Artykuły z cyklu „Nauka i sztuka”
Naukowcy z Instytutu Informatyki Uniwersytetu Śląskiego koordynowali europejski projekt badawczy ISS-EWATUS. Wraz z międzynarodowym zespołem specjalistów stworzyli innowacyjny system wspomagający zarządzanie zasobami wodnymi (DSS), który znajdzie zastosowanie zarówno w gospodarstwach domowych, jak i w miejskich przedsiębiorstwach wodociągowych. Dzięki niemu nie tylko zmniejszy się zużycie wody, lecz również ograniczone zostaną jej straty w systemach instalacji wodociągowych. O tym, jak skonstruowany jest system DSS, opowiadają kierownik projektu ISS-EWATUS dr Ewa Magiera oraz specjalista ds. rozpowszechniania rezultatów projektu dr Małgorzata Gajos-Gržetić – reprezentujące Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach UŚ.
Dr Ewa Magiera z Wydziału Informatyki i Nauki o Materiałach, kierownik projektu ISS-EWATUS
Fot. Sekcja Prasowa UŚ
Przeciętny Polak w 2015 roku zużył 32,2 m3 [1] wody na osobę, przy czym dziesięć lat wcześniej, w 2005 roku wartość ta wynosiła 37,2 m3 [2]. Zauważalny spadek ilości pobranej wody przypadającej na jednego mieszkańca jest wynikiem m.in. stosunkowo wysokich cen wody oraz jej powszechnego opomiarowania, a także kampanii społecznych uświadamiających mieszkańcom potrzebę oszczędzania tego surowca naturalnego. Znaczące jest również ograniczenie strat wody w sieciach wodociągowych wynikające z konsekwentnie prowadzonych prac modernizacyjnych. Nawet jeśli obecnie mieszkańcy europejskich państw mają nieograniczony dostęp do czystej wody, w ramach polityki Unii Europejskiej podejmowane są działania dążące do ochrony wspólnych zasobów i ekosystemów przed zanieczyszczeniem oraz umożliwiające efektywne zarządzanie i kontrolę dystrybucji zasobów wodnych. Realizacja tego planu ma zapewnić ciągły, adekwatny do wzrastającego zapotrzebowania, dostęp do czystej wody w dłuższej perspektywie czasowej.
Dr Małgorzata Gajos-Gržetić z Wydziału Informatyki i Nauki o Materiałach, specjalista ds. rozpowszechniania rezultatów projektu ISS-EWATUS
Fot. Sekcja Prasowa UŚ
Działania wpisujące się w politykę Unii Europejskiej podjęli również naukowcy reprezentujący jednostki naukowe, naukowo-badawcze oraz przedsiębiorstwa z pięciu krajów europejskich: Polski, Grecji, Wielkiej Brytanii, Hiszpanii oraz Holandii, realizując wspólnie projekt ISS-EWATUS. Jego celem było stworzenie innowacyjnych rozwiązań służących oszczędzaniu wody w gospodarstwach domowych oraz miejskich systemach wodociągowych w krajach wspólnoty. Funkcję koordynatora projektu pełnił Instytut Informatyki UŚ.
– Jesteśmy informatykami, dostarczamy narzędzia informacyjno-komunikacyjne, które przyczyniają się do rozwoju przemysłu czy przekształcenia przestrzeni społecznej. Narzędzia te mogą być wykorzystywane we wszystkich dziedzinach biznesowych. W przypadku projektu ISS-EWATUS zaangażowaliśmy się w realizację zadań Unii Europejskiej z zakresu „ICT for Water Resources Management”, którego celem jest optymalizacja zarządzania zasobami wodnymi. Wspólnie z dr. inż. Wojciechem Froelichem opracowaliśmy plan projektu i rozpoczęliśmy jego realizację w 2014 roku – mówi dr Ewa Magiera, kierownik zespołu projektowego ISS-EWATUS.
Efektem trwających trzy lata działań są cztery narzędzia wspomagające oszczędzanie wody:
- mobilny system służący monitorowaniu zużycia wody i wspomaganiu decyzji użytkowników w gospodarstwach domowych,
- system monitorowania zużycia, regulacji i optymalizacji dostaw wody dedykowany zarządcom przedsiębiorstw wodociągowych,
- system wspomagający adaptacyjne ustalanie cen wody,
- platforma społecznościowa promującą racjonalne zużycie wody, mająca na celu zmianę zachowań użytkowników.
Oszczędzanie wody w gospodarstwach domowych
Jednym z celów projektu, jak wyjaśnia dr Ewa Magiera, była zmiana zachowań konsumentów, którzy w sposób bardziej świadomy powinni gospodarować zasobami wodnymi. – Zgodnie z założeniami projektu musieliśmy wskazać dwa miejsca jego walidacji. Nawiązaliśmy więc współpracę z Rejonowym Przedsiębiorstwem Wodociągów i Kanalizacji w Sosnowcu S.A. oraz z greckim przedsiębiorstwem Municipal Water Company of Skiathos. W związku z tym badania prowadzone były w Sosnowcu oraz na terenie greckiej wyspy Skiathos – mówi kierownik projektu. W czterdziestu gospodarstwach domowych zainstalowane zostały inteligentne czujniki umożliwiające monitorowanie przepływu, ciśnienia i temperatury wody zużywanej w takich miejscach, jak toaleta, łazienka czy kuchnia. Przesyłane dane były następnie gromadzone i analizowane w specjalnie opracowanych centralnych bazach informatycznych, natomiast użytkownicy uzyskiwali informacje o zużyciu wody w czasie rzeczywistym, a także w zestawieniu dziennym, tygodniowym czy miesięcznym dzięki specjalnie zaprojektowanej aplikacji mobilnej. Uczestnicy projektu mogli ponadto określać cele dotyczące ilości wody, którą chcieliby zaoszczędzić i otrzymywali generowane przez system rady dotyczące sposobów osiągnięcia wyznaczonego celu.
– Jednym z elementów wspomagających racjonalne zużycie wody w gospodarstwach domowych jest dziennik wodny (ang. water diary), dzięki któremu każdy członek rodziny może śledzić swoje dzienne zużycie wody oraz postępy w procesie jej oszczędzania. Przewidzieliśmy również możliwość zgłaszania awarii sieci wodociągowej przez użytkowników – miejsca wycieków zostaną automatycznie zaznaczone na mapie miasta – wyjaśnia dr Ewa Magiera.
Specjalnie opracowany algorytm pozwolił wygenerować dane dotyczące przewidywanego zapotrzebowania na wodę w określonym miejscu i czasie. Informacje te mogą stać się podstawą do opracowania adaptacyjnego modelu cenowego, którego podstawą będą różne systemy opłat dostosowane m.in. do zachowań użytkowników w poszczególnych gospodarstwach domowych. Zmienne zapotrzebowanie na wodę związane jest m.in. z określonymi porami roku, sezonem zimowym, wakacyjnym czy turystycznym. Takie rozwiązanie może przyczynić się do optymalizacji zużycia wody i tym samym obniżenia kosztów ponoszonych przez konsumentów.
Ograniczenie strat wody w przedsiębiorstwach wodociągowych
Zintegrowany system wspomagający zarządzanie zasobami wodnymi to także narzędzie dedykowane osobom kierującym miejskimi przedsiębiorstwami wodociągowymi. Implementacja opracowanego rozwiązania pozwoli przede wszystkim zidentyfikować i ograniczyć wycieki wodne będące wynikiem nieszczelności lub awarii sieci wodociągowej. Będzie to możliwe dzięki wprowadzeniu zmiennego ciśnienia dystrybuowanej wody uzależnionego od aktywności zakładów przemysłowych oraz mieszkańców, a także czynników atmosferycznych, w tym opadów czy zmieniającej się temperatury. Jeśli w określonych porach dnia czy w danym okresie roku zapotrzebowanie na wodę obniża się, przedsiębiorstwo wodociągowe może zmniejszyć parametry przepływu wody, co z kolei przyczyni się do ograniczenia strat wody w wyniku wycieków.
Wprowadzony monitoring pozwoli również opracować krótko- i długoterminowe prognozy zapotrzebowania na wodę i pozwoli tym samym podjąć stosowne strategie działania przez zarządców przedsiębiorstw wodociągowych.
Naukowcy realizujący projekt ISS-EWATUS zadbali również o szeroką prezentację rezultatów projektu. – Aby zwiększyć społeczny zasięg wypracowanych rozwiązań, stworzyliśmy platformę społecznościową, której celem była popularyzacja zachowań proekologicznych. Musimy pamiętać o przyszłych pokoleniach, aby i oni nie mieli problemów z dostępem do czystej wody. Na platformie zamieściliśmy ponadto mapę całego świata, na której publikowane były zdjęcia miejsc z pięknie prezentującymi się akwenami – będącymi twórczą odpowiedzią użytkowników na hasło: „Oszczędzaj wodę i ciesz się nią w życiu” – mówi dr Małgorzata Gajos-Gržetić odpowiedzialna za rozpowszechnianie rezultatów projektu.
Projekt ISS-EWATUS zrealizowano w ramach 7. Programu Ramowego Unii Europejskiej w zakresie wykorzystania technologii informacyjno-komunikacyjnych do zarządzania zasobami wodnymi (Objective ICT-2013.6.3 ICT for Water Resources Management).
Kierownikiem przedsięwzięcia była dr Ewa Magiera. Funkcję zastępcy kierownika ds. zapewnienia jakości naukowej pełnił dr inż. Wojciech Froelich, natomiast dr Małgorzata Gajos-Gržetić była specjalistą ds. rozpowszechniania rezultatów projektu. Wyniki badań zostały zaprezentowane w 36 publikacjach w międzynarodowych prestiżowych czasopismach naukowych, a także w 135 prezentacjach, materiałach promocyjnych, wystąpieniach konferencyjnych oraz na stronach internetowych.
Członkowie konsorcjum projektu ISS-EWATUS
Fot. dr Katarzyna Trynda
Konsorcjum projektu ISS-EWATUS tworzyli: Uniwersytet Śląski w Katowicach, Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach, Rejonowe Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Sosnowcu Spółka Akcyjna, Loughborough University oraz Brunel University z Wielkiej Brytanii, Universidad Pablo De Olavide z Hiszpanii, Centre For Research And Technology Hellas (CERTH), Municipal Water Company of Skiathos (DEYASK), DOTSOFT S.A. z Grecji oraz Stichting VU-VUmc z Holandii. Projekt ISS-EWATUS został członkiem i uczestniczył w przedsięwzięciach międzynarodowego klastra ICT4Water promującego wykorzystanie ICT w projektach, których celem jest zwiększanie efektywności w zarządzaniu zasobami wodnymi.
Szczegółowe informacje na temat projektu dostępne są na stronie: http://issewatus.eu.
Autor: Małgorzata Kłoskowicz
Źródła zdjęć (jeśli nie podano inaczej): www.pixabay.com.
[1] Źródło danych: Główny Urząd Statystyczny, Infrastruktura komunalna w 2015 roku. Dokument dostępny jest na stronie: http://stat.gov.pl.
[2] Źródło danych: Główny Urząd Statystyczny, Infrastruktura komunalna w 2005 roku. Dokument dostępny jest w zakładce Archiwum na stronie: http://stat.gov.pl.