امروزه کمبود آب به عنوان یک چالش اساسی برای توسعه پایدار و عامل بالقوه ناآرامی‌‌های اجتماعی، درگیری‌‌ها در داخل و بین کشورها شناخته شده است. آب گرانبهاترین کالای جهان است، با این حال تا‌‌کنون اقدام نظام‌‌مندی برای تعریف ارزش‌‌گذاری آب انجام نشده است. در حالی که دانشمندان، مهندسان و مدیران آب در مقام نظارتی، و شرکت‌‌های مشاوره‌‌ای و پیمانکاری، نهادهای سرمایه‌‌گذاری خصوصی و دولتی و سازمان‌‌های غیردولتی در جهان در تلاش برای مدیریت موفق امنیت آب هستند، نیاز فزاینده‌‌ای برای بهبود مدیریت آب از طریق استفاده هوشمندانه از داده‌‌ها و راه‌‌حل‌‌های مبتنی بر طبیعت احساس می‌‌شود. آندرواستیر، مدیرعامل موسسه جهانی آب در این باره می‌گوید:

«تنش آبی بزرگترین بحرانی است که کسی از آن سخن نمی‌گوید. پیامدهای این بحران به شکل ناامنی غذایی، جنگ و مهاجرت و ناپایداری مالی در معرض دید همه است.»

طبق گزارش «اطلس خطر آبی» موسسه جهانی آب (WRI)، 17 کشور در جهان در معرض خطر تقریبا” فوری کمبود شدید آب هستند و روز صفر بی‌‌آبی ممکن است قریب‌‌الوقوع باشد.

12 کشور از این 17 کشور، در خاورمیانه (از جمله ایران) و شمال آفریقا (MENA) قرار دارد، و در حال حاضر بیش از دو میلیارد نفر در کشورهایی با وضعیت تنش آبی «بالا» زندگی می‌‌کنند. محققان تخمین زده‌‌اند که تا سال 2040 از هر چهار کودک در سراسر جهان یک نفر در مناطقی با تنش آبی بسیار بالا زندگی خواهد کرد. به طور کل، حدود یک چهارم جمعیت جهان در معرض خطر کمبود شدید آب هستند که پی آمد آن درگیری، ناآرامی‌‌های اجتماعی و مهاجرت خواهد بود. در سال‌‌های اخیر خشکسالی‌‌های مکرر در مناطقی از آمریکای مرکزی و ساحل آفریقا باعث مهاجرت بسیاری شده است. معیشت کشاورزان در این مناطق، به دلیل کاهش بارندگی آسیب دیده و آن‌‌ها به دنبال پناهندگی و شغل در کشورهای دیگر هستند. به گفته کارشناسان، یکی از کلیدهای مقابله با کمبود آب افزایش سرمایه‌‌گذاری بر کنترل مصرف بی رویه آب در بخش کشاورزی است، صنعتی که بیش از دو سوم آب مصرفی مردم را هر ساله جذب می‌‌کند. چارلز ایسلند، رئیس ابتکارات جهانی و ملی آب در WRI، بیان نمود:

«در صورت امکان برای حل این بحران باید از زیرساخت های سبز به جای زیرساخت های فیزیکی سنتی مانند سدها و مخازن استفاده شود.»

انجمن بین المللی مهندسی و تحقیقات هیدرو محیط زیست (IAHR) به دنبال موفقیت سه وبینار اول در خصوص «تجارت امنیت جهانی آب»، «دانش امنیت جهانی آب» و «مبانی امنیت جهانی آب»، چهارمین وبینار خود را با تمرکز بر موضوع «چالش‌‌های امنیت جهانی آب: پیوند سیاست با راه حل‌‌های آب» در 09 ژوئن 2021 برگزار نمود.

این گزارش، نمای کلی است از اینکه چگونه فناوری‌‌ اطلاعات و ارتباطات (ICT) می‌‌تواند در سیاست‌‌‌‌گذاری‌‌های مدیریت هوشمند استراتژیک آب مهم باشد. یکی از مهمترین چالش‌‌های توسعه پایدار که کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه با آن روبرو است، اطمینان از دسترسی مطمئن همه مردم به خدمات تأمین آب و بهداشت است. این بدان معنی است که منابع آب باید با دقت مدیریت شوند. بدین منظور دسترسی به موقع به اطلاعات برای تصمیم گیری‌‌های مدیریتی منابع آب در یک شرایط خاص، بسیار مهم است.

فن‌‌آوری‌هایی مانند سنجش از دور ماهواره ای در ترکیب با حسگرهای وب معنایی و سیستم‌‌های اطلاعات جغرافیایی (GIS) می‌‌توانند به طور ابتکاری توسط مقامات نظارتی بر موضوع آب، به منظور دستیابی به اطلاعات راجع به میزان آب مصرفی در زمان واقعی، ردیابی و پیش بینی سطح رودخانه‌‌ها، منابع آب و شناسایی منابع جدید آب شیرین مورد استفاده قرار گیرد. سنسورها و شبکه‌‌های ارتباطی مجهز به وب، فرصتی را برای ذینفعان آب نیز فراهم می‌‌کنند تا در زمان واقعی اطلاعاتی درباره متغیرهای فیزیکی و محیطی مانند دما، سطح رطوبت خاک و بارندگی به دست آورند. فن آوری های اندازه گیری هوشمند همچنین می‌‌تواند به افراد، مشاغل و شرکت‌‌های آب، اطلاعات را در زمان واقعی ارائه دهند، بنابراین باعث افزایش آگاهی در مورد میزان مصرف ، تعیین محل نشت و کنترل بهتر تقاضای آب می‌‌شوند. به طور کل «ICT» یک استراتژی توانمند در فرآیند تولید راه‌‌حل‌‌های نوآورانه برای رسیدگی به مشکلات کمبود آب است. «ICT» با تسهیل جمع آوری و تجزیه و تحلیل داده‌‌های محیطی، محققان و متخصصان اقلیم را قادر می‌‌سازد مدل های دقیق تری را برای پیش بینی‌‌ها تولید کنند.

«IBM» (شرکت ماشین‌‌های بین‌المللی کسب‌وکار) و انستیتوی آب دانشگاه دوبلین سیتی(DCU) از 22 مارس 2017 برای پیشرفت تحقیقات اینترنت اشیاء در زمینه مدیریت آب و محیط زیست همکاری دارند. موسسه آب «DCU» دارای 30 محقق اصلی در 5 دانشکده دانشگاه است. «IBM Research» نیز برای بیش از هفت دهه، آینده فناوری اطلاعات را با بیش از 3000 محقق در 12 آزمایشگاه واقع در شش قاره تعریف کرده است. دانشمندان «IBM Research» تا به حال برنده 6 جایزه نوبل ، 10 مدال فناوری ملی ایالات متحده ، 5 مدال ملی علوم آمریکا، 6 جایزه تورینگ بوده و 19 نفر از آن‌‌ها در آکادمی ملی علوم و 20 نفر در تالار مشاهیر، جایزه مخترعین ایالات متحده را کسب نمودند. هدف همکاری آن‌‌ها استقرار سنسورهای «DCU» با یادگیری ماشینی «IBM» و فن آوری‌‌های شناختی اینترنت اشیاء به منظور کمک به حفاظت از منابع طبیعی و رسیدگی به موضوعات مدیریت زیست محیطی مانند کیفیت آبهای شیرین و محیط‌‌های دریایی است. فناوری‌‌های شناختی اینترنت اشیا «IBM»، قادر به ایجاد قابلیت‌‌های یادگیری عمیق برای سیستم عامل‌‌های حسگر هستند، و ضبط داده‌‌های با کیفیت و قابل اعتماد را در طیف وسیعی از شرایط محیطی تضمین می‌‌کنند. قابلیت‌‌های تجزیه و تحلیل‌‌ پیشرفته در سیستم عامل‌‌های شبکه حسگر، یا خود سنسورها، می‌‌تواند به شناسایی روند و تشخیص زود هنگام تغییرات محیطی کمک کند و در راستای اصلاح سلامت و ایمنی عمومی استفاده شوند. موسسه آب «DCU» هم به دنبال توسعه راه حل های مبتنی بر فن آوری برای تسهیل نظارت بیشتر بر آب، و بازگرداندن فن آوری‌‌های توسعه یافته در «NCSR» (Northwest Center for Sustainable Resources) به حوزه آب است.

دانشمندان «IBM» در حال کار بر روی راه حل‌‌های یکپارچه اینترنت اشیا برای پشتیبانی از بی شمار حسگر در درک بهتر و مدیریت بسیاری از چالش‌‌های اکوسیستمی از جمله تغییرات کیفیت آب به دلیل اثرات طبیعی، مصنوعی یا آب و هوایی هستند. آن‌‌ها برنامه هایی برای مدیریت بهتر آلودگی از منابعی مانند رواناب کشاورزی یا طوفان آب که می‌‌تواند دریاچه‌‌ها ، رودخانه‌‌ها و اکوسیستم‌‌های دریایی را تحت تأثیر قرار دهد، دارند. «IBM» و موسسه آب «DCU» به طور انتخابی این فن آوری‌‌ها را در ایرلند و ایالات متحده آزمایش خواهند کرد. اولین سنسورها قرار است در دریاچه جورج در ایالت نیویورک و همزمان با پروژه جفرسون در دریاچه جورج مستقر شوند. (منبع: NEWESROOM)

از نظر تاریخی در گذشته، عملیات مربوط به مدیریت آب و برق دشوار بود و نیاز به اندازه گیری و اقدام گسترده توسط پرسنل داشت؛ و راه حل های اولیه متکی بر قرائت از راه دور از طریق دستگاه‌‌های بی سیم کوتاه برد و یک تکنسین که برای بازیابی اطلاعات در محل حضور داشت، بود. با گذشت زمان، رهبران این صنعت با استقرار سیستم‌‌های اندازه‌‌گیری هوشمند و با جایگزینی فرایندهای منسوخ و پرمشغله، به شرکت های آب و برق در پاسخگویی به موقع کمک کردند. از آنجاییکه شهرها و مشاغل به دنبال روش‌‌های جدید نظارت و کنترل بر عملیات مختلف هستند، صنعت اینترنت اشیا تأثیر مستقیمی بر اندازه‌‌گیری هوشمند دارد. شرکت تحقیقاتی فناوری «Omdia» اخیراً پیش بینی کرده است که در جهان تعداد کنتورهای آب هوشمند نصب شده از سال 2016 تا 2023 ، 150 درصد افزایش می‌‌یابد. این شرکت افزود که بین سال‌‌های 2016 تا 2023 ، شرکت‌‌های آب بیش از 576 میلیون دلار صرف خدمات مدیریتی مبتنی بر داده برای کنتورهای هوشمند خواهند کرد. اندازه گیری هوشمند آب و تشخیص نشت به تنهایی می‌‌تواند 20 درصد در میزان نشت آب صرفه جویی کرده و از طریق زیرساخت‌‌های هوشمند آب، میزان مصرف انرژی را 30 درصد کاهش دهد. استفاده از یک راه حل اینترنت اشیاء کم مصرف و دوربرد نه تنها به مدیریت بهتر زیرساخت‌‌ها وکاهش تلفات کمک می‌‌کند، بلکه تغییرات مهمی را در نحوه عملکرد صنعت آب ایجاد خواهد کرد. یک راه حل اندازه گیری هوشمند امکان پایش دقیق‌‌تر داده‌‌ها را در زمان واقعی فراهم نموده و به شرکت‌‌های بزرگ کمک می‌‌کند تا با مشخص کردن سریع تر زمان و مکان هدر رفت آب ، زمان شناسایی و رفع نشت را کاهش دهند. این موضوع امکان تمرکز بیشتر و سرمایه‌‌گذاری بیشتر بر روی زیرساخت‌‌های مدیریت هوشمند آب را فراهم می‌‌نماید. شرکت «Birdz»، شعبه ای از «Nova Veolia» ، بیش از 19 سال تجربه در ارائه راه حل‌‌های اندازه گیری از راه دور برای شهرهای هوشمند دارد. این شرکت طیف گسترده‌‌ای از خدمات، از جمله ثبت شاخص سنتی از راه دور، پشتیبانی از صورتحساب، تشخیص نشت، نظارت بر تقلب احتمالی، مدل سازی و پیش بینی مصرف مشترکین، را به اپراتورهای آب ارائه می‌‌دهد. با تلفیق فناوری حسگر مبتنی بر اینترنت اشیا با زیرساخت‌‌های موجود، راه‌‌حل اندازه گیری هوشمند «Birdz» توانایی ایجاد اتصال قوی هم در فضای باز و هم در فضای بسته در یک محیط متراکم شهری را دارد.

نمایی از یک پلتفرم مدیریت شبکه. این پلتفرم تمام داده‌‌های دریافتی را با هم مرتبط می‌‌کند و معیارهای اصلی را در یک داشبورد سفارشی برای برنامه های کاربردی، به صورت بصری نمایش می دهد.

«Birdz» برای بهینه‌‌سازی پیشنهادات خود، یک راه حل هوشمند برای سنسور آب ایجاد کرده است که به مشتریان امکان مدیریت کارآمد برنامه های کاربردی را می دهد. این راه حل مبتنی بر اینترنت اشیا، از خدمات و دستگاه ‌‌ای موجود در شبکه مانند آشکارسازهای نشت آب، مانیتورهای هیدرانت آتش و کاوشگرهای کیفیت آب استفاده می‌‌کند تا پوشش بهتری ایجاد و شبکه‌‌های موجود را برای پوشش‌‌دهی بیشتر دستگاه‌‌ها و تأمین نیازهای مشتری توسعه دهد.

«Birdz» همچنین با ارائه راه حل های ترکیبی هوشمند امکان تغییر برنامه ابزارهای خواندن خودکار کنتور، که داده ها را فقط در فواصل ماهانه یا سه ماهه جمع آوری می‌‌کنند، به یک زیرساخت پیشرفته اندازه‌‌گیری بلند برد که داده‌‌ها را بصورت ساعتی یا روزانه از طریق شبکه‌‌های امن برای مدیریت کارآمدتر انتقال می‌‌دهد، امکان پذیر می نماید.

مشتریان از راه حل های ترکیبی هوشمند استفاده می‌‌کنند تا در دنیای واقعی تأثیر بگذارد. به عنوان نمونه می‌‌توان به شهر لیون، فرانسه اشاره کرد که از زمان اجرای بیش از 400,000 سنسور هوشمند ، مزایای قابل توجهی را کسب نموده است. لیون با استفاده از راه حل مدیریت از راه دور آب «Birdz»، ماژول مترها را برای تأسیسات مسکونی و تجاری، و کاوشگرهای کیفیت آب و حسگرهای هم صدا را در زیرساخت‌‌های لوله‌‌کشی شهر پیاده‌‌سازی کرده است. این سنسورهای صوتی صدای جریان آب درون لوله‌‌ها را برای تشخیص راحت و دقیق نشت، ارزیابی می‌‌کنند. حسگرهای مبتنی بر اینترنت اشیا از یک شبکه موجود برای برقراری ارتباط، انتقال داده‌‌ها و ارائه هشدارها استفاده می‌‌کنند.

سنسورهای صوتی صدای جریان آب درون لوله ها را ارزیابی می‌‌کنند.

برنامه تحلیلی AMI

ردیاب خودکار شناسایی لجن

فناوری

معرفی کتاب

کتاب How to Avoid a Climate Disaster
تالیف: بیل گیتس
زمان انتشار: 16 فوریه 2021در این کتاب معتبر و فوری ، بیل گیتس طرحی گسترده ، عملی و در دسترس را راجع به اینکه چگونه جهان می تواند به موقع انتشار گازهای گلخانه‌‌ای را به صفر برساند تا از فاجعه آب و هوایی جلوگیری کند، ارائه می‌‌دهد. بیل گیتس یک دهه وقت خود را صرف بررسی علل و تأثیرات تغییر اقلیم کرده است. وی با کمک متخصصان در زمینه های فیزیک، شیمی، زیست شناسی، مهندسی، علوم سیاسی و مالی، بر آنچه باید انجام شود متمرکز شده است تا جلوی لغزش سیاره به یک فاجعه زیست محیطی خاص گرفته شود. در این کتاب، او نه تنها توضیح می‌‌دهد که چرا ما باید در جهت صفر نمودن انتشار خالص گازهای گلخانه ای تلاش کنیم، بلکه همچنین جزئیات آنچه را که برای دستیابی به این هدف مهم باید انجام دهیم، بیان می‌‌کند. این کتاب توصیف شفافی از چالش‌‌هایی که با آن روبرو هستیم را به ما می دهد.

همچنین با استفاده از درک خود از نوآوری و آنچه برای ورود ایده های جدید به بازار لازم است، مناطقی را که در آن فناوری در حال حاضر به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند، را مشخص و اینکه چگونه فناوری فعلی می تواند به طور موثرتر کار کند، و در چه مناطقی فناوری های پیشرفته مورد نیاز هستند، و چه کسانی در حال کار بر روی این نوآوری های اساسی هستند را توصیف می‌‌کند. سرانجام، او یک طرح علمی و عملی برای دستیابی به هدف انتشار صفر ارائه می‌‌دهد – نه تنها سیاست‌‌هایی را که دولت‌‌ها باید اتخاذ کنند ، بلکه کاری را که هر یک از ما به عنوان افراد می ‌‌توانیم انجام دهیم تا دولت، کارفرمایان و خودمان در این موضوع مهم پاسخگو باشیم، را پیشنهاد می‌‌کند. همانطور که بیل گیتس شفاف سازی می‌‌کند، دستیابی به انتشار صفر کار ساده یا ساده ای نخواهد بود، اما اگر طرحی را که وی در کتاب ارائه می‌‌دهد دنبال کنیم، این یک هدف کاملاً قابل دستیابی ماست.

اینفوگراف

سرانه مصرف آب به عوامل متعددی از جمله شرایط اقلیمی و وضعیت آب و هوایی، نوع فرهنگ هر منطقه، تعرفه و قوانین بازدارنده، تجهیزات کاهنده مصرف، وضعیت بهداشتی و غیره بستگی دارد و در کشورهای مختلف دارای ارقام متفاوتی است. به طور کلی در اکثر کشورهای توسعه یافته به دلیل وجود زیرساخت‌های مناسب و قوانین بازدارنده، و تعرفه‌های بالای آب؛ میزان سرانه مصرف آب آن ها از ایران کمتر است.

نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب خانگی

همانطور که از شـکل مشـخص اسـت، تـا نقطـه‌‌ای مشـخص، ارتباط میان منـابع و مصـرف خـانوار معکـوس اسـت و ایـن بـدان معناست که به منظور حفظ منـابع، کـاهش مصـرف سـرانه ضـروری است و هرچه مصرف سرانه بیشتر شود، آنگـاه منـابع موجـود کمتـر می‌‌شود. اما از نقطه ای به بعـد کـه منـابع بـه حـد کفایـت می‌‌رسد، بـا افزایش منابع امکان مصرف بیشتر برای خانوار فراهم می شود. قرار گرفتن در «نقطه A»که در ناحیه سوم قرار دارد، چنـد نتیجـه مهم به همراه دارد. اول اینکه به دلیل فاصله داشتن نقطـه مـذکور از مسیر تعادلی، با الگوی مصرف موجود و همچنین بـا رونـد موجـود تغییرات در منابع آبی، در طی سال‌‌های آتی کاهش بیشتر در منابع آبی مورد انتظـار اسـت، در نتیجه کاهش میزان دسترسی به منابع آبی، به تدریج ساکنان مناطق مختلف، مصرف کمتر و به صورت جیره بندی خواهنـد داشـت و لـذا سرانه آن‌‌ها نیز کاهش می‌‌یابد. با توجه به روند فوق و قرار داشتن در «نقطه A» ،به تدریج رونـد پویای مصرف سرانه مؤثر خانوار و منابع سرانه مؤثر به داخل ناحیه اول کشیده می‌‌شود. در این ناحیه به تدریج با توجـه بـه منـابع آبـی باقیمانده، تمامی آن صرف مصرف سـرانه مـؤثر خـانوار شـده و بـه تدریج حرکت مجانبی به سمت محور عمودی مشاهده مـی‌‌شـود. در این حالت تمامی مصارف خانوار صرفاً از منابع باقیمانده تأمین شده و با توجه به روند بارش مشاهده شده، نمیتوان انتظار افزایش منابع تجدیدپذیر در طول زمان را داشت. این حالت می تواند در برگیرنده شرایط بی آبی و خشکسالی باشد

نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب کشاورزی

در حال حاضر سرانه مصرف مؤثر آب در بخش کشـاورزی تقریبـاً برابر ٥٠ درصد منـابع تجدیدپـذیر بـوده و بـر ایـن اسـاس نمـودار فازدیاگرام آن به صورت شکل بالا قابل رسم است. «نقطـه B» وضعیـت فعلی بخش کشاورزی در ایـران است که در حال حاضر میزان مصرف آب سـرانه در آن در حـدود 91/0هـزار مترمکعب است. این نقطه مبین آن است که فشار بر منـابع آبـی در بخش کشاورزی حادتر از بخش مصرف خانوار است و رسـیدن بـه وضعیت بی آبی در بخش کشاورزی مورد انتظار است. کاهش شدید حجم فعالیت کشاورزی در بسیاری از مناطق کشاورزی، خود مؤید نتیجه این است.

نمودار فازدیاگرام منابع آب و مصرف آب صنعتی

در حال حاضر سرانه مصرف مؤثر آب در بخش صنعت تقریباً برابر ٢ درصد منابع تجدیدپذیر است و بر این اساس نمودار فازدیـاگرام آن به صورت شکل بالا قابل رسم است. «نقطه C» وضعیت بخش صنعتی در مصرف آب را نشان می‌‌دهد. در حـال حاضـر متوسـط مصـرف آب در بخـش صـنعتی در حـدود 03/0هزار مترمکعب است که باعث می‌‌شود تا مکان هندسی آن در نمودار فازدیاگرام همانند بخش خانوار باشد. لازم به ذکر اسـت در این بخش نیز به دلیـل عـدم سـازگاری میـان منـابع آبـی موجـود و مصرف کل، وضعیت پایداری قابل قبولی وجود ندارد. با توجه به اینکه سطح پایداری و مسیر تعادلی مصرف آب متأثر از بارش‌‌های سالانه است، بنابراین بخش تقاضا و الگوی مصرفی آب نیز مـی‌‌تواند اثـر قـابل تـوجهــی بـر حفـظ پایـداری آب و ذخیـره منابع موجود داشته باشد. لذا می‌‌توان با شبیه‌‌سازی اثـرات مختلـف سیاسـت هـای اقتصـادی، ایـن بررسـی را انجـام داد کـه تحـت چـه سیاست هایی می‌‌توان مصرف آب را بهینه نمود.