如果在濾水廠與供水網絡以外,設有另一組虛擬系統,能準確模擬現實中的水質、流量及水壓變化,甚至能配合水泵、閥門開關等設施的運作,便能提高效率與效益、耗能更少,有助籌劃和推展更具前瞻性的管理策略。
電腦化與數碼化發展到千禧年以後,重點在大數據的收集與應用,其中「數碼分身」(Digital Twin)技術便結合產品或系統設計的專業傳統運算模型,以及感應儀器所收集的實時數據,透過數據分析,以實境圖像呈現產品或系統的運作,使現實與虛擬世界成為雙生兒。美國的資訊科技研究機構近年多次將數碼分身評為全球十大科技趨勢之一,也是下一波工業4.0發展的重點。
繼2017年公布的《香港智慧城市藍圖》,香港特區政府於2020年發表了《香港智慧城市藍圖2.0》,在包括「智慧政府」等六個範疇上提出130項措施,各部門亦加強應用科技,以推動智慧城巿發展。水務署於2020年展開「數碼分身」科技的應用,並分別在濾水廠和配水工作流程中進行測試及研究。第二章的《自動化濾水監控研發》一文已介紹濾水廠近年由自動化、建立遙控系統,逐步整合至數碼分身技術的經驗,本文則介紹供水及配水網絡在這方面的發展情況。
供水網絡的「數碼分身」
服務香港700多萬人口的供水管網,由濾水廠到各區配水庫,再到各街道各樓宇的供水點,以單一供水機構去處理如此密集用戶的情況,其複雜性全球罕見。隨著智管網系統的發展(詳見本章《智能時代的水管資產與用水流失管理》一文),全港食水分配管網分成約2,400個監測區域,每個區域會安裝感應器,收集各段水管的數據,用以監控及管理水管滲漏,有助減少流失。
既然系統內已逐步建立取得大數據的收集網絡,引入「數碼分身」科技便可進一步應用數據。事實上,「數碼分身」科技應用於水務設施管理,在世界其他地方已有經驗,驗證了它的應用成效。
「數碼分身」科技亦可以說是將多項研發成熟的科技結合所得的成果,這包括機器學習、人工智能等。「數碼分身」系統利用由供水管網配置、用戶分佈及用戶用水量等資料建立的水力模型,結合智管網及水務署系統收集的其他數據,模擬系統中的供水管網運作。有關系統首階段是先在新界東較細範圍區域進行測試,吸取經驗為日後推展至全港的供水系統作準備。
應用與實踐
數碼分身技術應用於配水系統時,可以提供更準確的推算,達至更有效的水壓管理及更高能源效益,舉例說當取得準確的用水需求數據,便可以藉著減少使用部分水泵,調節至合適的水壓。事實上水泵是供水系統中耗電量較大的設施,若能積少成多,長遠會帶來可觀的節能效益。另外,在供水系統進行維修工程前,很多時都需要調節水流方向或流量以減少停水的範圍,套用數碼分身技術去模擬實際結果,就能讓水務人員有更周全的準備。