مروری بر دوقلوی دیجیتال برای پیش‌بینی کیفیت آب در شبکه‌های توزیع آب: مطالعه امکان‌سنجی تحت محدودیت‌های داده‌های بلادرنگ

کد مقاله : 1636-IWWA

نویسندگان

نیلوفر کریمی، مسعود تابش * دانشگاه تهران

چکیده مقاله

تضمین سلامت آب آشامیدنی تا نقطه مصرف به پایش و پیش‌بینی کیفیت آب در سراسر شبکه توزیع نیاز دارد، اما کاهش کلر باقیمانده در مسیر شبکه و محدودیت نمونه‌برداری دستی و حسگرهای برخط، دید مکانی و زمانی کافی فراهم نمی‎‎کند. دوقلوی دیجیتال1 با اتصال مدل شبکه به داده‌های بلادرنگ، رویکردی برای پیش‌بینی کیفیت آب است؛ با این حال، کاربردهای گزارش‌شده بیشتر بر هیدرولیک متمرکزند و اجرای آن در شرایط کمبود و نقص داده کمتر بررسی شده است. هدف این مقاله مروری، بررسی امکان‌پذیری توسعه دوقلوی دیجیتال برای پیش‌بینی کیفیت آب در شبکه‌های توزیع تحت محدودیت‌های داده بلادرنگ است. بدین منظور، ابتدا مبانی دوقلوی ‎دیجیتال، مدل انتقال-واکنش کلر باقیمانده، مدل یادگیری ماشین و مدل‌سازی ترکیبی مرور شد؛ سپس مطالعات مرتبط با دوقلوی شبکه آب، جایابی حسگر، تشخیص ناهنجاری و پیش بینی کیفیت آب تحلیل گردید. بر این اساس، چارچوب دوقلو در چهار لایه فیزیکی و ابزار دقیق، ارتباطات و مدیریت داده، مدل‌سازی و همگام‌سازی، و پیش‌بینی، تصمیم‌گیری و کنترل ارائه شد. شش محدودیت اصلی نیز شامل کمبود حسگر، نرخ نمونه‌برداری نامنظم، تأخیر ارتباطی، خطای حسگر، کمبود داده برچسب‌دار و هزینه محاسباتی تحلیل و برای هر یک راهکار مبتنی بر منابع پیشنهاد شد. نتایج مرور نشان می‌دهد که ترکیب مدل فیزیک‌محور و داده‌محور، جایابی هدفمند حسگر، کنترل کیفیت داده و همگام‌سازی همراه با عدم‌قطعیت، پیش‌بینی کیفیت آب را حتی در گره‌های فاقد حسگر از نظر فنی ممکن می‌سازد؛ اما دقت، زمان پاسخ‌گویی و تعمیم‌پذیری باید در شبکه‌های واقعی ارزیابی شود.

کلیدواژه ها

واژه‌های کلیدی: دوقلوی دیجیتال، کیفیت آب، شبکه توزیع آب، کلر باقیمانده، داده بلادرنگ، محدودیت داده

وضعیت: پذیرفته شده برای ارسال فایل های ارائه پوستر