智能決策和數(shù)字孿生在水務行業(yè)的崛起

時間：2020-03-24 09:01

來源：Xylem賽萊默

水務公司的智能決策支持系統(tǒng)隨著新技術和機器學習而不斷發(fā)展。本期，我們請來賽萊默數(shù)字化解決方案全球副總裁Luis Montestruque，講述數(shù)字孿生和智能決策如何幫助水務公司更好地掌握基礎設施狀況，從而做出更明智的決策。

隨著天氣變得越來越不可預測，大暴雨會對水務基礎設施系統(tǒng)造成嚴重破壞，引發(fā)溢流和洪水。盡管有控制措施和應對多雨天氣的設施，但舊的水力模型無法預測暴雨天氣對城市和水務公司造成的影響?，F(xiàn)下，賽萊默有更好的方法——利用數(shù)據(jù)指導系統(tǒng)應對暴雨天氣。

從五年前開始，人工智能和機器學習作為一種全新技術開始被水務公司采用，此后發(fā)生了很多變化。但，由于缺乏好的框架將新技術串聯(lián)起來，讓水務公司充分利用人工智能和機器學習的價值。

Montestruque將水務公司決策支持系統(tǒng)的演變與汽車智能技術的發(fā)展進行了比較。

幾年前，GPS輔助導航系統(tǒng)成為汽車的主流技術?，F(xiàn)如今，沒有GPS輔助導航系統(tǒng)的汽車已經(jīng)絕跡。不僅如此，很多汽車已經(jīng)實現(xiàn)了自動駕駛，這些不斷涌現(xiàn)的新技術、新系統(tǒng)恰恰屬于決策支持系統(tǒng)的范疇。

一

智能決策支持系統(tǒng)的運作原理

智能決策支持系統(tǒng)是計算機化系統(tǒng)，能夠幫助管理者做出決策，實現(xiàn)既定目標。在某些情況下，系統(tǒng)能夠自動完成任務。智能決策系統(tǒng)的有用之處，在于它們能夠分析多種變量并給出建議，幫助管理者以更低的成本、更高效地實現(xiàn)目標。它們使用的框架很簡單：感知—預測—行動。

首先，智能決策支持系統(tǒng)利用傳感器數(shù)據(jù)或來自其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，確定目標系統(tǒng)的當前狀態(tài)。其次，系統(tǒng)采用模型來預測在各種策略下可能產(chǎn)生的結果。第三，決策支持系統(tǒng)使用一個分析平臺尋找可實現(xiàn)預期目標的最佳策略。

Montestruque表示，水務公司部署使用感知—預測—行動框架的決策支持系統(tǒng)并不是什么新鮮事。10年多來，我們通過部署決策支持系統(tǒng)，幫助污水管網(wǎng)避免溢流和洪水，幫助污水處理廠降低能耗，幫助飲用水網(wǎng)絡發(fā)現(xiàn)泄漏并降低能耗。發(fā)生改變的是，新技術幫助降低了部署決策支持系統(tǒng)的成本。例如，“物聯(lián)網(wǎng)”技術便于企業(yè)經(jīng)濟地部署數(shù)百個電池供電傳感器。

二

利用數(shù)字孿生了解基礎設施

Montestruque直言，數(shù)字孿生技術真正改變了智能決策支持系統(tǒng)的部署方式。數(shù)字孿生是對基礎設施的數(shù)字化表示，借此了解基礎設施如何工作。

傳統(tǒng)上，數(shù)字孿生使用“第一性原理”構建。這些“第一性原理”模型利用物理、化學或生物方程來模擬基礎設施。建立和校準“第一性原理”模型是一個漫長且代價高昂的過程?；凇暗谝恍栽怼蹦Ｐ蜆嫿ǖ臎Q策支持系統(tǒng)很有效，但是除非人工校準模型，否則無法汲取過去的經(jīng)驗。

最近，我們一直通過機器學習來增強我們的數(shù)字孿生，使它們能夠不斷地學習。這一點很重要，因為數(shù)字孿生能夠利用歷史數(shù)據(jù)自動“校準”，以更好地描繪基礎設施。這通常意味著模型構建成本顯著降低，由此產(chǎn)生的數(shù)字孿生能保持極高的準確性。

三

向智能決策模式轉變

性能最佳的數(shù)字孿生在不確定性較低的領域(如管道水力學)使用“第一性原理”模型，在不確定性較高的領域(如下水道系統(tǒng)水文學)使用機器學習。

Montestruque表示，當我們將決策支持系統(tǒng)與數(shù)字孿生相結合時，產(chǎn)出的是獨特的、一個能夠不斷學習和不斷適應的決策支持系統(tǒng)。我們將這種新的模式轉變稱為“智能決策”。通過智能決策，我們在數(shù)字孿生中結合過去十年的運營歷史來經(jīng)營污水處理廠。當新事件發(fā)生時，系統(tǒng)會學習更多，從而運行地更準確。現(xiàn)在，當暴風雨即將來臨時，城市的智能決策會自動開始搜索歷史數(shù)據(jù)，從而給出成千上萬種可能的應對策略。

編輯：王媛媛

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