Các dự án nước thông minh chủ yếu được khởi động ở châu Âu và Bắc Mỹ, chiếm 89% thị trường nước thông minh toàn cầu về mặt cung ứng theo khối nước. Đo lường nước một cách thông minh sẽ đo lượng nước được tiêu thụ hay được tách ra, và tự động truyền thông tin đến nhà cung cấp dịch vụ để tính tiền nước và giám sát, chấm dứt việc đọc đồng hồ thủ công. Việc đọc đồng hồ đo nước tự động cho phép việc thu thập số lần đọc công tơ đo nước tự động, thường bằng việc truyền sóng vô tuyến, mà không cần đến bất cứ đánh giá vật lý nào, trong đó hạ tầng đo tiên tiến bao gồm việc trao đổi hai chiều với công tơ nước. Đặc biệt, các hệ thống đo nước thông minh có thể giám sát các thất thoát nước.
MỸ
IBM đã cung cấp phần mềm quản lý nước thông minh giúp các ngành công cộng kiểm soát áp lực nước, xác định việc thất thoát, sử dụng nước tiết kiệm, ngăn chặn tràn đường ống nước và nâng cao quản lý hạ tầng nước, các nguồn lực liên quan. Phần mềm này cung cấp khối lượng lớn các dữ liệu nhận được từ các thiết bị, hệ thống và các đối tác tham gia để có được các báo cáo kết quả chính xác nhằm hỗ trợ việc quản lý và ra quyết định điều hành.
Phần mềm này của IBM đã được sử dụng để hỗ trợ cho dự án quản lý nước tại thành phố Dubuque, Mỹ (Hình 1). Một phần của dự án này liên quan tới việc thay thế các đồng hồ đo nước thông minh và nâng cấp cơ sở hạ tầng của hệ thống cung cấp nước trong thành phố. Nhờ đó, người dân có thể theo dõi lượng tiêu thụ nước, chi phí sử dụng nước để tự điều chỉnh việc sử dụng nước của mình.
Các nhà nghiên cứu của IBM đã xây dựng một cổng web cho phép các hộ gia đình theo dõi được được sự tiêu thụ nước gần như theo thời gian thực, được cảnh báo về khả năng không đều đặn và các thất thoát nước... và so sánh việc sử dụng nước của họ với những hộ gia đình khác trong cộng đồng. Dữ liệu được truyền tải từ các máy đo thông minh ở các gia đình qua băng tần di động 450 MHz hay 900 MHz, sau đó được xử lý và được lưu trong cơ sở dữ liệu.
Theo báo cáo về dự án quản lý nước thông minh của Cơ quan nước và ống dẫn nước Columbia, Mỹ, hệ thống đọc tự động công-tơ nước qua mạng cố định đã làm giảm lượng nước thất thoát (không doanh thu) từ 36% xuống còn 22% và tăng doanh thu 7% vì giảm nợ. Hệ thống này giúp tiết kiệm các khoản chi phí khác, như chi phí đọc công-tơ nước giảm từ 4,15 USD xuống còn chưa tới 1 USD, làm giảm các chi phí giải quyết khiếu nại tới 50% và chi phí cho các dịch vụ trung tâm chăm sóc khách hàng cũng giảm 36%, và cần chưa đến 20 xe chuyên dùng, nghĩa là tiết kiệm 106.000 lít xăng/năm.
HÀ LAN
Hơn một nửa dân số Hà Lan sống ở vùng ngập nước, nên việc quản lý ngập lụt là một nhiệm vụ chủ chốt ở Hà Lan. Chi phí quản lý nước cao đã buộc chính phủ Hà Lan bắt tay khởi động sáng kiến Digital Delta (Hình 2). Bộ Quản lý nước, cơ quan nước địa phương Delfland, Đại học Delft và Viện Khoa học Deltares đã hợp tác với IBM để sáng tạo ra một hệ thống theo dõi bên trong dữ liệu lớn để kiểm soát việc ngập nước và quản lý hệ thống nước.
Hệ thống Digital Delta là một hệ thống thông minh dựa trên điện toán đám mây, có khả năng tư vấn. Hệ thống quản lý này được kỳ vọng là sẽ giải quyết được các vấn đề từ quản lý chất lượng nước uống đến việc nguồn nước bị tác động do thời tiết xấu. Hệ thống cũng được trông đợi làm giảm các chi phí quản lý nước tới 15%.
Hà Lan cũng hưởng lợi từ các thành phần đo lường nước và mạng lưới thông minh của chương trình Hợp tác sáng tạo châu Âu về chương trình nước, được Ủy ban châu Âu (EU) thiết lập. Mạng lưới thông minh này sử dụng các bộ cảm biến, hệ thống nhúng và truyền thông số để theo dõi và kiểm soát hệ thống cung cấp nước một cách tự động hoàn toàn.
Các máy đo nước thông minh sẽ tăng cường các xử lý hành chính, trong đó có tính cước. Chúng có thể dễ dàng dò tìm lỗi hay rò rỉ nước và giải quyết các lỗi này. Ngoài ra, còn có thể theo dõi nhiệt độ và áp suất nước, cung cấp dữ liệu để hỗ trợ việc hoạch định mạng lưới cung ứng và giảm các chi phí.
PHÁP
Veolia Environment là một công ty đa quốc gia của Pháp với các hoạt động trên khắp thế giới, đã cung cấp các giải pháp đáp ứng các nhu cầu của khách hàng đô thị và các ngành ở ba mảng: quản lý nước, quản lý rác thải và năng lượng.
Endetec, một bộ phận thuộc công ty các giải pháp và công nghệ nước Veolia Environment, đã phát triển KAPTA, một công nghệ theo dõi mạng lưới cung ứng nước. Công nghệ này đã được triển khai thành công ở Nice, một khu vực đô thị Cote d'Azur, Pháp, cũng như nhiều nước châu Âu khác.
Thiết bị dựa trên công nghệ KAPTA bao gồm các bộ cảm biến thông minh, giám sát năng lượng tự động, được lắp đặt trên mạng lưới cung ứng nước tại các điểm quan trọng. Các bộ cảm biến này thường xuyên đo lường các thông số chất lượng nước như áp suất, clo hoạt tính, nhiệt độ và tốc độ dòng chảy. Hệ thống này cho phép các chuyên gia của Veolia theo dõi đồng hồ nước ở thời gian thực. Các chuyên gia sẽ phân tích dữ liệu qua một dịch vụ web an ninh. Trong trường hợp có cảnh báo, các chuyên gia sẽ điều tra nguyên nhân của bất cứ sự thay đổi bất thường nào và quyết định việc nguồn nước bị bẩn do ngẫu nhiên hay có chủ đích. Nếu cần thiết, họ sẽ thiết lập các biện pháp cảnh báo đề phòng sự thay đổi, như ngăn riêng một khu vực hay sơ tán con người.
ITALIA
Chương trình quản lý nguồn lực nước cho lưu vực sông Tiber ở miền Trung Italia sử dụng dịch vụ xử lý web (web processing service - WPS) và hệ thống thông tin địa lý (GIS) để tăng cường việc kiểm soát các nguồn lực nước từ xa. WPS cung cấp các mô hình tính toán vận hành trên các dữ liệu địa lý được tham chiếu. Các định dạng dữ liệu hình ảnh hay các chuẩn trao đổi dữ liệu, như Ngôn ngữ đánh dấu địa lý (Geography Markup Language - GML), có thể được sử dụng như nguồn đầu vào để phân tích. Mục đích của WPS là để cho phép các nhà quản lý nguồn nước có được các thông tin cần thiết về tình hình nguồn nước ở từng đoạn của dòng sông. WPS sẽ giúp các nhà khai thác cân đối nhu cầu sử dụng nước và đảm bảo sự sẵn sàng của nguồn nước, cũng như tính toán tình trạng luồng nước.
KENYA
Ở khắp vùng nông thôn châu Phi, hàng triệu người muốn có nước dùng phải phụ thuộc vào việc sử dụng máy bơm nước bằng tay nhưng 1/3 máy bơm nước có thể hỏng hóc bất cứ lúc nào và việc sửa chữa có thể mất cả tháng. Tuy nhiên, với việc sử dụng mạng di động ở châu lục này đã khá phổ biến nên các nhà nghiên cứu tại Đại học Oxford đã đưa ra ý tưởng sử dụng mạng di động để thông báo lúc nào máy bơm tay không thể hoạt động.
Quận Kyuso ở Kenya được lựa chọn làm nơi tiến hành một nghiên cứu thử nghiệm về máy bơm tay thông minh. Ở Kyuso, 95% dân số sống ở vùng nông thôn và 60% sống dưới mức 1 USD/ngày. Hơn 1/6 đường ống nước bơm bằng tay không hoạt động trong thời gian hàng tuần hay thậm chí hàng tháng. Các hộ gia đình thường phải mất hơn 30 phút để lấy được nước và việc cung ứng nước khá thất thường.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển một công nghệ mà ở đó một máy phát dữ liệu di động được gắn vào tay cầm của máy bơm. Thiết bị này sẽ đo sự chuyển động của tay cầm để dự báo luồng nước. Thiết bị này (Hình 3) định kỳ gửi thông tin bằng dạng tin nhắn về một văn phòng trung tâm, cho phép việc bảo dưỡng được thực hiện nhanh chóng khi một chiếc bơm bị hỏng.
Mỗi máy bơm nước được gắn một máy phát dữ liệu, do đó, cơ sở dữ liệu thu thập được từ tất cả các máy bơm tay sẽ được xử lý và kết quả được hiển thị cùng với vị trí địa lý của máy bơm đó. Thiết bị giám sát này còn định kỳ (theo giờ) đo lường việc sử dụng nước cũng như cảnh báo nếu có máy bơm tay nào không hoạt động hay hỏng.
Một dự án đáng chú ý khác là dịch vụ cơ sở dữ liệu trực tuyến MajiData được Bộ Quản lý nước và Quỹ các dịch vụ nước và cấp thoát nước hợp tác với UN-Habitat, Ngân hàng phát triển Đức (KfW), Google và GIZ. Trang web của MajiData cung cấp các thông tin về tất cả các khu vực thu nhập thấp ở quốc gia này và được kết nối với hình ảnh của vệ tinh. Dịch vụ này hỗ trợ nhà cung ứng nước và các hội đồng nước trong việc tổ chức nguồn cung ứng nước thích hợp và các hệ thống vệ sinh cho các khu ổ chuột và thu nhập thấp.
Lan Phương
(Nguồn: Báo cáo hợp tác các giải pháp: Quản lý nước thông minh và ICT của ITU).
