کاربرد هوش مصنوعی در مدیریت هوشمند و پایدار سامانههای آب و فاضلاب: مروری بر پیشبینی تقاضا، تشخیص نشت، بهینهسازی انرژی و نگهداری پیشبینانه

افزایش جمعیت شهری، محدودیت منابع آب، فرسودگی زیرساختها، رشد هزینه انرژی و ضرورت ارتقای کیفیت خدمات، مدیریت سامانههای آب و فاضلاب را با چالشهای فزایندهای مواجه کرده است. همزمان، توسعه اینترنت اشیا، سامانههای SCADA، حسگرهای هوشمند و روشهای یادگیری ماشین و یادگیری عمیق، امکان گذار از مدیریت واکنشی به مدیریت پیشبینانه و دادهمحور را فراهم کرده است. هدف این مقاله، ارائه یک مرور تحلیلی از کاربردهای هوش مصنوعی در چهار محور بههمپیوسته شامل پیشبینی تقاضای آب، تشخیص و مکانیابی نشت، بهینهسازی بهرهبرداری و مصرف انرژی، و نگهداری پیشبینانه تجهیزات ایستگاههای پمپاژ و تصفیهخانهها است. همچنین نقش دوقلوهای دیجیتال، پردازش لبه، ادغام دادههای مکانی و هیدرولیکی و هوش مصنوعی تبیین میشود. مرور مطالعات نشان میدهد که مدلهای یادگیری ماشین برای دادههای کمحجم و مسائل طبقهبندی، و مدلهای عمیق مانند CNN، LSTM و مدلهای ترکیبی برای استخراج الگوهای پیچیده مکانی زمانی ظرفیت بالایی دارند؛ با این حال، انتقال نتایج از محیطهای شبیهسازی و آزمایشگاهی به شبکههای واقعی، کیفیت و عدم توازن دادهها، تفسیرپذیری، امنیت سایبری و هزینه سرمایهگذاری همچنان چالشهای اصلی هستند. بر مبنای این مرور، یک چارچوب یکپارچه شامل حسگری و جمعآوری داده، پردازش لبه، مدلسازی هوشمند، دوقلوی دیجیتال و لایه تصمیمگیری پیشنهاد میشود که میتواند به کاهش آب بدون درآمد، کاهش مصرف انرژی، افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات و ارتقای تابآوری شبکههای آب و فاضلاب کمک کند.

کلیدواژه ها:

هوش مصنوعی ، شبکه توزیع آب ، تشخیص نشت ، پیشبینی تقاضا ، بهینهسازی انرژی ، دوقلوی دیجیتال