数字水的发展及其潜在风险和教训

PDF格式 | 647KB | 更新于2025-01-16 | 187 浏览量 | 举报

工程

（

2022

）

研究

高等水科学与技术

数字水的发展以及从汽车和飞机工业

Dragan Savic `

，

KWR

水研究所，

Nieuwegein 3430 BB

，荷兰

英国埃克塞特大学工程、数学和物理科学学院，埃克塞特

EX4 4QF

国立大学工程与建筑环境学院，

Bangi 43600

，马来西亚

阿提奇莱因福奥

文章历史记录：

收到

2021

年

2021

年

月

日修订

2021年5月19日接受

2021年7月23日在线提供

关键词：

数字

化自动化水务

行业潜在风险

教训

A B S T R A C T

提供水和环境卫生服务是全世界面临的一项关键挑战。提供此类服务的水和废水基础设施的规模、复杂性和关

键性使得这些系统的规划和管理极其困难。随着我们生活中许多领域的数字革命，水务部门已经开始从数字化

转型中受益。有效利用遥感天气和土壤湿度数据，提高灌溉效率（即，这些技术包括：利用人工智能更好地检

测管网中的异常和故障;利用自然启发的优化来改进系统的管理和规划;更多地使用数字孪生模型和机器人技术，

所有这些都显示出改变和改进复杂水系统管理方式的巨大潜力。然而，这些发展也带来了额外的风险，包括但

不限于网络安全、不正确的使用以及对数字解决方案和自动化的能力和准确性的过度自信。本文确定了数字技

术在水务领域的关键进展，并将取证工程原理应用于自动化和数字化转型进一步推进的通过确定可能导致汽车

和飞机行业高调事故的新数字技术的问题（例如，特斯拉自动驾驶汽车和波音737 MAX），有可能识别水领域

的类似风险，从中学习，并防止未来的失败。主要发现表明：①自动化将需要“人在回路中”; ②人类操作员必须

充分了解该技术并接受培训以使用它; ③在技术故障的情况下应提供后备手动干预;虽然冗余传感器可能成本高

昂，但它们可以降低由于传感器读数错误而导致的风险;必须考虑网络安全风险;鉴于供水系统的自动化和互联性

日益提高，这些研究结果还指出了与水行业数字化转型相关的主要研究领域

高等教育出版社有限公司。这是一篇CC BY-NC-ND许可下的开放获取文章

（

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

）中找到。

介绍

世界各地的社会都依赖于复杂的系统来提供基本的商品和服务，

从水、食品和能源到卫生、交通和通信。这些商品和服务的全球数

字令人震惊，预计未来对它们的需求例如，全球约

90%

的人口至少享

有基本饮用水

电子邮件地址：

Dragan. kwrwater.nl

预计到

2050

年将有近

亿人面临清洁水资源短缺的问题

[2]

。发达国

家拥有庞大的相互连接的水基础设施系统，为人口提供高质量的饮用

水服务：例如，在英国的英格兰和威尔士，有

1000

多个水处理厂生

产饮用水，

34.6

万公里的供水网络为

2600

多万户家庭提供服务

[3]

，

而在荷兰，饮用水网络延伸超过

万公里，为

800

多万户家庭提供服

务

[4]

。其规模、复杂性、长生命周期和关键性

https://doi.org/10.1016/j.eng.2021.05.013

由爱思唯尔有限公司代表中国工程院和高等教育出版社有限公司出版。这是一篇基于

CC BY-NC-ND

许可证的开放获取文章

（

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

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