SU 4.0 Fantazi değil zorunluluktur !

29.01.2023
Yazar:Dursun Yıldız
(0) Yorum
499

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.

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.

Dinamik Planlama ve birbirini tamamlayan adımlar gerekli

Etkili ve sürdürülebilir bir su yönetimi için yapılması gerekenler yarım asır önce uluslararası konferanslarda konuşulmaya başlanmıştır. Bunları sadeleştirerek ifade edersek su kaynakları,Havza ölçeğinde,entegre bir yönetim anlayışı ile katılımcı ve şeffaf olarak yönetilmeli diyebiliriz. Bunun yanısıra su yönetimi politikalarının da Akılcı,Planlı Verimli, Doğayla uyumlu,Canlıların Su Hakkını gözeten politikalar olması gerektiği de herkes tarafından kabul görmektedir.

Bu kavramların arasından akılcı ve planlı bir yönetim için “Dinamik Planlama ve Uygulama “ şarttır. Bunun yanısıra Verimli ,Doğayla uyumlu ve Canlıların su hakkını gözeten politikaların uygulanabilmesi için mevcut kurumların ,Yasal,İdari,Mali,Teknik ve İnsan kaynakları açısından,yeniden yapılanması gerekir.

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’ın İlkeleri

Su 4.0 ,Endüstri 4.0 gibi altı tasarım ilkesine dayanmaktadır:

Birlikte çalışabilirlik – Siber-fiziksel sistemlerin (ör. iş parçası taşıyıcıları, montaj istasyonları ve ürünler), insanların ve Akıllı Fabrikaların IoT ve Hizmetlerin İnterneti aracılığıyla birbirleriyle bağlantı kurma ve iletişim kurma yeteneği.

Sanallaştırma – Fiziksel süreçlerin izlenmesinden elde edilen sensör verilerini sanal tesis modelleri ve simülasyon modelleri ile ilişkilendirerek oluşturulan sanal sistemler

Ademi merkeziyetçilik – Akıllı tesislerde siber-fiziksel sistemlerin kendi başlarına karar verme yeteneği.

Gerçek Zamanlı Yetenek – Verileri toplama ve analiz etme ve içgörüleri anında sağlama yeteneği.

Hizmet Oryantasyonu – Hizmetlerin İnterneti aracılığıyla hizmetlerin (siber-fiziksel sistemler, insanlar ve Akıllı Tesisler) sunulması.

Modülerlik –Akıllı tesislerin çeşitli bölümlerinin değişen ihtiyaçları için esnek uyum yeteneği

“siber-fiziksel sistem(ler)” (CPS) , hesaplama birimleri ile işbirliği yaparak fiziksel varlıkları kontrol eden sistemler olarak tanımlanabilir. CPS, uygulamaları bir bilgi işlem ve iletişim çekirdeği tarafından izlenen, koordine edilen, kontrol edilen ve entegre edilen fiziksel ve mühendislik sistemleridir. Bunlar bilgi işlem ve iletişimi fiziksel süreçlerle birleştirerek fiziksel sistemlere bazı yetenekler eklememize imkan tanırlar.

Tamamen Endüstri 4.0'ın tasarım ilkelerinden yola çıkarak, Endüstri 4.0'ın su endüstrisi için de geçerli olduğu söylenebilir. Bu nedenle konsept olarak Su 4.0'ın kısmen de olsa ilerlemeye başladığımız doğru bir yön olduğunu düşünebiliriz.

Özetle, su endüstrisi açısından Su 4.0, suyu kaynaktan çektiğimiz andan doğal çevreye geri bıraktığımız ana kadar oluşan “antropojenik su döngüsünün” teknolojik yönetimidir.

Su 4.0, su endüstrisinin ve su yönetiminin hedeflemesi gereken bir konsept olup suyun artan baskılar altında bir canlı hakkı olarak temin edilmesine yönelik önemli avantajlar sağlayabilir.

SU 4.0 İçin Yeniden Yapılanma,

Bu yeniden yapılanmada son yıllarda su yönetiminde çığır açacak nitelikte gelişmiş bir konsept olan Su.4.0 konsepti içinde akıllı su yönetimi uygulamaları kullanılmalıdır.

Akıllı su yönetimi sadece suyu daha verimli kullanan ve su tüketimini azaltan basit ama etkili su aparatlarını ve tesisatlarını kapsamaz.Bundan çok daha ileri uygulamaları mevcut olup bu uygulamalar teknolojinin ilerlemesiyle de hızla gelişmekte ve yaygınlaşmaktadır.

su, gök, açık hava, fabrika içeren bir resim

Açıklama otomatik olarak oluşturuldu

SU 4.0 İle 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).

Şekil 2. Su 4.0 da Dijital İkiz sistemi

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 3.Su arıtma tesisinde dijital ikiz sistem

SU 4.0 İçin Başlangıç Adımları

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

Dilek Aşan (2023) “Akıllı Su Sistemleri “SU VE ÇEVRE TEKNOLOJİLERİ • Ocak / 2023
Yıldız Dursun (2023) “Büyükşehir Su İdareleri “SU 4.0’a” Geçmeli” Su Politikaları Derneği . Ankara
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
Dr. Richard Vestner (2020) Digital Water: The Next Step Towards Water 4.0 Smart Water Magazine Sayı 1 – Mayıs 2020
Yıldız D. Özgüler H. (2020) Dijital Su Dünyası Raporu .Su Politikaları Derneği. Ankara
Yıldız D. Özgüler H. (2020) Yapay Zeka ve Su Yönetimi Raporu . Su Politikaları Derneği .Ankara