Skip to main content

Trí tuệ nhân tạo: Tiết kiệm nước theo cách thông minh

VA SYD, một đơn vị cấp nước tại Thụy Điển, đã giảm tỷ lệ nước thất thoát từ 10% xuống dưới 8% nhờ hệ thống phát hiện rò rỉ dựa trên AI. Hệ thống này có thể phát hiện các rò rỉ nhỏ chỉ khoảng 0,5 lít/giây. Giải pháp hiện đang được mở rộng triển khai trên toàn bộ mạng lưới cấp nước của VA SYD và các đô thị khác tại Thụy Điển.

Tại VA SYD, có hai nguyên tắc cơ bản luôn được tuân thủ. Thứ nhất, mặc dù tình trạng khan hiếm nước không phải là vấn đề lớn ở Thụy Điển, nhưng việc lãng phí nước vẫn bị xem là điều không nên. Thứ hai, khi áp dụng công nghệ mới, họ ưu tiên bắt đầu từ quy mô nhỏ, thử nghiệm, và rút kinh nghiệm từ những thất bại để đảm bảo thành công khi triển khai ở quy mô lớn. Nguyên tắc thứ nhất chính là động lực để xây dựng hệ thống phát hiện rò rỉ nước. Còn nguyên tắc thứ hai định hình cách tiếp cận triển khai: trước tiên thiết lập một mô hình thử nghiệm trên một phần tương đối nhỏ của mạng lưới, phục vụ khoảng 5.000 khách hàng.

Những rò rỉ nhỏ nhưng tác động lớn

Có trụ sở tại Malmø, công ty cấp nước Thụy Điển VA SYD vận hành khoảng 5.000 km đường ống, trong đó 2.000 km là đường ống cấp nước sạch. Việc xác định chính xác vị trí rò rỉ là một nhiệm vụ khá phức tạp. Simon Granath, Kỹ sư phát triển tại VA SYD, cho biết: “Cho đến gần đây, chúng tôi chỉ có thể phát hiện những rò rỉ lớn gây gián đoạn dịch vụ. Trên thực tế, những rò rỉ nhỏ và diễn ra chậm, thường xuất phát từ các ống dịch vụ nhỏ, mới là nguyên nhân gây ra phần lớn lượng nước thất thoát không tạo doanh thu.”

dd930924-b4e8-41a4-ad70-3f04e0c8e3aa - VA-SYD-hero-2560x1440

Nâng cao chất lượng dịch vụ khách hàng

Một mục tiêu quan trọng khác là cải thiện dịch vụ dành cho khách hàng. Simon Granath chia sẻ: “Chúng tôi phải quản lý và bảo trì một mạng lưới đường ống rất rộng, vì vậy chúng tôi muốn nâng cao khả năng xác định chính xác vị trí rò rỉ thông qua các khu vực đo lưu lượng thông minh. Chính vì vậy, chúng tôi bắt đầu tìm kiếm một giải pháp phát hiện rò rỉ dựa trên AI.”

VA SYD đã đánh giá nhiều hệ thống khác nhau. Cuối cùng, giải pháp được lựa chọn cần tận dụng tối đa các đồng hồ đo lưu lượng và công tơ thông minh hiện có trong khu vực được chọn để triển khai thử nghiệm mô hình. SIWA Leak Finder đáp ứng đầy đủ các yêu cầu này. Giải pháp thông minh này sử dụng thuật toán dựa trên trí tuệ nhân tạo (AI) để phát hiện và phân loại các bất thường trong mạng lưới đường ống. Để hoạt động chính xác và đáng tin cậy, hệ thống trước tiên được “huấn luyện” bằng dữ liệu vận hành lịch sử về lưu lượng và áp suất. Nhờ đó, hệ thống có thể phân biệt giữa các bất thường và trạng thái vận hành bình thường, đồng thời xác định đúng nguyên nhân của từng bất thường.

Hợp tác để tạo ra giải pháp AI tối ưu

“Tuy nhiên, khi bắt đầu triển khai, chúng tôi gặp một số trở ngại. Chúng tôi cần tìm cách vận hành hệ thống phát hiện rò rỉ dựa trên AI trong môi trường triển khai tại chỗ, thay vì trên nền tảng đám mây,” Simon Granath cho biết. Siemens cũng đã đưa ra giải pháp đáp ứng yêu cầu này. Ông nói thêm: “Chúng tôi đã có những cuộc trao đổi chuyên sâu với Siemens cũng như với các bộ phận CNTT và Công nghệ vận hành của mình để tìm ra cách tối ưu triển khai SIWA Leak Finder trong các trung tâm dữ liệu của VA SYD. Theo tôi được biết, đây là lần đầu tiên một giải pháp như vậy được triển khai trong ngành cấp nước tạiThụy Điển. Và chúng tôi đã thực hiện thành công, phần lớn nhờ sự hỗ trợ và chuyên môn từ Siemens.”

Mô phỏng để cải thiện dữ liệu

Bước tiếp theo là hoàn thiện các mô hình thủy lực của hệ thống đường ống và kết nối dữ liệu từ các hệ thống đo lường và trạm bơm với SIWA Leak Finder thông qua OPC UA. Sau đó, VA SYD đã sẵn sàng tiến hành những thử nghiệm đầu tiên. Simon Granath cho biết: “Chúng tôi sử dụng hệ thống để mô phỏng các tình huống rò rỉ khác nhau, sau đó phân tích dữ liệu thu được. Kết quả là chúng tôi có thể phát hiện các rò rỉ nhỏ chỉ khoảng 0,5 lít/giây – điều này thực sự ấn tượng và cải thiện đáng kể so với giải pháp trước đây, vốn không thể phát hiện các rò rỉ nhỏ.” Nhờ đó, tỷ lệ nước thất thoát trong mạng lưới nước sạch của VA SYD đã giảm từ 10% xuống còn 8%.

Hiệu quả tiết kiệm chứng minh giá trị của giải pháp

Khi giai đoạn thử nghiệm mô hình sắp hoàn tất, VA SYD cũng đang mở rộng triển khai giải pháp sang các khu vực khác của mạng lưới. Chẳng hạn tại Lund, VA SYD đang lắp đặt thêm các đồng hồ đo lưu lượng nhằm thu thập nhiều dữ liệu hơn từ hệ thống đường ống. Ngoài ra, dự án của VA SYD đã được công nhận rộng rãi như một mô hình điển hình tại Thụy Điển, từ đó khuyến khích nhiều đô thị khác áp dụng giải pháp tương tự cho hệ thống cấp nước của mình. Một ví dụ là Northwestern Skåne Water and Wastewater Utility (NSVA), đơn vị cấp nước và xử lý nước thải ở tây nam Thụy Điển. NSVA hiện đang tận dụng kinh nghiệm chuyên môn của Victor Pelin, kỹ sư phát triển từng làm việc cùng Simon Granath trong quá trình triển khai hệ thống phát hiện rò rỉ tại VA SYD.

50436ee2-44c1-4c4a-a7f6-e1542822777c - Simon-Viktor-VASyd original

Simon Granath (bên trái), Kỹ sư Phát triển tại VA SYD, và Victor Pelin (bên phải), Kỹ sư Phát triển tại NSVA: “Chúng tôi mong muốn hệ thống của mình có thể đạt đến những tiêu chuẩn tốt nhất. Và để làm được điều đó, cần có những giải pháp dựa trên trí tuệ nhân tạo như SIWA Leak Finder.”

Bên cạnh những lợi ích kinh tế, SIWA Leak Finder còn giúp VA SYD tiến thêm một bước quan trọng hướng tới một mục tiêu đầy tham vọng: đến năm 2030 trở thành đơn vị cấp nước trung hòa khí hậu, tiết kiệm năng lượng và không xảy ra các sự cố gián đoạn dịch vụ ngoài kế hoạch.

Hiện tại, VA SYD đã đạt tỷ lệ nước thất thoát khoảng 8%, cho thấy họ đang đi đúng hướng. Tuy vậy, Simon Granath chia sẻ: “Chúng tôi thực sự muốn giảm con số này xuống thấp hơn nữa. Có những đô thị đạt được tỷ lệ thất thoát thấp hơn rất nhiều, và chúng tôi cũng muốn vươn tới những tiêu chuẩn tốt nhất.” Để đạt được mục tiêu đó, việc phát hiện rò rỉ một cách thông minh cùng với các giải pháp dựa trên trí tuệ nhân tạo như SIWA Leak Finder là yếu tố không thể thiếu.

Tháng 5/2021; cập nhật tháng 2/2024
Liên hệ: Peder Welin
Ban biên tập: Industry Stories

SWA Leak Finder

SIWA Leak Finder là một trong những ứng dụng thuộc bộ giải pháp Siemens Water (SIWA), được Siemens phát triển riêng cho ngành cấp nước và xử lý nước thải. Giải pháp thông minh này sử dụng thuật toán dựa trên trí tuệ nhân tạo để phát hiện và phân loại các bất thường trong mạng lưới đường ống. Để hoạt động chính xác và đáng tin cậy, SIWA Leak Finder trước tiên được “huấn luyện” bằng dữ liệu lịch sử về lưu lượng và áp suất. Nhờ đó, hệ thống có thể học cách phân biệt giữa các bất thường và trạng thái vận hành bình thường của mạng lưới, đồng thời xác định đúng nguyên nhân gây ra từng bất thường.

VA SYD

VA SYD là một trong những đơn vị cấp dịch vụ tiện ích lớn nhất tại Thụy Điển, nổi bật với các khoản đầu tư mạnh mẽ vào giải pháp cấp nước và xử lý nước thải bền vững, đồng thời thúc đẩy việc áp dụng những giải pháp thân thiện với môi trường trong phát triển đô thị. Hiện nay, VA SYD cung cấp nước uống sạch cho hơn 546.000 khách hàng tại các khu vực xung quanh Lund và Malmö ở miền nam Thụy Điển.