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人工知能：賢い方法で節水する

スウェーデンの水道事業者VA SYDは、毎秒0.5リットルという微細な漏水も検知できるAIベースの漏水検知システムを導入し、無収水率を10％から8％未満に削減しました。このソリューションは現在、同社のネットワーク全体およびスウェーデンの他の自治体へと導入が拡大しています。

VA SYDでは、2つの一般的な原則が基本となっています。1つ目は、スウェーデンでは水不足そのものが問題ではないとしても、水を無駄にするのは何か間違っていると感じるということです。もう1つは、新しい技術に関しては、小規模から始め、試行錯誤を重ね、失敗から学び、より大規模な導入での成功を確実にするというものです。この最初の原則が、漏水検知システムを導入する動機となりました。そして、2つ目の原則がアプローチを定義しました。すなわち、5,000世帯の比較的狭いエリアで実証実験を行うというものです。

大きな影響をもたらす小さな漏水

スウェーデンの水道事業者VA SYDはMalmøを拠点とし、総延長約5,000キロメートルの配管を運営しており、そのうち2,000キロメートルは飲料水用です。漏水の特定は複雑な作業です。「ごく最近まで、私たちはサービス中断を引き起こすような大規模な漏水しか検出できませんでした。実際、非収益水の大部分を占めているのは、多くの場合、小規模な給水管からの、より小さく、ゆっくりと進行する漏水なのです」と、VA SYDの開発エンジニアであるSimon Granath氏は指摘します。

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カスタマーサービスの向上

もう一つの側面は、顧客へのサービス向上です。「広大なエリアに多くの配管を維持管理する必要があり、スマートメーター設置区域を通じて漏水を特定する能力を向上させたいと考えていました。そのため、AIを活用したソリューションの導入に着手したのです」と、Simon Granath氏は振り返ります。

VA SYDはいくつかのシステムを評価しました。最終的に、実証実験の対象地域に設置されている流量計やスマートメーターを最大限に活用できるソリューションが求められました。SIWA Leak Finderは、そのすべての要件を満たしていました。このスマートソリューションは、AIベースのアルゴリズムを用いて、配管ネットワーク内の異常を特定・分類します。確実に機能させるため、SIWA Leak Finderはまず過去の流量および圧力データを用いて「学習」を行い、通常運転と異常を区別し、各異常に正しい原因を割り当てるよう学習します。

連携が最適なAIソリューションを生み出す

「しかし、導入コンセプトの段階になって、いくつかの障害に直面しました。「クラウド環境ではなく、オンプレミス環境でAIベースの漏水検知を活用する方法を模索する必要がありました」とSimon Granath氏は述べています。Siemensはこの要件に対してもソリューションを提供することができました。彼は次のように続けます。「自社データセンターにSIWA Leak Finderソリューションを導入するための最適なアプローチについて、Siemensおよび当社のIT部門とOT部門とで詳細な議論を重ねました。私の知る限り、スウェーデンの水道業界でこのような取り組みが行われたのはこれが初めてです。そして、Siemensからのサポートと専門知識のおかげで、このプロジェクトを成功させることができました。」

データ精度向上のためのシミュレーション手法

次のステップは、配管の水理モデルを精緻化し、OPC UAを使用して計量システムやポンプステーションからのデータをSIWA Leak Finderと連携させることでした。こうしてVA SYDは、最初のテストを実施する準備が整いました。Simon Granath氏は次のように説明しています。「このシステムを用いて様々な漏水をシミュレーションし、そのデータを評価しました。その結果、毎秒0.5リットルという微細な漏水まで検出することができました。これは非常に印象的で、微細な漏水を全く検出できなかった従来のソリューションに比べて、飛躍的な改善でした。」 こうして、VA SYDの飲料水ネットワークにおける無収水率は10％から8％へと低減されました。

コスト削減こそが、このソリューションの価値を物語る

実証実験が最終段階を迎える中、VA SYDはネットワークの他の部分へのソリューションの拡大にも取り組んでいます。例えば、Lund市では、VA SYDが配管ネットワークからより多くのデータを得るために追加の流量計を設置しています。さらに、VA SYDでのプロジェクトはスウェーデン国内でベストプラクティスとして広く認知されており、他の自治体もそれぞれの地域における配水システムに同様のソリューションを導入するようになっています。その一例が、同国南西部に位置する北西スコーネ上下水道公社（NSVA）です。NSVAは、以前VA SYDでSimon Granath氏と共に漏水検知システムの導入に携わった開発エンジニア、Victor Pelin氏の専門知識を活用しています。

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VA SYDの開発エンジニア、Simon Granathス氏（左）とNSVAの開発エンジニア、Victor Pelin氏（右）は次のように述べています。「私たちはトップクラスに伍していくことを目指しています。そのためには、「SIWA Leak Finder」のようなAIを活用したSolutionsが不可欠です。」

経済的なメリットはさておき、SIWA Leak FinderはすでにVA SYDが次の野心的な目標に向けた一歩を踏み出すのに貢献しています。同社は2030年までに、気候中立かつ省エネを実現し、予期せぬサービス中断がゼロの水道事業者になることを目指しています。

VA SYDは現在、無収水率を8％に抑えており、その目標に向けて順調に進んでいます。「私たちは、この数字をさらに下回りたいと考えています。「さらに低い数値を達成している自治体もあり、我々はトップクラスに肩を並べたいと考えています」とSimon Granath氏は述べています。そして、その目標を達成するためには、スマートな漏水検知やSIWA Leak FinderのようなAIベースのSolutionsが不可欠です。

2021年5月；2024年2月更新
連絡先：Peder Welin
編集チーム：Industry Stories

SIWA Leak Finder

SIWA Leak Finderは、上下水道業界向けに特別に開発されたSiemens Water（SIWA）のアプリケーションの一つです。このスマートソリューションは、AIベースのアルゴリズムを用いて、配管ネットワーク内の異常を特定・分類します。確実に機能させるため、SIWA Leak Finderはまず過去の流量および圧力データを用いて「学習」させ、通常運転と異常を区別し、各異常に正しい原因を割り当てられるようにします。

VA SYD

VA SYDはスウェーデン最大級の公益事業体の一つであり、持続可能な上下水道処理に多額の投資を行い、Community構築において環境に配慮したスマートSolutionsを推進しています。同社は、スウェーデン南部のルンドおよびマルメ周辺地域において、54万6,000人を超える顧客に飲料水を供給しています。