A kutatás során többek között arra voltunk kíváncsiak, hogy melyek a hazai víziközmű-ágazat előtt álló legfontosabb kihívások, továbbá, hogy ezek enyhítését, felszámolását milyen digitális megoldások támogathatják leginkább.
A legjelentősebb kihívások a hazai víziközmű-ágazatban
Az 1990-es évektől napjainkig a csökkenő fogyasztás eredményeként jelentősen – alig a felére – csökkent az értékesített víz mennyisége. Ez kapacitáskihasználtsági és energiafelhasználási problémákat okoz, mivel a nagyobb vízigények kielégítésére tervezett és megépített rendszerek üzemelnek jelenleg is, lényegesen alacsonyabb kapacitáskihasználtság mellett.
Hazánkban a vezetékes vízellátás gyakorlatilag teljes körű, ugyanakkor az ivóvíz- és szennyvízhálózat, valamint a kapcsolódó létesítmények jelentős modernizációra, felújításra szorulnak.
A saját vízbázissal rendelkező víziközmű-rendszerekhez tartozó kutak mintegy 51,8 százaléka sérülékeny vízbázison helyezkedik el, emellett a természeti adottságokból adódóan az arzén, bór, fluorid, vas, mangán és az ammónium-ion, illetve annak oxidációja során keletkező nitrát és nitrit okozhatnak ivóvízminőség-beli problémákat.
Az ágazatban dolgozók létszáma 2015 óta folyamatosan csökken, a munkaerő utánpótlása ezen a területen is nehézkes. A modern műszaki és IT-ismereteket egyre kevésbé ismerő idősebb munkavállalók helyére, továbbá az ágazathoz kapcsolódó szakirányú képzésekre, egyetemi/főiskolai szakokra kevés fiatal jelentkezik.
Az ágazat finanszírozási problémákkal küzd. A forráshiány miatt sokszor elmaradnak szükséges karbantartások, felújítások, a megvalósuló beruházások pedig az esetek többségében a megfelelő vízszolgáltatás biztosítása és fenntartása érdekében a fizikai infrastruktúrák megújítását, cseréjét célozzák, érhető módon háttérbe szorítva a digitalizációs, automatizációs fejlesztéseket.
A kutatás tapasztalatai alapján a szolgáltatók viszonylag kevés figyelmet fordítanak a digitális fejlesztésekben rejlő lehetőségek felismerésével és vizsgálatával, mivel kapacitásaik jelentős részét a napi szintű problémák kezelése köti le, illetve úgy ítélik meg, hogy az ilyen beruházásokra majd a rég esedékes infrastrukturális fejlesztéseket követően kerítenek sort, nem pedig azok előkészítése és támogatása érdekében.
A vízügy egésze adatproblémákkal küzd, jelenleg nincs megfelelő adatkészlet, ezáltal adatgazdálkodás sem, ami ugyanakkor nagyban támogathatná a szolgáltatók döntéseinek megalapozását.
Mely digitális technológiák támogatják leginkább az ágazat fejlődését?
A kutatás tapasztalatai alapján, más iparágakhoz hasonlóan a digitális technológiák következetes bevezetése a víziközmű-ágazatban is forradalmi változásokat indukálhat, hozzájárulva a nyújtott szolgáltatások biztonságának, hatékonyságának növekedéséhez, a vízfelhasználás (környezet)tudatosabbá válásához és így az érintett vállalkozások megítélésének javításához.
A víziközművek esetében a digitalizáció alapját általában a megbízható módon, megfelelő helyen, mennyiségben és tartalommal, folyamatosan és automatizáltan gyűjtött adatok jelentik. A víziközmű-fejlesztések digitális alaptechnológiájának ezért az adatok gyűjtésére és továbbküldésére alkalmas szenzorok és IoT-megoldások tekinthetők.
Az IoT-technológiában rejlő lehetőségek még teljesebb kihasználásához innovatív adatgyűjtési és -feldolgozási, illetve vizualizációs megoldások járulhatnak hozzá. Az adatok gyűjtésében szerepet kaphatnak a folyamatosan fejlődő távérzékelési/képalkotási technológiák. A műholdak és drónok például külön-külön vagy együttesen alkalmazva rendkívül hasznos adatokat szolgáltathatnak a vízkészletek feltérképezéséhez, a vízáramlások méréséhez és a hálózattervezéshez.
Az IoT-technológia természetes és hasznos kiegészítői a felhő alapú technológiai megoldások is. A cloud technológia megbízható, magas szolgáltatásminőségű és rendelkezésre állású dinamikus informatikai környezetet biztosíthat a digitális víziközmű ökoszisztémában.
A víziközműszektor digitális megoldásainak többsége nem működhetne megbízható mobilhálózatok nélkül: az adatokat a telepített IoT-szenzorok jellemzően mobilhálózatokon keresztül juttatják el a központi szerverekre, ahol a valós idejű elemzésen és vizualizáción túl az adatbázisok folyamatos fejlesztése és elemzése is zajlik.
Az IoT-alapinfrastruktúrát használó valós idejű adatgyűjtésre és -feldolgozásra épülve számos emeltszintű digitális megoldás szolgálhatja a különböző felhasználási területeket és célokat az ágazaton belül. A nemzetközi gyakorlatban leginkább elterjedt digitális technológiák:
- big data és mesterséges intelligencia (MI) alkalmazások az adatok feldolgozásához és elemzéséhez,
- digital twins alapú modellezés a prediktív karbantartáshoz,
- blockchain megoldások az infrastruktúra elemek és a karbantartási tevékenységek megbízható nyomon követéséhez.
A big data és MI-megoldások segítenek kibontani, adatból információvá alakítani és felhasználni a nagy adathalmazokban rejlő rejtett mintákat. E megoldások leginkább az alábbi esetekben járulhatnak hozzá a víziközművek működéséhez:
- csőtörések valós idejű észlelése és előrejelzése a vízhálózatokban,
- hálózati eszközök automatizált felmérése,
- szennyvíztisztító telep előrejelző rendszereként való alkalmazása,
- proaktív szennyvíz- és csatornahálózati riasztások esetén,
- proaktív eszközgazdálkodás támogatása,
- fogyasztói igények és magatartás előrejelzése.
A digitális ikrek (digital twins) az összes rendelkezésre álló adatot egy digitális szimulációs modellbe integrálják a rendszer jobb megismerése, a döntéshozatal támogatása és a kulcsfolyamatok előrejelzése céljából. Alkalmazásuk jelentősen hozzájárulhat az üzemeltetési, karbantartási, fejlesztési döntések adatalapú előkészítéséhez.
Közműszolgáltatói felhasználás esetében a blockchain technológia kiválóan alkalmas eszközök, anyagok és készletek megbízható nyomon követésére, de a karbantartói szerződéses kötelezettségek teljesítésének lekövetésére is.
Mely értéklánc elemeknél a legnagyobb a digitalizáció szerepe?
Kutatásunk alapján nemzetközi színtéren a jelenlegi gyakorlatban a digitális technológiáknak az elosztóhálózatok üzemeltetésében van a legnagyobb szerepük. A digitális technológiák segítségével lehetőség van a hálózati vízveszteség valós idejű nyomon követésére és észlelésére. Emellett a digitális vízáramlásmérő rendszerek lehetővé teszik, hogy a víziközmű vállalatok pontosan nyomon kövessék a keresletet és a vízfogyasztást.
A legfejlettebb digitális monitoring rendszerek holisztikus képet nyújtanak a teljes hálózatról, a szolgáltatáskimaradásokról, a hálózati vízveszteségekről, a vélelmezhető illegális vízvételezésről, csalási valószínűségekről, az eszközök állapotáról, a meghibásodásokról, a javítási és karbantartási igényekről, valamint a javítási és karbantartási munkák státuszáról.
Egy ilyen rendszer felépítésének szempontjából elsődleges sikerkritérium, hogy megfelelő digitális mérőeszköz kerüljön telepítésre minden kritikus pontra. Ezt követheti a megfelelő adatintegrációs és adatfeldolgozási megoldás alkalmazása. A tapasztalatok szerint az elosztó hálózatok üzemeltetőinél a digitális fejlesztések szükségességéről való gondolkodást általában a hálózati vízveszteség problematikája indítja el. Ez a kihívás egy elöregedett, összetett vízügyi infrastruktúra rendszer esetében csak igen korlátos eredményekkel kezelhető hagyományos eszközökkel. A digitális megoldások viszont gyors és költséghatékony módon képesek optimalizálni a szűkös erőforrások hatékony költését.
Melyek a legfontosabb biztonsági, kibervédelmi megfontolások?
A digitalizáció egyéni, szervezeti és társadalmi szinten értelmezhető pozitívumai mellett a technológiának való kiszolgáltatottság természetesen kockázatokat is hordoz.
Mivel a digitális rendszerek működése nagyban függ a szenzorok, az adatátvitel és az irányítórendszer működőképességétől, ezek bármelyikének műszaki meghibásodása a teljes rendszer leállását eredményezheti. Egy hálózatba kapcsolt digitális rendszerben akár egy nem kritikus infrastruktúraelem vagy szolgáltatás kiesése is könnyen súlyosabb fennakadásokat okozhat a szolgáltatásban. Az internetszolgáltatás leállása miatt például kulcsfontosságú monitoring és irányítási funkciók válhatnak elérhetetlenné.
Kritikus infrastruktúra kapcsán egy külső támadás, a kiberbűnözés vagy kiberhadviselés lehetőségével is számolni kell, ahogy az emberi hanyagság vagy figyelmetlenség is lavinaszerű folyamatokat indíthat el egy teljesen automatizált rendszerben.
Kiemelt jelentőségű ezért egy esetlegesen bevezetésre kerülő digitalizációs folyamat megfelelő kiberbiztonsági kutatásokon alapuló biztonsági intézkedésekkeltörténő támogatása. A kutatás alapján a legbiztosabb kockázatkezelésnek az tekinthető, ha a víz- és szennyvízrendszerek kritikus vezérlőrendszerei nem csatlakoznak a nyílt internetre – ezzel a legkomolyabb kiberbiztonsági kockázatok közül sok eleve kizárható. Emellett, a szolgáltatóba vetett bizalom megőrzése és a potenciálisan jelentős pénzügyi terhet jelentő adatszivárgások megelőzése szempontjából (GDPR-konzekvenciák) alapvető fontosságú az ügyfelek adatainak védelme is.
A tanulmány elkészítése során az alábbi módszertani elemeket alkalmaztuk:
- A helyzetelemzéshez, a terület bemutatásához, a hazai és nemzetközi trendek, valamint a vizsgált iparágban alkalmazott digitalizációs megoldások azonosításához:
- hazai és nemzetközi stratégiák, jogszabályok, releváns fejlesztéspolitikai dokumentumok feldolgozása,
- nemzetközi és hazai másodlagos források (esettanulmányok, szakkönyvek, folyóiratok, konferenciakiadványok, statisztikai publikációk, vállalati, pályázati és nemzetközi adatbázisok [OECD, Eurostat stb.], egyéb adatbázisok és kutatások) adatainak elemzése.
II. Mélyinterjúk
- A víziközmű-szolgáltatási értéklánc elemeihez kapcsolódóan a vizsgált terület szakértői körében, továbbá az iparágban digitális technológiai megoldásokat kínáló IKT-vállalkozások vezetőivel szakmai mélyinterjúkat készítettünk, amelyek tapasztalatait szintén felhasználtuk a tanulmány elkészítéséhez.
