Dijital Dünya ve Dijital Su Teknolojileri

SU 4.0 Nedir ?

• 30.01.2023
• Yazar:Dursun Yıldız
• (0) Yorum
• 478

Dursun Yıldız

Su Politikaları Uzmanı

Hidropolitik Akademi Direktörü

29 Ocak 2023

Yaşadığımız sorunların gittikçe karmaşıklaşan özellikleri,  artık etkili ve sürdürülebilir çözümleri klasik düşünce kalıpları dışında aramamızı zorunlu kılıyor. Aslında önce bir sistem düşüncesi yaklaşımı ile sorunların karmaşıklığının nedenlerini anlamak için çaba göstermeliyiz. Sonra da disiplinlerarası bir araştırma anlayışı ile çözüm arayışına geçmeliyiz.

Sadece Su,Enerji,Gıda ve Çevre arasında artan ilişkilere bakacak olsak bile gerek oluşan sorunların gerekse bulunacak çözümlerin  20-30 sene öncekilerden çok daha farklı yaklaşımlar gerektirdiğini kolayca görebiliriz.

Bunun yanısıra su yönetimi, nüfus artışı,kirlilik,kentlere göç ve  iklim değişikliği gibi etkileri gün geçtikçe artan baskılar yaşıyor.  Bu baskıların  oluşturacağı riskleri yönetebilmek ve uyum sağlayabilmek amacıyla çözümler arıyor.

Bu nedenle  birçok belirsizliği tahmin etmek  ve en uygun çözümü oluşturmak için çeşitli matematik modellere ,büyük veri setine ve yapay zeka  uygulamaları gibi karar destek sistemlerine  ihtiyacın artacağı görülüyor.Bu durumda SU 4.0 artık bir dijital dünya fantazisi değil, su yönetimi gibi çok önemli ve stratejik  bir konuda zorunluluk olarak ortaya çıkıyor.

Tehlike ve riskler belli ,Şimdi çözüme bakmalıyız

Su yönetiminin bundan sonra karşılaşabileceği sorunların ne kadar  önemli ve bir o kadar  da karmaşık olduğu artık anlaşılmış durumda. Bu  sorunu sadece konuşmak  somut bir çözüm üretmeyeceğinden artık yapılması gerekenlerin üzerinde daha çok durmak zorundayız.

Bu durumda tekrar bir durum tespiti yapacak olursak;

• Risk analizi için oluşabilecek risklerin sağlıklı bir şekilde tespit edilmesi,
• Çözümü uygulayacak ve denetleyecek kurumların kapasitesinin arttırılması
• Su kullanıcıların düşünsel kapasitesinin arttırılması 

konularında hızlı  adımlar atmamızın gerekli olduğu  açıkça ortaya çıkar.

Bu değişimin ve yeniden yapılanmanın gerçekleştirilip  yeni çözümlerin uygulanabilmesi için mevcut düşünce kalıplarının dışına çıkılması şarttır.  Bu radikal düşünce devrimini gerçekleştirip   teknolojinin bize sunduğu imkanları da en etkili şekilde kullanarak  çözüm için önümüzü açabiliriz.

Genel olarak SU 4.0

Büyük Veri, Yapay Zeka, Makine Öğrenimi ve hatta Endüstriyel Nesnelerin İnterneti gibi kavramları kapsayan Dijital Su Endüstrisi  Su 4.0 konseptinin bir türevidir.

SU 4.0, kaynakları verimli kullanan, esnek ve rekabetçi su yönetimi stratejisinin merkezine dijitalleştirme ve otomasyonu koymaktadır.  Bunu yaparken SU 4.0, "Makinelerin, süreçlerin, depolama sistemlerinin ve kaynakların ağ bağlantısı", "Akıllı şebekeler", "Nesnelerin ve Hizmetlerin İnterneti" gibi ENDÜSTRİ  4.0'ın  temel özelliklerini  sistemik bir su yönetimi bağlamında bir araya getirir.

SU 4.0'ın uygulanmasında Siber Fiziksel Sistemler (CPS), sanal ve gerçek su sistemlerinin optimal ağ bağlantısının  esas unsuru olarak kullanılır. SU 4.0 uygulamasında   planlama, proje ve işletme büyük ölçüde yazılımlar tarafından gerçekleştirilir.

Hayatımızın birçok alanına giren ileri teknolojiler suyun yönetimi ve iyileştirilmesi için de  kullanılmalıdır. Özellikle tarım, imalat ve enerji gibi su tüketiminin çok yüksek olduğu endüstrilerde dijital su, akıllı su yönetimi teknolojileri  ve su 4.0 yaklaşımının  kullanılması, su hizmetlerinde kaynak kullanımı ve işletme giderleri konusundaki verimliliği artıracaktır. Örneğin, tarımsal üretimde gerekli olan su miktarını optimize etmek için toprak nemi  ve  güneşlenme miktarı sensörleri  kullanılmaya başlandı bile.

Aynı şekilde, IoT ve yapay zeka cihazları tarafından toplanan su akışı, nem ve sıcaklık verileri, su arıtma süreçlerini izlemek amacıyla makinelere yüklenebilir (1).

Şekil 1. Endüstri 4.0 ve Su 4.0 ın gelişme aşamaları

SU 4.0 ile Neler Yapılabilir ?

Su İzleme ve Kontrol

Su 4.0 yaklaşımı kapsamında ;Nesnelerin interneti (IoT), yapay zeka (AI), bulut teknolojisi, makine öğrenimi (ML) gibi teknolojiler su izleme ve yönetim sistemlerine entegre edilebilir. Tarımsal sulama, kanalizasyon, içme suyu, atık su, dağıtım şebekeleri, enerji santralleri vb gibi sistemlerde su kalitesini, tüketim miktarını, basınç değişimlerini, tuzluluk oranlarını, sızıntıları vs anlık olarak takip eden sensörler ve cihazlar kullanılabilir. Bu sensörlerden elde edilen veriler bulut teknolojisi aracılığıyla ilgili paydaşları bilgilendirmek için kullanılabilir. Ayrıca, yapay zeka ve makine öğrenimi teknolojileriyle sistemin otonom kontrolü sağlanabilir(1).

İşletme ve Bakım-Onarım

Sisteme bağlı ekipmanların (pompa, regülatör, basınç düşürücü, termostat, preostat vb) bakım, tamir ve değişim ihtiyaçları yakından takip edilebilir; bu da bakım maliyetlerini en aza indirir. Olası kaçaklar anlık olarak tespit edilebilir ve sorunun giderilmesi için gerekli aksiyonlar hızlı bir şekilde alınabilir. Atık su sistemlerinde, suyun içerisindeki kontaminatların temizlenmesi; hem suyun hem de içerisindeki maddelerin yeniden kullanılması mümkün hale getirilebilir (“Sıfır Sıvı Tahliyesi (ZLD)” teknolojisi)(1).

Su kalitesinin ve su kullanımının denetimi

Akıllı su sistemleri sayesinde enerji kullanımı da azaltılacağından yeraltı ve yer üstü kaynaklar (fosil veya yenilenebilir kaynaklar) daha verimli bir şekilde değerlendirilebilir. Günümüzde özellikle az gelişmiş ülkelerde görülen birçok hastalığın sebebi su kirliliğidir. Denizlerin, okyanusların ve nehirlerin atık sularla kirletilmesi, farklı bölgelerde çeşitli hastalıklara sebebiyet verebilmektedir(1).

Akıllı su sistemleri ile su kirliliği akışın olduğu her yerde anlık olarak analiz edilebilir ve elde edilen veriler su kirliliğin önlenmesi ve su kalitesinin iyileştirilmesi için kullanılabilir.(1).

SU 4.0 yaklaşımı kapsamında kullanılacak olan dijital teknoloji ve akıllı su sistemleri çevreyi koruyup su kaynaklarını temizlediği gibi su kullanımı kaynaklı maliyetlerin de azaltılmasını sağlar. Bu sistemlerin ortaya koyduğu yenilikçi çözümler evlerde kolaylıkla kullanılabilir. Mahal ısıtma, içme suyu ve temizlik amacıyla kullanılacak olan en uygun su miktarı bu sistemler sayesinde farklı dönemler için tespit edilebilir. Sistem geçmiş verileri kullanarak su tüketiminin azaltılması için öneriler geliştirebilir. Bu da yine tüketimi düşürerek maliyetlerin azaltılmasında etkili olacaktır(1).

Şekil 2.Su arıtma tesisinde  dijital ikiz sistem

Belediyelerde SU 4.0  İçin  Başlangıç Adımları

Ülkemizdeki Büyükşehir belediyelerinin Su ve Kanalizasyon idarelerinde ileri teknoloji içeren yatırımlar altyapı işletmeciliğinde daha ekonomik sonuçlar ortaya koymakta, daha çok fayda sağlamakta  ve hizmet kalitesini yükselterek, müşteri memnuniyetini artırıcı yönde etki  oluşturmaktadır.

Bu kapsamda Su 4.0’a doğru ilerlemede Dijital Su teknolojileri kullanılarak aşağıdaki başlangıç adımları atılabilir

• Merkezi yazılımla uzaktan endeks okuma, tahakkuk ve faturalandırma ile sayaç performanslarının izlenmesi sağlanabilir. Böylece tahakkukların arttırılmasının yanısıra hizmet kalitesi ve abone memnuniyetinin arttırılması sağlanabilir
• Abonelerden gelen arıza bildirimlerinin çağrı merkezi tarafından bilgisayarlar vasıtası ile sahada görev yapan ekiplere ulaştırılması ve arıza onarımının tamamlandığı bilgisinin sisteme işlenmesi, başvuru sahiplerine geri dönüş yapılarak abone memnuniyetinin arttırılmasının yanısıra  kayıt tutulması ile  saha ekiplerinin çalışmalarında verimlilik artışı da sağlayacaktır.
• İçme suyu ve kanalizasyon altyapısı dijital ortama aktarılarak yönetilebilir seviyeye getirilebilmektedir. Bu sistem internet erişiminin olduğu her noktada mobil cihazlar üzerinde (telefon, tablet, vb.) çalışabilmektedir. Bu durum şebeke işletmeciliğinin etkinliğine çok olumlu katkılar sunmaktadır
• İçme Suyu ve Atık Su SCADA sisteminden sonra Şebeke SCADA Sistemine  geçilerek Varlık Yönetim Sistemini kurulup idarenin verdiği hizmet kalitesinde, vatandaş nezdinde ve sektördeki değerinin arttırılması sağlanabilir.

Kaynaklar

1. Dilek Aşan  (2023) “Akıllı Su Sistemleri “SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Ocak / 2023
2. Yıldız Dursun (2023) “Büyükşehir Su İdareleri  “SU 4.0’a” Geçmeli”  Su Politikaları Derneği . Ankara
3. Ziemer C. and  Clausnitzer V. (2017) “Water 4.0: What it Means for the German Water Industry” avalable at https://www.waterworld.com/water-utility-management/asset-management/article/16201159/water-40-what-it-means-for-the-german-water-industry
4. Dr. Richard Vestner  (2020)  Digital Water: The Next Step Towards Water 4.0 Smart Water Magazine  Sayı 1 – Mayıs 2020
5. Yıldız D. Özgüler H. (2020) Dijital Su Dünyası Raporu .Su Politikaları Derneği. Ankara
6. Yıldız D. Özgüler H. (2020) Yapay Zeka ve Su Yönetimi Raporu . Su Politikaları Derneği .Ankara