Nieuws

‘Digital Twin’ voor waterbeheer

Gepubliceerd op
15 maart 2022

Digital Twins vertegenwoordigen een nieuw concept in modellering van de fysieke werkelijkheid. In een recent gestart project werken onderzoeksinstellingen, bedrijven en waterschappen samen om de Digital Twin toe te passen in waterbeheer.

Een Digital Twin is de combinatie en interactie van een fysiek systeem (zoals een autofabriek) en een virtuele representatie van dit systeem, vaak een computermodel. De Digital Twin wordt gevoed met continue datastromen vanuit het fysieke systeem, zodat een accurate en actuele virtuele representatie van het systeem ontstaat. Deze digitale kopie op haar beurt weer communiceren met het fysieke systeem, om zo controle uit te oefenen en het systeem naar een gewenste toestand te sturen. Ook kan een Digital Twin virtueel verschillende scenario’s analyseren, zodat men weet wat te doen indien deze scenario’s optreden in het fysieke systeem.

Nederlands waterbeheer

Digital Twins worden al op grote schaal gebruikt in geavanceerde productiesystemen zoals autofabrieken, en vinen hun oorsprong mede in ’the Internet of Things’. Het nieuwe project werkt toe naar een vergelijkbaar digitaal systeem voor het Nederlandse waterbeheer. In dit geval is de Physical Twin het gemonitorde watersysteem van de waterschappen en de Virtual Twin een set van geïntegreerde rekenmodellen, (AI-)algoritmen, visualisatiesystemen/dashboards en de structuur die deze verschillende onderdelen verbindt. Een Digital Twin voor waterbeheer betekent dus een verdere integratie en gebruik van data, modellen, workflows en de implementatie daarvan in de complexe operationele structuren van de waterschappen.

De uitdaging: naar een Digital Twin

Gezien de uitdagende, heterogene omgeving waarin het project zich afspeelt, is het doel om stappen te zetten naar een professionele Digital Twin. Daartoe zal het project manieren verkennen waarop een Digital Twin kan bijdragen aan moderne waterbeheeroplossingen, voor drie verschillende onderwerpen: waterzuiveringsinstallaties, waterkwaliteit en droogte.

Hoe dicht de Digital Twin voor het Waterbeheer het het niveau van functionaliteit van een Digital Twin van de autofabriek zal benaderen, is voor deze drie onderwerpen verschillend. Bij zuiveringsinstallaties worden AI-algoritmen al meer algemeen gebruikt, terwijl het modelleren en voorspellen van waterkwaliteit en de koppeling met besluitvorming vooral offline gebeurt. Daarom is het haalbare Digital Twin niveau beperkter voor de laatste dan voor de eerste. Tenslotte zullen de verschillende onderwerpen worden geïntegreerd binnen één Digital Twin raamwerk. Dit raamwerk moet toepasbaar zijn voor waterschappen in heel Nederland. Uiteindelijk zijn de technologische oplossingen waarschijnlijk niet de grootste uitdaging. Daarom zal binnen het project veel aandacht uitgaan naar het werkend krijgen van dit systeem binnen de operationele, organisatorische en beleidsmatige structuren van de Nederlandse waterschappen.

Consortium

De uitdaging wordt aangegaan met een breed consortium, bestaande uit Wageningen University & Research, de HZ University of Applied Sciences (Hogeschool Zeeland), drie samenwerkende organisaties (STOWA, Het Waterschapshuis en IMEC-OnePlanet), vier (semi-)private bedrijven: drinkwaterbedrijf Vitens, ingenieursbureau Royal Eijkelkamp, en adviesbureaus Nelen & Schuurmans en Witteveen+Bos, en twee Nederlandse Waterschappen (Waterschap Vallei en Veluwe en Waterschap Limburg). Met al deze betrokken partners zijn de instrumenten en het netwerk beschikbaar om een toepasbare Digital Twin te bouwen. Middels een website en activiteiten zoals presentaties en workshops gericht op geïnteresseerden buiten het consortium verspreiden we de kennis die in dit project wordt opgebouwd.

Het project is onderdeel van 'Topconsortia voor Kennis en Innovatie Deltatechnologie' (TKI). Het project gaat drie jaar duren en heeft een budget van €770.000. Een TKI-project brengt publieke en private partners samen om technologie te ontwikkelen ten voordele van ons land.