اختصاصی شبکه علمی ثریا- خشکسالی و نشت انبوه آب در زیر زمین شهرهای بزرگ، بهبود مدیریت منابع آب در محیط های شهری را بیش از هر زمان دیگری ضروری می کند. اجرای سیستمهای هوشمند و متصل برای زیرساختهای تامین و تصفیه آب دارای مزایای روشنی است و به مرور زمان مشخص خواهد شد. با این حال، از آنجایی که این بخش در حال حاضر به دنبال دیجیتالی شدن است، این انتقال باید به سرعت و با دقت نظارت شود. یک مطالعه جدید اساس چگونگی انجام این فرآیند را ایجاد کرده است. این مطالعه به بررسی آنچه که باید برای این تجدید رخ دهد، میپردازد و معماری شبکه و نوع خاصی از سختافزار مورد نیاز برای ایمن کردن زنجیره تامین آب را شرح میدهد، که با توجه به این موضوع کلیدی است که تغییرات آب و هوا و رشد جمعیت این منبع را به طور فزاینده ای کمیاب می کند. پژوهشگر این پروژه گفت: در تصفیه و مدیریت آب، فقدان قابل توجهی در توسعه و استانداردسازی پروتکل های دیجیتال وجود دارد. به جای ایجاد یک طراحی منحصر به فرد یا غیر قابل انعطاف، ما می خواستیم پایه های عملیاتی را ایجاد کنیم.
یک معماری پیچیده
به نظر پژوهشگران، تجدید زیرساختهای حیاتی مرتبط با زنجیره تامین آب باید بر اساس معماری باشد که شامل یک گروه اقدام و اندازهگیری (آرایه بزرگی از سنسورهای در محل) و یک شبکه بدون تداخل برای ارائه پوشش و ارسال داده باشد. این بخش از سیستم مسئول جمع آوری تمام داده ها از حسگرها و اجرای دستورات برای محرک ها خواهد بود. این دستورات می توانند به صورت دستی توسط اپراتورهای مسئول نگهداری سیستم وارد شوند یا می توانند برای بهبود زمان پاسخگویی سیستم مدیریت آب، خودکار شوند. همه دادهها در پایگاههای داده ذخیره میشوند که به طور ایدهآل بر روی سرورهای با دسترسی بالا واقع در مراکز پردازش داده خصوصی (DPC) مستقر میشوند. از این سرورها نسخه پشتیبان و کپی می شود تا سیستم در صورت بروز حوادث غیرمترقبه فعال بماند و دچار قطعی سرویس نشود. چنین اطلاعاتی را می توان از طریق پردازشگرهای تجزیه و تحلیل داده استخراج و مطالعه کرد و برای محاسبات بیشتر و استفاده از هوش مصنوعی در فضای ابری بارگذاری کرد. پژوهشگران پیشنهاد میکنند پروتکل NB-IoT را برای دستگاههای موجود در سایت بپذیرند، زیرا از تمام پروتکلهای امنیتی ارتباطی لازم و شبکه تلفن همراه 4G برای اتصال استفاده میکند، زیرا سطح بالایی از پوشش را ارائه میدهد.
اولویت اول: امنیت
تمام سیستم های درگیر باید یک سری الزامات را برآورده کنند تا با معیارهای نظارتی فعلی مطابقت داشته باشند و به عملکرد مطلوب دست یابند. اینها شامل عواملی مانند در دسترس بودن بالا، بهروزرسانیها بدون اختلال در خدمات، برنامه تعمیر و نگهداری با نظارت از راه دور 24 ساعته و امکان همگن کردن دادهها برای پردازش است. به منظور حفظ امنیت سیستم، محققان توصیه میکنند که زیرساختهای مختلف و تقسیمبندی شده، فیزیکی یا مجازی، و یک زیرساخت با در دسترس بودن بالا با چندین فایروال در حالت خوشهای، به گونهای که از افزونگی سیستمهایی که پشتیبانی میکنند اطمینان حاصل شود. امنیت سایبری نقشی حیاتی در این زیرساختهای حیاتی بازی میکند، بنابراین توجه به دستورالعملهای توصیهشده بسیار مهم است. این دستورالعملها شامل توزیع فایروالها و سرورها در مکانهای مستقل جغرافیایی برای اطمینان از در دسترس بودن بالا است، به طوری که خرابی در یکی از این مکانها تاثیری ندارد.
بهبودهای خودکار
این فرآیند دیجیتالیسازی میتواند بسیاری از عملیاتها را خودکار کند و پیشرفتهای مختلفی را به همراه داشته باشد، مانند بررسی اینکه تصفیه آب به اندازه کافی بالا است تا محیط زیست محیطی را تغییر ندهد، اندازهگیری میزان انرژی مصرفشده توسط سیستم، شناسایی و اقدام سریع روی نشتها زنجیره تامین، نظارت بر سطح تصفیه آب و تعیین میانگین تعداد ساعات قطع سرویس تامین آب در سال. مزایای زیرساخت پیشنهادی شامل هزینه اقتصادی پایین و مصرف انرژی کم حسگرهای NB-IoT است. طیف گسترده ای از حسگرهای موجود که امکان ارتباط دوربرد از طریق شبکه تلفن همراه را فراهم می کند و هزینه سرمایه گذاری پایین، زیرا از زیرساخت ایستگاه رادیویی 4G موجود که توسط اپراتورهای تلفن استفاده می شود، استفاده می کند. علاوه بر این، استفاده از یک پلتفرم مدیریت منبع باز سازگاری با سایر کدهای کاربردی را که میتوان با پلتفرم ادغام کرد، بهبود بخشید.
هوش مصنوعی
با نگاهی به آینده، نویسندگان از استفاده از سیستمهای ابراتوماسیون و هوش مصنوعی به عنوان یک روش اضافی برای تقویت نگهداری پیشگیرانه اجزای شبکه و در نتیجه جلوگیری از حوادث ناشی از قطعات فرسوده در آینده حمایت میکنند. این فرآیندهای رباتیک همچنین خطاهای احتمالی انسانی را تا حد زیادی از بین می برد، اگرچه همیشه وجود اپراتورهای فنی برای مقابله با مسائل پیش بینی نشده ضروری است.