Mit KI und digitalem Zwilling zu einer nachhaltigen Wasserwirtschaft 

Siemens: Wassermodell demonstriert Einsatz digitaler Lösungen

31. Mai 2022, 8:30 Uhr | Jörg Schröper
Siemens: Wassermodell demonstriert Einsatz digitaler Lösungen
© Siemens

Klimawandel, Urbanisierung, Wasserverschmutzung sowie striktere Gesetze und Regularien – die Wasserwirtschaft steht vor großen Herausforderungen. Um den steigenden Bedarf nach sauberem Wasser zu erfüllen und die Wasserressourcen nachhaltig zu schützen, sind Innovationen, Ideen und Initiativen gefragt. Auf der diesjährigen IFAT-Messe will Siemens zeigen, wie Digitalisierung und Automatisierung dazu beitragen, diesen Anforderungen gerecht zu werden und eine nachhaltige Wasserwirtschaft zu fördern und zu optimieren.

Die realen Anwendungsszenarien dieser Techniken zeigt Siemens nach eigenen Angaben live an einem Wassermodel. Das Model stellt eine typische Pumpenanwendung aus der Wasser- und Abwasseranlage dar. In verschiedenen Szenarien demonstriere der Hersteller, wie sich beispielsweise Pumpenverstopfungen vermeiden lassen, Prozesse mit den digitalen Zwillingen optimiert und die industrielle Sicherheit von Wasseranlagen als kritische Infrastruktur sichergestellt werden kann.
 
Ein wichtiger Hebel für eine effiziente und nachhaltige Wasserwirtschaft ist der umfassende Einsatz von Digitalisierung. Durch die Vernetzung und Verknüpfung von Prozess-, Planungs- und Betriebsdaten lässt sich die gesamte technische sowie organisatorische Prozess-/Wertschöpfungskette eines Wasser-Infrastruktursystems in digitalen Modellen von Bauwerken und Anlagen, einem sogenannten digitalen Zwilling, abbilden.

Mit der Lösung PlantSight lasse sich ein vollständiger und stets aktueller digitaler Zwilling der Anlage erstellen, der die Steigerung der Anlagenleistung und Optimierung des Betriebs über den gesamten Lebenszyklus der Anlage ermöglicht. Zusammen mit Partnern in der Wasser-/Abwasserbranche präsentiert Siemens auf der Messe die erfolgreichen PlantSight-Ansätze und -Projekte.

Mit den speziell für die Wasser-/Abwasserbranche entwickelten Siemens-Water-Applikationen (SIWA) optimieren Betreiber unter anderem die Energieeffizienz, vermeiden Wasserverluste, reduzieren Gewässerbelastungen und realisieren vorausschauende Wartungsmaßnahmen, so der Plan. Abhängig von den unterschiedlichen Anforderungen, denen Anlagenbetreiber gegenüberstehen, bietet der Hersteller Applikationen für die Anwendung in der Cloud und für Edge an. Durch Edge-Computing können beispielsweise große Datenmengen gesammelt und zeitnah ausgewertet werden, um dann eine Vorhersage für Szenarien oder zum Systemverhalten zu treffen.

Außerdem basieren einige der SIWA-Applikationen auf einem KI-Algorithmus. Mit Hilfe der KI-Applikationen können Anlagenbetreiber Trinkwassernetze und Abwassersysteme intelligent überwachen und optimieren sowie schnell und vorausschauend auf Herausforderungen wie Verunreinigungen des Grundwassers durch Blockaden im Kanalisationskanälen oder Leckagen reagieren. 
 
Leckagen vorzeitig und mit hoher Präzision zu identifizieren, soll mit SIWA LeakPlus gelingen. Die intelligente Lösung nutzt einen KI-Algorithmus, um Anomalien im Rohrnetz zu identifizieren und zu klassifizieren. Um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten, werde SIWA LeakPlus zunächst mit vorhandenen Durchfluss- und Druckdaten „trainiert“. Dadurch lernt das System, Anomalien vom Regelbetrieb zu trennen und jeder Anomalie die richtige Ursache zuzuordnen.

Durch die Nutzung von künstlicher Intelligenz ermittelt auch die SIWA-Blockage-Predictor-App die akute als auch sich entwickelnde Blockaden im Abwassernetz, die zu Belastung vom Kanalisationsnetz und somit zum Austritt von unbehandeltem Abwasser in die Umwelt führen kann. Vernetzten Assets erkennen Anomalien frühzeitig, sodass sich drohende Blockaden vermeiden lassen.

Die Systeme SIWA Optim und OptimDynamics sollen zudem für einen vollautomatisierten und zugleich kosten- und energieeffizienten Pumpenbetrieb in den Wasserversorgungssystemen sorgen. Betreiber können dabei eine Energie- und Kosteneinsparung von bis zu 15 Prozent erreichen. Durch Algorithmen erfasst die SIWA-Optim-App aktuelle Daten aus dem Prozessleitsystem der Anlage und verknüpft diese mit den Daten von öffentlichen Versorgungsunternehmen und Verbrauchsprognosen. Nach der Auswertung der Daten vor Ort oder im Cloud-basierenden IoT-Betriebssystem Mindsphere erhalte der Betreiber sofortigen Zugriff auf die für ihn relevanten Informationen.
 

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