project

Waterzintuigen voor het zorg dragen voor verfrissend drinkwater

Expert(s):
dr.ir. Dirk Vries

  • Startdatum
    01 jan 2015
  • Einddatum
    31 dec 2017
  • samenwerkingspartner(s)
    Brabant Water, Neelen & Schuurmans

Het monitoren van de watertemperatuur wordt via een nieuw type watermeter mogelijk. Deze geeft een minimum-temperatuurwaarde per dag door in verband met batterijcapaciteit. Dit lijkt in eerste instantie beperkt, maar bij toepassing op grote schaal wordt het mogelijk om een dagelijkse ‘warmte’-kaart te maken van een bepaald gebied. Door deze kaart te combineren met andere metingen in dat gebied is de temperatuur van leidingwater te monitoren en zijn ‘hot’ en ‘cool’ spots te bepalen. Daarmee kunnen (eventuele) risico’s accurater worden bepaald en beheersmaatregelen gerichter worden geformuleerd.

Technologie

Het monitoren van de watertemperatuur in het leidingnet wordt tot nu toe slechts ad-hoc uitgevoerd, waardoor het lastig is om op accurate wijze ‘hot’ en ‘cool’ spots te bepalen. Het idee is om gebruik makende van datagedreven technieken informatie te destilleren en te benutten voor een dynamische ‘hot/cool’ spots-kaart.

Uitdaging

Relatief weinig data van de temperatuur van het water in het leidingnet worden gemeten en verzameld. Zo wordt de watertemperatuur bij een aansluiting slechts éénmaal per dag gemeten in verband met de batterijcapaciteit van de watermeter. En terwijl er in de regio duizenden aansluitingen zijn, zijn slechts enkele tientallen slimme watermeters beschikbaar ten behoeve van deze pilot. Bovendien zijn niet alle factoren die de warmteoverdracht lokaal bepalen, zoals bijvoorbeeld een warmte-koude-opslag, bekend en in kaart gebracht. Daarnaast zijn er nog onzekerheden over de stroompaden die het water aflegt van waterproductiebedrijf naar de klant, omdat niet van alle (water)afsluiters met volledige zekerheid kan worden vastgesteld of deze open of dicht staan.

Oplossing

In dit project worden big data-technieken ingezet om missende informatie voor het in kaart brengen van de watertemperatuur in het leidingnet te vullen. Hiervoor gebruiken we de gegevens van slimme watermeters zoals weergegeven in Figuur 1, als ook data van én rondom het leidingnet. In deze laatste categorie beschouwen we een groot aantal factoren die mogelijk van invloed zijn op de temperatuur aan de tap, o.a. luchttemperatuur, zonneschijn, bewolkingsgraad, stedelijke opwarming (urban heat island effect), type grondgebruik, gebouwhoogte, bodemsoort, leidingmateriaal en –aanlegjaar. Het is niet goed bekend of alleen de locaties van aansluitingen van belang is of dat ook de omgeving rond een aansluiting een rol speelt. Om dit te onderzoeken, zijn de factoren gemiddeld, ofwel over een cirkel rond de meetlocaties, danwel langs het meest waarschijnlijke stroompad dat het water heeft afgelegd tot de tap.We zetten ‘machinelearning’-algoritmes in om uit deze data de meest relevante gegevens te extraheren en het best mogelijke verband tussen deze gegevens en de  door de slimme watermeters gemeten temperatuur te vinden. De verbanden worden getoetst en ingezet om de leidende factoren te bepalen.

Op dit moment zijn  nog onvoldoende slimme meters geïnstalleerd om een leidingnet-dekkende temperatuurkaart te kunnen reconstrueren. De gevolgde aanpak is echter geschikt om op te schalen en de gegevens van een veelheid aan slimme meters te verwerken. Dit biedt een nieuw perspectief om tot een accurater beeld van de watertemperatuur en de bepalende factoren te komen. Voor waterbedrijven biedt dit nieuwe mogelijkheden om beheersmaatregelen te onderbouwen en temperatuur-gerelateerde gezondheidsrisico’s tot een minimum te beperken.

Figuur 1: matrix waarin met een kleurschakering de minimum water- en luchttemperatuur op dagbasis (staande as) wordt weergegeven voor elke watermeter , respectievelijk KNMI-gegevens (minimale en maximale luchttemperatuur,(liggende as) in de zomer- en nazomerperiode van 2016. Rode kleuren geven warme temperaturen aan, blauwe kleuren koudere. Op sommige momenten en enkele locaties waren geen data beschikbaar, wat in grijs is weergegeven.