ابعاد فناورانه آینده امنیت آب در کشورهای حاشیه خلیج فارس
به گزارش نهایت علم، سامانه های هوشمند مدیریت آب در استراتژی های ملی امارات و عربستان سعودی بعنوان ابزارهای کلیدی برای عبور از بحران و دستیابی به آینده ای پایدار مورد توجه ویژه قرار گرفته اند.
به گزارش نهایت علم به نقل از مهر؛ امنیت آب در منطقه خلیج فارس یکی از مهم ترین چالش های استراتژیک و زیست محیطی قرن بیست ویکم بحساب می آید. کشورهای شورای همکاری خلیج فارس (GCC) با مصرف روزانه سرانه بیشتر از ۵۵۰ لیتر آب برای هر نفر، در حالی با بحران کم آبی روبه رو هستند که منابع آب تجدیدپذیر سطحی سالانه در این منطقه تنها حدود ۴.۱۴ میلیارد مترمکعب برآورد می شود. این شکاف عظیم میان منابع موجود و تقاضا سبب شده است که امنیت آب نه فقط یک مسئله زیست محیطی، بلکه یک موضوع ژئوپلیتیکی و امنیت ملی نیز تلقی شود. وابستگی بیش از پیش به فناوری های نمک زدایی و بازچرخانی فاضلاب در شرایطی شکل گرفته که هزینه های انرژی، اثرات زیست محیطی و لطمه پذیری زیرساخت ها تحت تأثیر تغییرات اقلیمی و فشارهای بین المللی بر کاهش کربن قرار دارند. از طرف دیگر، رشد جمعیت، توسعه شهر های هوشمند و نیاز به امنیت غذایی، فشار مضاعفی بر منابع محدود آبی وارد میکند. در چنین بستری، سیستم های هوشمند مدیریت آب، اینترنت اشیا (IoT) و تحلیل های داده محور در استراتژی های ملی امارات و عربستان سعودی به عنوان ابزارهای کلیدی برای عبور از بحران و دستیابی به آینده ای پایدار مورد توجه ویژه قرار گرفته اند.
فناوری های هوشمند در مدیریت منابع آب
تحولات اخیر در عرصه اینترنت اشیا، امکان پایش لحظه ای منابع آبی را فراهم آورده است. نصب بیشتر از ۱۰ هزار سنسور هوشمند در شبکه های انتقال آب دبی توسط اداره برق و آب این امیرنشین کوچک (DEWA) و پایش بیشتر از 3000 کیلومتر خطوط لوله، نمونه ای بارز از این رویکرد است. این حسگرها داده هایی درباره ی فشار، کیفیت، دما و دبی جریان فراهم می آورند و امکان واکنش سریع به نشت ها، افت کیفیت یا تغییرات ناگهانی در فشار را فراهم می کنند. همچنین، در این فرآیند داده های جمع آوری شده به سیستم های ابری منتقل و با استفاده از الگوریتم های تحلیلی هوش مصنوعی، الگوهای غیرعادی شناسایی می شوند. این توانایی نه فقط سبب کاهش زمان واکنش به بحران ها می شود، بلکه زمینه ساز برنامه ریزی بلند مدت برای نگهداری پیشگیرانه و ارتقاء بهره وری شبکه های آبی نیز است.
سیستم های ابری به عنوان «سیستم عصبی مرکزی» مدیریت آب، حجم عظیمی از داده ها را پردازش می کنند. این سامانه ها امکان ادغام داده های متنوع از سنسورهای اینترنت اشیا، شبکه های انتقال و حتی داده های اقلیمی را دارند و با ارائه تصویری یکپارچه، مدیریت جامع منابع آبی را ممکن می سازند. علاوه بر این، الگوریتم های پیشرفته با تحلیل الگوهای مصرف، شناسایی ناکارآمدی ها، پیشبینی پیک های تقاضا و پیشنهاد سناریوهای توزیع، بهینه سازی شبکه و کاهش هدررفت منابع را ممکن می سازند. علاوه بر این، قابلیت های یادگیری ماشین در سیستم های ابری به آنها امکان می دهد الگوهای غیرعادی یا تقلب احتمالی در مصرف آب را نیز شناسایی کنند. نمونه های موفق در کیپ تاون و دبی نشان داده اند که استفاده از این تکنولوژی ها می تواند مصرف خانگی و شهری را تا ۲۰ درصد کم کند و با این وجود تاب آوری زیرساخت ها در مقابل بحران هایی مانند خشکسالی یا افزایش ناگهانی تقاضا را بهبود بخشد.
سامانه های هوشمند فاضلاب: گذار به اقتصاد چرخشی
فاضلاب در رویکرد سنتی یک تهدید زیست محیطی تلقی می شد، اما در قالب اقتصاد نوین به یک منبع استراتژیک تبدیل گشته است. امروزه فاضلاب به عنوان یک منبع ثانویه آب و حتی منبع انرژی شناخته می شود، برای اینکه می توان از آن در تولید آب بازیافت شده، بازیابی مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر و حتی تولید بیوگاز بهره برد. سیستم های هوشمند فاضلاب با استفاده از هوش مصنوعی و سنسورهای اینترنت اشیا، امکان نگهداری پیش بینانه، کاهش مصرف انرژی، بهینه سازی فرآیندهای تصفیه و پایش بلادرنگ کیفیت خروجی را فراهم می کنند. ترکیب این سامانه ها با فناوری های نوینی همچون روبات های بازرسی زیرزمینی و سیستم های دیجیتال توأم با مدل سازی هیدرولیکی، ظرفیت آنها را در مدیریت پایدار منابع آبی و کاهش اثرات زیست محیطی بشکل قابل ملاحظه ای افزایش داده است.
مروری بر تجربه دبی
پروژه «تونل استراتژیک فاضلاب دبی» (DSST) با طول ۲۰۰ کیلومتر و طراحی مبتنی بر گرانش، نمونه ای برجسته از نوآوری در پایین آوردن مصرف انرژی و مدیریت پایدار فاضلاب است. این پروژه نه فقط از نظر مقیاس یکی از بزرگ ترین پروژه های زیرساختی منطقه به حساب می آید، بلکه با بهره بردن از فناوری های پیشرفته ای همچون سامانه کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها (SCADA) و تحلیل های مبتنی بر هوش مصنوعی، توانسته هزینه های عملیاتی را تا ۳۰ درصد کم کند. افزون بر این، طراحی گرانشی این تونل سبب کاهش چشم گیر مصرف برق در پمپاژ و نگهداری شده و بر مبنای برآوردهای صورت گرفته، می تواند سالانه تولید بیشتر از ۶۰ هزار تُن انتشار دی اکسیدکربن را کم کند. همینطور این تونل با ظرفیت انتقال بیشتر از ۲.۵ میلیون مترمکعب فاضلاب در روز نقش کلیدی در پاسخگویی به نیازهای جمعیتی و شهری درحال رشد دبی ایفا می کند.
استراتژی عربستان سعودی در قالب چشم انداز ۲۰۳۰
عربستان سعودی با هدف بازیافت ۹۰ درصدی فاضلاب تا سال ۲۰۳۰، یکی از بلندپروازانه ترین برنامه های جهانی را دراین خصوص دنبال می کند. این کشور با راه اندازی تصفیه خانه های عظیم در ریاض و جده که ظرفیت پردازش میلیونها مترمکعب فاضلاب در روز را دارند و طراحی سیستم های حلقه بسته در پروژه های نئوم و «لاین» در شمال غرب کشور، درصدد است تا وابستگی به نمک زدایی پرهزینه و انرژی بر را کم کند. این استراتژی علاوه بر کاهش فشار بر منابع انرژی، به کاهش اثرات زیست محیطی ناشی از تخلیه شورابه های نمک زدایی به خلیج فارس نیز کمک می نماید. مشارکت گسترده بخش خصوصی و قراردادهای ساخت-بهره برداری-انتقال (BOT) با شرکت های بین المللی مانند «Veolia» و «SUEZ»، در کنار سرمایه گذاری صندوق های ثروت ملی عربستان، بخش جدایی ناپذیر این راهبرد است. همچنین، استفاده از فناوری های نوینی همچون سنسورهای هوشمند، سیستم های کنترل نظارتی و جمع آوری داده ها و الگوریتم های هوش مصنوعی در این پروژه ها به ارتقاء بهره وری، کاهش هزینه های عملیاتی و تضمین کیفیت آب بازچرخانی شده کمک می نماید.
فناوری های کلیدی در سیستم های آینده
ورود به بحث فناوری های کلیدی نیازمند درک این نکته است که ابزارهای نوین در عرصه آب و فاضلاب، نقش مکملی در کنار سیاستهای ملی و پروژه های کلان ایفا می کنند. این فناوری ها همچون حلقه های یک زنجیره عمل کرده و از مرحله پایش و جمع آوری داده ها تا تحلیل، پیشبینی و تصمیم سازی را پوشش می دهند. در ادامه، بعضی از مهم ترین این فناوری ها معرفی می گردند.
حسگرهای اولتراسونیک:
این حسگرها نه فقط جهت پایش سطح مخازن و مدیریت دقیق موجودی آب استفاده می شوند، بلکه با قابلیت کار در وضعیت سخت اقلیمی خلیج فارس، شامل دمای بالا، شوری و رطوبت زیاد، می توانند داده های مستمر و دقیق برای تصمیم گیری فراهم نمایند. برخی نمونه های جدید این فناوری قادر هستند همزمان کیفیت آب، یعنی (pH و دما) را نیز اندازه گیری کنند.
ماژول های «GSM» و «Wi-Fi»:
این ماژول ها امکان کنترل ازراه دور پمپ ها و سیستم های آبیاری را فراهم آورده و با اتصال به شبکه های مخابراتی، امکان یکپارچه سازی با داشبوردهای مدیریتی در مراکز کنترل را به وجود می آورند. این امر در مزارع بزرگ و پروژه های شهری به کاهش هزینه های عملیاتی و افزایش بهره وری کمک می نماید.
الگوریتم های یادگیری ماشین:
این الگوریتم ها علاوه بر تشخیص نشتی با دقت بیشتر از ۹۹ درصد و تعیین محل با دقت ۹۴ درصد، قادر هستند الگوهای مصرف غیرعادی را شناسایی نمایند و پیشبینی کنند که چه زمانی و در کدام بخش از شبکه احتمال بروز مشکل وجود دارد. استفاده از این توانایی موجب کاهش چشم گیر هدررفت آب و افزایش طول عمر زیرساخت ها می شود.
داشبوردهای ابری:
داشبوردهای ابری نه فقط جهت نمایش داده ها و هشداردهی بلادرنگ کاربرد دارند، بلکه با قابلیت تحلیل روندهای طولانی مدت و مقایسه عملکرد در مقیاس های منطقه ای، سیاستگذاران را قادر می سازند تا برنامه ریزی دقیق تری برای مدیریت منابع انجام دهند. ترکیب این داشبوردها با الگوریتم های هوش مصنوعی، امکان ارائه سناریوهای پیشبینی و سفارش های عملیاتی را نیز فراهم می آورد.
جمع بندی
ابعاد فناورانه آینده امنیت آب در خلیج فارس به شکل مستقیم به توانایی کشورها در بهره برداری از تکنولوژی های جدید، گذار به اقتصاد چرخشی و کاهش وابستگی به نمک زدایی وابسته است. در این راه، تجربه دبی در اجرای تونل فاضلاب استراتژیک که سبب صرفه جویی انرژی و کاهش آلاینده های کربنی شده و راهبرد عربستان در بازیافت ۹۰ درصدی فاضلاب که به عنوان یکی از جسورانه ترین اهداف جهانی شناخته می شود، الگویی برای سایر کشورهای منطقه غرب آسیا بحساب می آید. استفاده گسترده از اینترنت اشیا برای پایش لحظه ای شبکه های آبی، هوش مصنوعی برای پیشبینی نشت و بهینه سازی مصرف و سیستم های ابری برای پردازش داده های کلان نه فقط مدیریت منابع آب را بهینه می سازد، بلکه با کاهش هزینه ها، افزایش بهره وری کشاورزی، تقویت امنیت غذایی و کاهش وابستگی به واردات، امنیت ملی را نیز ارتقا می دهد. بالاخره، می توان نتیجه گرفت که آینده امنیت آب در خلیج فارس را می توان آینده ای فناورانه، هوشمند و پایدار دانست. بطور خلاصه، فاضلاب در رویکرد سنتی یک تهدید زیست محیطی تلقی می شد، اما در قالب اقتصاد نوین به یک منبع راهبردی تبدیل گشته است. امروزه فاضلاب به عنوان یک منبع ثانویه آب و حتی منبع انرژی شناخته می شود، به جهت اینکه می توان از آن در تولید آب بازیافت شده، بازیابی مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر و حتی تولید بیوگاز بهره برد. این الگوریتم ها علاوه بر تشخیص نشتی با دقت بیش از ۹۹ درصد و تعیین محل با دقت ۹۴ درصد، قادر هستند الگوهای مصرف غیرعادی را شناسایی نمایند و پیشبینی کنند که چه زمانی و در کدام بخش از شبکه احتمال بروز مشکل وجود دارد.
منبع: نهایت علم
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب