngere Zeit zu verlassen, falls es zu einem überschwemmungsereignis kommt. Wenn wir also wissen, dass das Problem vorhanden ist und zunimmt, was k?nnen wir tun, um eine bessere Reaktion zu planen?

Risikomodellierung in Echtzeit

Digitale Zwillinge sind eine gro?artige M?glichkeit, um ein neues pr?ventives Management und einen neuen Betrieb für jedes Geb?ude oder jede Anlage zu erm?glichen, und die Technologie eignet sich auch hervorragend für die Wasserinfrastruktur.

Ein digitaler Zwilling ist einfach eine datengesteuerte digitale Darstellung von Anlagen, Prozessen oder Systemen in der bebauten oder natürlichen Umwelt. Ein Zwilling kann ein sich entwickelndes Bild der aktuellen Leistung und Schwachstellen einer Anlage liefern und dabei helfen, zu erkennen, wo Investitionen priorisiert werden müssen.

Wichtig ist, dass sie mehr sind als nur Modelle oder Visualisierungen. Sie wandeln Daten von physischen Anlagen in wertvolle Erkenntnisse um, die den Betreibern helfen k?nnen, strategische Entscheidungen zu treffen und einzugreifen, den Betrieb zu verbessern und zukünftige Pl?ne und Projekte zu gestalten.

Digital twin illustration

Dieses Ma? an Intelligenz und Kontrolle ist im Zusammenhang mit komplexen Abwassersystemen l?ngst überf?llig, da es eine zeitnahe "Was passiert jetzt"-Situation erm?glicht und diese mit "Was w?re wenn"-Simulationen und Szenarienplanung kombiniert, um zu untersuchen, wie sich unterschiedliche Leistungsmerkmale auf die Komponenten auswirken. All dies ist m?glich, ohne dass physische Tests durchgeführt oder potenziell gef?hrliche Bedingungen hergestellt werden müssen, so dass wir insgesamt besser vorbereitet sind. Dies sind alles F?higkeiten, von denen unsere alternden Abwassersysteme profitieren würden.

Ein Wassersystem, das lernt (und voraussagt)

Wasserversorgungsunternehmen geben weltweit Millionen aus, um auf überschwemmungen in der Kanalisation zu reagieren, die die Umwelt sch?digen und negative Auswirkungen auf ihre Kunden haben. Gegenw?rtig handeln sie je nach Ereignis und verwalten ihr Netz mit Hilfe gro?er, komplexer hydraulischer Modelle. Diese Modelle sind oft durch ihre Rechenressourcen eingeschr?nkt und k?nnen nicht in Echtzeit laufen, um brauchbare Vorhersagen über den Ort und die H?ufigkeit von überschwemmungsereignissen zu liefern.

Digitale Zwillinge erm?glichen es den Nutzern, datengestützte Vorhersagen mit Hilfe von maschinellem Lernen (ML) zu treffen. Ein von uns entwickelter digitaler Zwilling nutzt maschinelles Lernen, um das Verhalten eines bestimmten Systems zu verstehen und daraus zu lernen und den Ort künftiger überschwemmungen oder Verschmutzungen vorherzusagen. Mithilfe von Sensoren im gesamten Einzugsgebiet lernt unser ma?geschneiderter Algorithmus das Verhalten der einzelnen Sensoren, die Beziehungen zwischen den Sensoren und die Auswirkungen des Wetters auf sie. Unser Algorithmus trainiert einen ma?geschneiderten Satz von ML-Modellen, die für jeden Sensor optimiert sind. Letztlich erm?glicht dies den Netzbetreibern, pr?ventiv zu handeln, was zu geringeren Betriebskosten und gr??erer Effizienz führt.

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Ein Netzwerk braucht gemeinsame Daten

Als Werkzeuge funktionieren digitale Zwillinge am besten, wenn sie auf offenen, gemeinsam genutzten Datenstandards beruhen, die es erm?glichen, eine m?glichst breite Palette von Informationsquellen innerhalb des Systems miteinander zu verknüpfen, so dass es mit anderen Teilen der Infrastruktur eines Betreibers kommunizieren kann. Das ist einer der Gründe, warum wir das nationale Programm für digitale Zwillinge des Centre for Digital Built Britain (CDBB) unterstützen und dessen Gemini-Prinzipien bei der Entwicklung digitaler Zwillinge übernommen haben. Diese Grunds?tze erm?glichen eine Angleichung des Ansatzes für das Informationsmanagement in der gesamten gebauten Umwelt, indem von Anfang an einheitliche Definitionen und Grunds?tze festgelegt werden, die die gemeinsame Nutzung von Daten in der Zukunft erleichtern. Durch die Entwicklung eines digitalen Zwillings auf diese Weise k?nnen Sie also auch eine bessere, interoperable Nutzung von Daten innerhalb Ihrer Organisation f?rdern - ein weiterer zentraler Vorteil.

Bereit für eine h?here Nachfrage

Vor allem der britische Wassersektor investiert massiv in eine intelligentere Infrastruktur. In der n?chsten Periode des Asset Management Plans (AMP7) werden die Gesch?ftspl?ne der Unternehmen von einer Gesamtinvestition von 51 Milliarden Pfund zur Verbesserung der Dienstleistungen profitieren, von denen 13 Milliarden Pfund für die Bereitstellung widerstandsf?higer Dienstleistungen und die Verbesserung der Umweltleistung vorgesehen sind. Gro?e Kapitalinvestitionen in die Infrastruktur werden nur dann in Betracht gezogen, wenn sie Teil einer klaren langfristigen Strategie sind, deren Hauptaugenmerk auf der Instandhaltung und der intelligenteren Nutzung der Anlagen liegt, wobei die Nachfragesteuerung im Vordergrund steht, ohne das Wachstum zu bremsen.

Digitale Zwillinge werden den Versorgungsunternehmen helfen, diese Anforderungen zu erfüllen, insbesondere beim Betrieb von Kanalisationsnetzen. Bessere Intelligenz ist das wichtigste Mittel, mit dem die Wasserversorger die Einhaltung der Vorschriften in Bezug auf überschwemmungen in der Kanalisation, das Management der Verschmutzung und die Netzkapazit?t zur Deckung des st?ndig steigenden Bedarfs sicherstellen k?nnen.

Dies ist nicht nur ein britisches Problem. Weltweit bleibt die überalterung der Infrastruktur in Verbindung mit dem Bev?lkerungswachstum und dem Klimawandel eine zentrale Herausforderung. Rasche Verbesserungen in der Kommunikationstechnologie, niedrigere Kosten für Sensoren und Datenspeicherung sowie fortschrittliche Datenanalyse werden zu einer Verlagerung vom Bau der Infrastruktur hin zur Verwaltung der Kapazit?ten durch einen digitalen Zwilling führen.