Mit mehr als 450 Sensorstationen für die 24/7-Überwachung von Trinkwasser, aufbereitetem Abwasser und industriellen Netzwerken strebt SWG durch Echtzeitüberwachung des Anlagenzustands, des Wasserdrucks, der Wasserqualität und des Wasserverbrauchs eine Vielzahl von operativen Effizienzsteigerungen an. Diese Sensoren tragen zum störungsfreien Funktionieren des Wassernetzes bei, jedoch gibt es noch viel Potenzial für Verbesserungen für ein noch effizienteres und nachhaltigeres System.

Während großflächige Rohrbrüche in den offenen Straßen Singapurs eher selten sind, stellen versteckte Lecks in unterirdischen Rohrleitungen weiterhin ein Problem dar. Zur Reduzierung von Wasserverlusten und zur Verbesserung der Wasserverteilung hat PUB ein Projekt zur Erkennung und Lokalisierung von SWG-Anomalien im Wert von 2,3 Millionen SGD gestartet. Mithilfe einer Echtzeitanalyse der SWG-Überwachungsdaten werden durch das Projekt Leckagen und Anomalien erkannt und lokalisiert, der Betrieb und die Verwaltung durch mit den Überwachungsdaten kalibrierte Hydraulikmodelle verbessert und die Kommunikation mit Stakeholdern und Verbrauchern optimiert.

Manuelle Vermessungen, Datenverwaltung und Kommunikation

Für eine optimale Nutzung der erfassten Daten, die Maximierung der Datenanalyse und die Minimierung der routinemäßigen Netzwerkvermessungen vor Ort suchte PUB nach einem intelligenten, technologiebasierten und datengesteuerten Ansatz für die Erkennung von Anomalien und Leckagen. Das Unternehmen wollte digitale Zwillinge mit KI und maschinellem Lernen integrieren, benötigte jedoch ein technisches Framework für die präzise Ereigniserkennung und den intelligenten Betrieb und Verwaltung des Wassernetzes. PUB erkannte, dass eine fortschrittliche Hydraulikmodellierung und die Digitale-Zwillinge-Technologie erforderlich waren, um die Kosten niedrig zu halten und gleichzeitig ihr Programm zur Erkennung von Anomalien und Leckagen verbessern zu können. Durch den Einsatz dieser Tools erhält PUB nahezu in Echtzeit Einblicke in den Netzwerkbetrieb und die Möglichkeit, eine vorausschauende Instandhaltung und proaktive Netzwerkverwaltung implementieren zu können.

Einsatz von KI für eine einzigartige Lösung

Nach der Entwicklung ihres Digitale-Zwillinge-Frameworks implementierte PUB ihr ALF-System in der Government Commercial Cloud von Singapur und stellte damit eine hochwertige Softwarearchitektur sicher, in die das geistige Eigentum der prädiktiven Algorithmen, der Kalibrierung des Hydraulikmodells sowie des Workflows zur Erkennung und Lokalisierung von Anomalien integriert wurde. Durch den Einsatz der cloudbasierten Benutzeroberfläche in Verbindung mit der Anwenderadministration und -verwaltung sowie der Interoperabilität der Bentley-Anwendungen konnten sich die Ingenieurteams und Betreiber von PUB bei der Durchführung mehrerer datengesteuerter Analysen und Aufgaben zum Netzwerkzustand und auf den so jederzeit aktuellen und 24/7 verfügbaren digitalen Zwilling verlassen.

Digitaler Zwilling treibt Lösungen voran

Die ALF-Lösung von PUB wurde nun anhand der von 95 Drucküberwachungsstationen und acht Durchflussmessern erfassten historischen Daten für drei Versorgungszonen mit einer Rohrleitungsgesamtlänge von mehr als 1.000 Kilometern einem Vergleichstest unterzogen. Für diese Vergleichsstudie wurden insgesamt 40 Wochen lang hydraulische Daten überwacht. Während dieser Zeit wurden 45 Ereignisse erkannt, von denen 38 als echte positive Ereignisse bestätigt wurden, was einer Genauigkeit der Anomalieerkennung von insgesamt 80 % entspricht. Durch die Implementierung des ALF-Systems musste das PUB-Team vor Ort pro erkanntem Ereignis nur noch einen Kilometer oder weniger an Rohrleitungen untersuchen, wodurch die Erkennungs- und Lokalisierungsgenauigkeit des Programms bestätigt wurde und sowohl die Inspektionskosten als auch die für die Inspektion erforderliche Zeit verringert werden konnten.

Seit Januar 2024 wurden zwei operative Lecks festgestellt, die von den zur Überprüfung entsandten Teams vor Ort bestätigt wurden. Der größte wirtschaftliche Vorteil für die Verringerung der Anzahl möglicher Leckagen ist die Verringerung der von PUB geplanten Überprüfungen der Rohrleitungen durch Umstellung von einer zeitbasierten Überprüfung auf eine datengesteuerte Überwachung, die sich in einer Verringerung der Gesamtpersonalkosten niederschlägt. Durch die Überwachung des Wassernetzes mithilfe eines kontinuierlich mit Sensordaten aktualisierten digitalen Zwillings kann PUB auf die besten vorausschauenden Modelle zugreifen, die neben der Einsparung von Wasser auch zur Verbesserung der Resilienz und der Nachhaltigkeit des Wassernetzes beitragen.

Dieses Projekt hat das Konzept der hochpräzisen digitalen Zwillinge für intelligente Wassernetze neu definiert. Während die Branche schon seit Langem auf intelligente Wassersysteme und digitale Lösungen setzt, hat das ALF-Projekt von PUB erfolgreich gezeigt, wie hochpräzise digitale Zwillinge vorhandene Systeme durch den Einsatz von KI, maschinellem Lernen und hydraulischen Simulationsmodellen verbessern können.

Projektübersicht

Unternehmen: PUB (Singapurs nationale Wasserbehörde)
Lösung: Wasser und Abwasser

Standort: Singapur
Projektziele:

Projektspezifisches Playbook: iTwin, OpenFlows

Kurzinformation

ROI