Dokončen jedinečný projekt digitálního dvojčete úpravny vody v Železné Rudě

VDT Technology, vývojář digitálních aplikací pro vodárenský průmysl, dokončil spolu s partnery inovativní vědecko-výzkumný projekt simulace a optimalizace provozu úpraven vody, jehož cílem bylo vyvinout virtuální dvojče úpravny vody a otestovat jeho využitelnost v praxi.
Na projektu spolupracoval s Vysokou školou chemicko-technologickou, Ústavem pro hydrodynamiku Akademie věd ČR, Mezinárodním bezpečnostním institutem a městem Železná Ruda.

Partneři oslovili město Železná Ruda, zda by se projektu zúčastnilo jako testovací autorita. Role města spočívala v poskytnutí přístupu k technologii úpravny vody, sdílení provozních dat s výzkumníky a aktivní účasti v diskuzích během vývoje. Na základě podepsaného memoranda o spolupráci započal 12. ledna 2022 unikátní dvouletý výzkum, který se nyní dostal do cíle.

Digitální dvojče úpravny vody je aplikace na platformě Insights Hub společnosti Siemens, která využívá neuronové sítě a matematické modely k prediktivní analýze a simuluje provoz úpravny vody ve virtuálním světě.
Provozovatelům to umožňuje nanečisto měnit vstupní parametry surové vody a simulovat filtrační cykly výroby pitné vody v závislosti na kvalitě zdroje vody. Ta se může vlivem meteorologických podmínek v průběhu roku výrazně měnit. V případě Železné Rudy, kde je primárním zdrojem Grádelský potok, se tak i děje.

Dokonalá kopie celé úpravny vody

„Digitální dvojče představuje počítačový model, který dokonale kopíruje celou úpravnu vody. Na tomto modelu můžeme provádět simulace a testovat, jak se úpravna chová při různých situacích. Takový model zároveň automaticky upozorňuje na nepříznivé situace, čímž snižuje riziko odstávek strojů a výpadku při dodávce pitné vody obyvatelstvu,“ uvedl Petr Dolejš z Ústavu technologie vody a prostředí při VŠCHT Praha.

Díky prediktivnímu algoritmu digitálního dvojčete je možné předpovídat čas do následujícího filtračního cyklu. Tato znalost poskytuje obsluze jedinečnou příležitost přizpůsobit provoz v situacích, kdy je vystaven významnému zvýšení spotřeby pitné vody, jako jsou víkendy nebo hlavní turistická sezóna v létě a vánoční období. Umí i optimalizovat délku filtračního cyklu, navrhovat potřebné úpravy v nastavení úpravny a informovat o potřebných servisních úkonech.

Součástí digitálního dvojčete úpravny vody je i systém COMOS od společnosti Siemens. V tomto sytému je vedena kompletní technická dokumentace s využitím objektové architektury, díky které lze pracovat s jednotlivými informacemi o každém prvku individuálně. Každé jednotlivé zařízení je vedeno jako objekt s konkrétní specifikací, přiřazenou dokumentací a návazností na ostatní prvky v systému.
Systém sám kontroluje správnost napojení, směry toků a výskyty zařízení na schématech. Na základě vyplněných dat je možné automaticky generovat podpůrnou technickou dokumentaci, jako jsou seznamy zařízení nebo technické specifikace jednotlivých strojů. V systému lze také provádět kompletní údržbu úpravny, a to pravidelnou, preventivní, i prediktivní, a to díky propojení s monitorovacími nástroji a automatickému přenosu proměnných veličin z měřících zařízení.

Mnoho výhod ve sledování a řízení provozu

„Naše digitální dvojče úpravny vody přináší mnoho výhod ve sledování a řízení provozu. Díky aktuálním datům, která se sbírají a v reálném čase přenášejí z čidel a zařízení na úpravně vody, může obsluha sledovat a simulovat různé provozní scénáře, optimalizovat výkon úpravny vody a provádět predikci filtračních cyklů. Tento přístup umožňuje zlepšovat provoz úpravny,“ uvedl Lukáš Chalupa z VDT Technology.

JUDr. Tomáš Koníček z Mezinárodního bezpečnostního institutu, který se na projektu podílel posouzením bezpečnosti provozu, včetně návrhu příslušné metodiky, uvedl: „Naším hlavním úkolem v tomto projektu bylo zohlednit problematiku kybernetické a fyzické bezpečnosti, která může být často přehlížena. Velmi nás těší, že naše úsilí vedlo k vytvoření doporučení pro plánovanou aktualizaci metodiky Státního zdravotního úřadu pro posuzování rizik souvisejících se systémy zásobování vodou. Tyto změny značně posílí bezpečnost vodárenských systémů v České republice, a to jak v oblasti kybernetické, tak i fyzické bezpečnosti.“

Po dvou letech vývoje je úpravna vody v Železné Rudě vůbec první úpravnou v celé republice, která má vlastní digitální dvojče. Tento pilotní projekt byl podpořen Ministerstvem vnitra ČR v rámci Programu bezpečnostního výzkumu ČR 2021–2026, zaměřeného na vývoj, testování a evaluaci nových bezpečnostních technologií (SECTECH).

Použití digitálních dvojčat v úpravnách vody představuje průlomový pokrok v oblasti vodního hospodářství. Inovativní přístup společnosti VDT Technology ukazuje potenciál pro zlepšení efektivity, rozhodování a optimalizaci využití zdrojů v oblasti vodního hospodářství. S dalším vývojem technologie digitálních dvojčat se otevírají široké možnosti pro úpravy vody nejen v České republice, ale i po celém světě.