Den globala marknaden för smart vattenhantering kommer att växa med i genomsnitt 12,3% årligen från 2021 till 2026 [1]. Marknaden drivs huvudsakligen av befolkningstillväxten, den ökande inflyttningen till städerna, allmänt ökande behov av vatten och kostnader för att underhålla den åldrande infrastrukturen för vattendistribution. FN bedömer att närmare 20% av jordens befolkning kommer att lida av direkt vattenbrist år 2025.
Smarta vattenhanteringssystem baserade på internet of things (IoT) och artificiell intelligens (AI) kan effektivt bidra till minskade kostnader och ökad tillgång till friskt vatten. Tekniken för automatisk övervakning och datainsamling – även på distans – är mogen. De stora, globala aktörerna utvecklar hela tiden nya lösningar för minskat slöseri och effektivare vattenanvändning. Det avgörande för att få och kunna erbjuda konkurrensfördelar är förmågan att utnyttja dessa lösningar för att skapa affärs- och kundnytta.
Vi ska här titta på hur IoT, AI och maskininlärning (Machine Learning; ML) kan användas för smart vattenhantering med fokus på situationen i Sverige och Europa, och ge tips på fem konkreta steg för att komma igång.
COVID-19-pandemin har påverkat förmågan hos många företag i en mängd olika branscher att leverera sina tjänster till kunderna samtidigt som de arbetar med begränsade resurser. När vi kommer ut ur pandemin blir det naturligt och nödvändigt för många företag och organisationer att se över sin verksamhet och göra den mer motståndskraftig mot framtida störningar. Här är digitalisering ett kraftfullt medel för att optimera och automatisera många funktioner.
När det gäller vattenhantering bör företag i denna bransch, utöver smart mätning och datainsamling, på sikt utveckla system för integrerad vattenresurshantering som fungerar centralt för registrering, övervakning och styrning av alla delar av verksamheten. Oavsett vilket tillämpningsområde som är aktuellt rekommenderar vi att införandet av en IoT-lösning görs i följande fem steg:
1. Identifiera kund- och affärsnyttan
Ingen lösning blir framgångsrik utan att den skapar nytta för slutanvändaren och för den som skapat lösningen. Börja därför med att välja vilken affärs- och kundnytta du vill skapa.
2. Tag fram ett förslag på en teknisk lösning
Genom att ta fram ett förslag på en arkitektur och teknisk lösning för att skapa den valda affärsnyttan kan estimat på kostnader och utvecklingstider tas fram. Utifrån dessa resultat och de möjliga besparingarna och intäkterna från steg 1 ovan är det möjligt att göra en affärskalkyl och bedöma lönsamheten i investeringen.
3. Välj din kärnkompetens
För att både kravställa och implementera en komplett IoT-lösning krävs många olika kompetenser och det är ovanligt att man behärskar eller vill kunna behärska alla. Välj därför vilka områden du ska äga och vilka du kan använda partners för. Du ska dock alltid vara produktägare för din lösning.
4. Utveckla agilt
En agil utvecklingsprocess där första steget är att utveckla en ”Minimum Viable Product” (MVP) rekommenderas starkt. Det ger möjlighet att justera krav och önskemål under utvecklingens gång. Det ger också möjlighet för den egna organisationen och kunderna att lära sig använda den nya lösningen.
5. Förnya och förbättra
Använd lösningen och samla erfarenheter både internt och hos kunder. Finns behov av förändringar, nya kundvärden etc, gå tillbaka till steg 1.
Genom att samarbeta med leverantörer av teknisk utrustning samt systemintegratörer och specialister som Attentec kan du utvärdera hur IoT, artificiell intelligens och maskininlärning kan bidra till operativa insikter, nya affärsmodeller och ökade intäkter.
Varför smart vattenhantering?
I stora delar av världen handlar vattenhantering i första hand om att överhuvudtaget ge människor tillgång till vatten av tillräckligt god kvalitet för att dricka, tvätta och sköta sin hygien. I Sverige och många industrialiserade länder är fokus snarare på att minska kostnaderna förknippade med hanteringen och att uppfylla lag- och regelkrav på vattenkvalitet, men givetvis också på att minska den totala vattenförbrukningen. Oavsett vad som står i fokus är det viktigt att kunna samla in och utvärdera stora mängder data, ibland även från avlägsna platser.
I en rapport från Svenskt Vatten [2] konstateras att vi de senaste tio åren sett en växande trend i världen när det gäller att skapa smarta vattenledningsnät i syfte att minska vattenförluster och reducera kostnader för drift och underhåll. Smart mätteknik kan spela en viktig roll när det gäller att mäta vattenanvändningen i realtid, förvalta anläggningen, övervaka vattenkvaliteten och identifiera läckor. Samtidigt blir konsumenterna mer medvetna om sin vattenanvändning. Automatisk styrning och övervakning kan dessutom frigöra tid för personalen.
Samma rapport noterar också att vatten- och avloppssektorn (VA-sektorn) i Sverige är digitaliserad i mindre omfattning än övriga industribranscher. Mätning sker främst i anläggningar som vattenverk, tryckstegringsstationer, avloppspumpstationer och avloppsreningsverk. Ledningsnätet är den minst uppkopplade och övervakade delen av VA-anläggningen. På vattenledningsnätet mäts i vissa fall flöde i nedgrävda mätarbrunnar eller med flödesmätare direkt på ledningen. På avloppsledningsnätet mäts relativt lite i Sverige. Insamlade data skulle kunna utnyttjas och analyseras i långt större omfattning än vad som sker i dag [2].
Ökad användning av IoT-baserade lösningar kan ge både ökat kundvärde och mer data till VA-verksamheten. Med tryckmätning kan man få indikationer på att något har hänt och vara bättre förberedd för att bedöma om det finns risk för störning i vattenkvaliteten. För avloppsledningsnätet ger mätningar stora möjligheter att söka effektivare efter tillskottsvatten och få kontroll över flöden i systemet. Smarta mätare som kan larma vid rätt tillfälle underlättar driften och minskar risken för utsläpp i miljön.
Mätning av vattenkvalitet i sjöar och vattendrag som används som vattentäkter görs fortfarande huvudsakligen manuellt, med de uppenbara nackdelarna låg mätfrekvens och få mätpunkter. I syfte att hantera bland annat dessa frågor initierades 2018 ett forskningsprojekt i Sverige finansierat av Vinnova med inriktning mot tillgången till friskt dricksvatten i morgondagens smarta städer [3]. Projektet koordinerades av Stockholms kommun med deltagare från ett flertal universitet samt Telia och Ericsson Research. Målet var att skapa en övervakningslösning där vattenkvaliteten mäts regelbundet och automatiskt med uppkopplade sensorer och där förändringar i vattenkvaliteten identifieras med hjälp av ML. Analyser kan ske i realtid och maskininlärningsalgoritmerna gör det möjligt att förutsäga potentiella försämringar i vattenkvaliteten och ge tidiga varningar. Resultatet blir minskade risker för de problem som förorenat vatten kan skapa för individer och verksamheter samt lägre kostnader för såväl mätning och övervakning som distribution av vatten av god kvalitet.
Tillämpningsområden för IoT och AI
Vid bedömningen av vattenkvalitet mäts bland annat salthalt, pH-värde, temperatur och biologiskt syrebehov (BOD). Höga halter av salter ökar konduktiviteten och försämrar vattenkvaliteten. Höga BOD-värden kan mätas i avloppsvatten eller uppstå pga petroleumrester och avfall från djur och grödor. Dessa parametrar är intressanta för många olika aktörer. Tillämpningsmöjligheterna för IoT- och AI-baserade vattenhanteringssystem på olika områden är obegränsade och kommer att förändra hur många olika sektorer fungerar. Här följer några exempel:
Vattendistribution
Leverantörer av vatten måste säkerställa leverans av friskt vatten som konsumenterna kan använda som dricksvatten, för tvätt och andra ändamål. Genom smart tryckstyrning, optimerad drift baserat på smarta algoritmer och installation av tryck- och flödessensorer i hela ledningsnätet i kombination med IoT-baserade lösningar för datainsamling och analys kan kvaliteten på det distribuerade vattnet övervakas samtidigt som förbrukningen mäts. Detta kommer oundvikligen att innebära ökande mängder data att hantera. Dessa data kan exempelvis lagras i MDM-plattformar (Meter Data Management) som är utformade för att hantera stora mängder data från miljontals enheter som lagras och bearbetas enligt de krav och önskemål som respektive leverantör har. Affärsverksamheten kan effektiviseras genom att informationen blir tillgänglig för olika ändamål, till exempel planering av skötsel och underhåll av anläggningar eller fakturering, vilket minskar kostnaderna.
Jordbruk
Optimal vattenkvalitet och vattenmängd är en förutsättning för högt utbyte vid produktion av olika grödor. Beroende på gröda som ska odlas kan sensorer användas för att identifiera föroreningar som kan hindra dess tillväxt. Fuktigheten i jorden kan mätas och bevattningen optimeras. Detta bidrar till att jordbrukare kan förbättra sina bevattningsmetoder och säkerställa en hög avkastning.
Fiskodling
Rätt vattenkvalitet spelar naturligtvis en viktig roll för tillväxten vid odling av fisk.
Forskningsanläggningar och laboratorier
Laboratorier och forskningsanläggningar kräver ibland fullkomligt rent eller destillerat vatten för sina experiment. Vatten med lågt pH och/eller låga halter av partiklar kan krävas och genom mätning av vattenkvalitetsparametrar kan risken för fel orsakade av föroreningar minimeras.
Rening av avloppsvatten
Avloppsvatten måste behandlas och renas innan det släpps ut. Parametrar som temperatur och förekomst av salter och partiklar ska övervakas för att se till att vattnet genomgått nödvändig och tillräcklig rening. Smarta övervakningssystem med IoT kan optimera och automatisera inspektionsprocesserna vilket minskar behovet av manuell övervakning och därmed kostnaderna.
Tillverkande industri
Kemikalier och skadliga vätskor är inte ovanliga restprodukter från produktions- och tillverkningsanläggningar. Bestämmelserna för vad som får släppas ut i hav, sjöar och vattendrag är stränga för att se till att vattenlevande djur och växter inte skadas. Fabriker kan använda IoT- och AI-baserade system för att i realtid övervaka och säkerställa att föreskrivna lagar och regler efterlevs.
Referenser
[1] Global Smart Water Management Market (2021-2026), Mordor Intelligence
[2] Framtidens smarta VA-ledningsnät – lägesrapport, Svenskt Vatten Utveckling, Rapport nr 2019-7, A. Malm, H. Mårtensson, K. Persson
[3] Water Monitoring Networks – iWater, Vinnova, Referensnummer 2018-01509
Vi hjälper dig skapa framgånsrika IoT-lösningar!
Vill du veta mer om hur du kan skapa skapa affärs- och kundnytta i din verksamhet med hjälp av IoT och AI? Hör av dig till oss!
Vill du bli kontaktad? Fyll i dina kontaktuppgifter i formuläret nedan så kommer vi att kontakta dig.
Anders Weiland
IoT-expert och vice VD på Attentec
Civilingenjör i teknisk fysik och elektroteknik och teknisk doktor från Linköpings tekniska högskola.
Jag hjälper våra kunder att förstå sina behov och tar fram effektiva lösningsförslag på deras specifika utmaningar inom IoT. Tillsammans med ett team av kompetenta kollegor sätter jag planen i verket, hela vägen från elektronik till cloud, hela vägen från produktion till recycling.
