Wraz z przyspieszeniem urbanizacji i digitalizacji, systemy zaopatrzenia w wodę — kluczowe elementy infrastruktury miejskiej — odgrywają kluczową rolę we wspieraniu życia mieszkańców i produkcji przemysłowej. Jednak tradycyjne sieci zaopatrzenia w wodę stają w obliczu licznych wyzwań w zakresie eksploatacji i konserwacji (O&M), w tym starzejących się rurociągów, wysokich wskaźników wycieków, trudności w lokalizacji sprzętu i niskiej wydajności napraw. W odpowiedzi na te problemy inteligentne zarządzanie wodą wyłoniło się jako kluczowy kierunek transformacji i modernizacji sektora usług wodnych. Spośród technologii wspomagających RFID (Radio Frequency Identification) wyróżnia się bezkontaktową identyfikacją, możliwościami precyzyjnej lokalizacji i zarządzaniem danymi w czasie rzeczywistym, co czyni ją kluczowym graczem w zwiększaniu wydajności O&M sieci zaopatrzenia w wodę. W tym artykule zbadano, w jaki sposób RFID przyczynia się do poprawy działania sieci wodociągowych, oraz przeanalizowano jego praktyczne zastosowania i wartość.

1. Wyzwania w eksploatacji sieci wodociągowych

A. Brak przejrzystości i niekompletne rejestry aktywów

Tradycyjne przedsiębiorstwa wodociągowe często polegają na dokumentach papierowych lub rozproszonych arkuszach kalkulacyjnych, aby zarządzać zasobami infrastruktury, takimi jak zawory, wodomierze, złącza i pokrywy studzienek. Te rozdrobnione systemy utrudniają uzyskiwanie aktualizacji statusu w czasie rzeczywistym, co prowadzi do nieefektywności w dyspozytorstwie i konserwacji.

B. Wysokie wskaźniki wycieków i powolna reakcja na awarie

Starzejące się rurociągi, uszkodzenia konstrukcyjne i nieautoryzowane wykorzystanie wody przyczyniają się do wysokich średnich wskaźników wycieków. Ręczne inspekcje są kosztowne i powolne, co utrudnia wczesne wykrywanie i rozwiązywanie problemów.

C. Trudna lokalizacja sprzętu i skomplikowane układy rurociągów

W starszych obszarach miejskich niekompletne plany i nakładające się podziemne rurociągi komplikują prace konserwacyjne. Często prowadzi to do przypadkowych wykopalisk i nieprawidłowo ustawionych napraw.

2. Przegląd i zalety technologii RFID

RFID to bezkontaktowa technologia identyfikacji i transmisji danych, która wykorzystuje fale radiowe. System RFID składa się z trzech głównych komponentów: tagów RFID, czytników i systemu zarządzania zapleczem.

W sektorze wodociągów tagi RFID mogą być dołączane lub osadzane w elementach infrastruktury, każdy z unikalnym identyfikatorem. Tagi te oferują kilka zalet:

• Efektywna identyfikacja :Dane można odczytać bez kontaktu fizycznego lub demontażu, co usprawnia kontrole zasobów.

• Wysoka wytrzymałość :Specjalistyczne znaczniki RFID są odporne na wilgoć, wysokie temperatury i korozję, dzięki czemu idealnie sprawdzają się w trudnych warunkach wodnych.

• Inteligentne rejestrowanie :Harmonogramy konserwacji, dane dotyczące odpowiedzialnego personelu i dane dotyczące wydajności można przechowywać, tworząc cyfrowy rejestr aktywów.

• Dokładne pozycjonowanie :Po zintegrowaniu z GIS (Systemami Informacji Geograficznej) technologia RFID umożliwia precyzyjne śledzenie lokalizacji zasobów podziemnych.

3. Zastosowania RFID w eksploatacji sieci wodociągowych

A. Zarządzanie aktywami cyfrowymi

Zawory, wodomierze, pokrywy włazów i złącza rurowe można oznaczyć tagami RFID, co umożliwia pełne śledzenie informacji o cyklu życia. Personel konserwacyjny może skanować tagi za pomocą urządzeń przenośnych, aby uzyskać dostęp do identyfikatorów zasobów, dat instalacji, historii konserwacji i stanu wydajności.

Na przykład w projekcie inteligentnego zarządzania wodą w chińskim mieście wszystkie krytyczne zawory zostały zakodowane i wyposażone w znaczniki RFID. Podczas inspekcji pracownicy mogli natychmiast weryfikować harmonogramy konserwacji i wykrywać anomalie, co znacznie poprawiło dokładność i wydajność zarządzania aktywami.

B. Wykrywanie wycieków i koordynacja napraw

Gdy zostanie wykryty wyciek, centrum dyspozytorskie może użyć znacznika RFID, aby szybko zlokalizować wadliwy komponent i pobrać historię jego konserwacji. W połączeniu z danymi GIS system wyświetla dokładną lokalizację geograficzną komponentu i otaczającą infrastrukturę, umożliwiając ukierunkowane naprawy.

Niektóre zaawansowane tagi RFID są również wyposażone w czujniki do monitorowania parametrów, takich jak ciśnienie i temperatura. Te inteligentne tagi mogą wysyłać dane w czasie rzeczywistym do centrum sterowania, gdzie algorytmy analizują dane pod kątem wczesnych oznak wycieku, zmieniając model konserwacji z reaktywnego na zapobiegawczy.

C. Bezpieczeństwo w budownictwie i inteligentna inspekcja

Podczas budowy lub modernizacji rurociągów skomplikowane układy podziemne często prowadzą do przypadkowych uszkodzeń. Oznaczone znacznikami RFID znaczniki zakopane wzdłuż rurociągów pomagają ekipom budowlanym identyfikować prawidłowe trasy i unikać niepotrzebnych ryzyk.

Ponadto RFID można zintegrować z systemami inspekcyjnymi, aby tworzyć automatyczne przypomnienia o planowanych konserwacjach lub raportowaniu anomalii. Personel inspekcyjny skanuje znaczniki RFID, aby się zameldować i przesłać wyniki zadań, tworząc śledzony, audytowalny rejestr konserwacji, który minimalizuje „inspekcje widmo”.

4. Studium przypadku i wyniki

W Jiangbei New Area w Nankinie wprowadzono platformy RFID i IoT, aby zbudować ujednolicony system zarządzania zasobami cyfrowymi dla sieci wodnej. Po roku wdrożenia osiągnięto następujące wyniki:

• Czas lokalizacji rurociągu został skrócony o 90%, co znacznie poprawiło wydajność napraw awaryjnych;

• Wskaźnik zgodności kontroli zaworów wzrósł do 98%, przy kompletnych zapisach cyfrowych;

• Roczny wskaźnik przecieków spadł z 15% do 8%, co pokazuje znaczące korzyści w zakresie oszczędzania wody;

• Stworzono kompleksową bazę danych aktywów cyfrowych, dzięki czemu infrastruktura stała się „widoczna, możliwa do śledzenia i zarządzania”.

Model ten jest obecnie rozszerzany na inne dzielnice i stanowi punkt odniesienia dla cyfrowej transformacji miejskich przedsiębiorstw wodociągowych.

5. Wyzwania i przyszłe kierunki

Pomimo swoich zalet, wdrażanie technologii RFID w przemyśle wodnym napotyka na pewne przeszkody:

• Wysokie koszty początkowe Wysokowydajne znaczniki RFID (np. odporne na nacisk, wyposażone w czujnik) są stosunkowo drogie i wymagają znacznych początkowych nakładów inwestycyjnych.

• Ograniczenia środowiskowe :Głęboko zakopane elementy lub zakłócenia metalowe mogą utrudniać odczyt RFID.

• Złożoność integracji danych :Udana implementacja wymaga integracji z systemami GIS, SCADA, systemami obsługi klienta itp., co może być wyzwaniem technicznym.

• Wymagania szkoleniowe :Pracownicy terenowi potrzebują szkoleń, aby dostosować się do nowych narzędzi i przepływów pracy.

Patrząc w przyszłość, technologia RFID prawdopodobnie zintegruje się z NB-IoT, 5G, analityką wizualną AI i blockchain, aby umożliwić szersze wykrywanie, automatyczne podejmowanie decyzji i bezpieczne zarządzanie danymi. Wraz ze spadkiem kosztów tagów i wzrostem możliwości dostosowywania, oczekuje się, że RFID rozszerzy się na małe i średnie miasta oraz wiejskie systemy wodne, przyspieszając rozprzestrzenianie się inteligentnych rozwiązań wodnych.

Wniosek

RFID rozbija silosy informacyjne, które utrudniają tradycyjne zarządzanie wodą, umożliwiając szybkie, dokładne i inteligentne operacje. W szerszym kontekście rozwoju inteligentnego miasta RFID wspiera ramy zarządzania wodą w pełnym cyklu — od wykrywania i transmisji po analizę, podejmowanie decyzji i wykonanie. To nie tylko poprawia wydajność O&M i jakość obsługi klienta, ale także zapewnia zrównoważone wykorzystanie zasobów wodnych. W miarę jak RFID będzie dojrzewać i otrzymywać wsparcie polityczne, stanie się krytycznym filarem inteligentnej infrastruktury wodnej, prowadząc miejskie systemy zaopatrzenia w wodę w nową erę inteligentnego i wyrafinowanego zarządzania.