III Международный форум «Передовые цифровые и производственные технологии»: круглый стол «Цифровая трансформация ЖКХ и сферы природопользования»

1 декабря 2021 года в рамках деловой программы III Международного форума «Передовые цифровые и производственные технологии» состоялся круглый стол «Цифровая трансформация ЖКХ и сферы природопользования», организованный Лабораторией «Промышленные системы потоковой обработки данных» Центра НТИ СПбПУ.

Организаторами форума выступили Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) и его структурные подразделения – Научный центр мирового уровня «Передовые цифровые технологии» СПбПУ (НЦМУ СПбПУ) и Центр компетенций Национальной технологической инициативы «Новые производственные технологии» СПбПУ (Центр НТИ СПбПУ). Форум входит в программу мероприятий Года науки и технологий и прошел при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках национального проекта «Наука и университеты».

На круглом столе «Цифровая трансформация ЖКХ и сферы природопользования» были рассмотрены возможности технологии цифровых двойников и больших данных в решении задач комплексного управления водными ресурсами на территории Невско-Ладожского речного бассейна.

Модератором круглого стола выступил Дмитрий Александрович Серов, научный сотрудник Лаборатории «Промышленные системы потоковой обработки данных» Центра НТИ СПбПУ, эксперт в области цифровых технологий и управления водоснабжением и водоотведением.

УЧАСТНИКИ КРУГЛОГО СТОЛА

• Науменко Михаил Арсеньевич, доктор географических наук, профессор, заведующий Лабораторией гидрологии Института озероведения РАН, действительный член Русского географического общества;
• Кузнецова Анна Борисовна, директор филиала «Балтводхоз» ФГБВУ «Центррегионводхоз»;
• Новикова Юлия Александровна, и.о. руководителя Отдела исследований среды обитания и здоровья населения в Арктической зоне Российской Федерации ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» Роспотребнадзора;
• Шафранский Николай Васильевич, заместитель директора по IT ООО «Альянс-Электро»;
• Гасанов Тарлан Гасанович, генеральный директор ОАО «Кингисеппский Водоканал»;
• Шевелёв Всеволод Вениаминович, руководитель фестиваля «Ладога Фест», руководитель проектов Фонда Росконгресс.

В дискуссии также приняли участие эксперты, представляющие научное сообщество, органы государственной власти, организации сферы ЖКХ и различных отраслей промышленности, связанные с активным природопользованием: доктор географических наук, директор Института Озероведения РАН Шамиль Рауфович Поздняков; руководитель Санкт-Петербургского филиала ФГБНУ «ВНИРО» («ГосНИОРХ» им. Л.С. Берга») Марина Михайловна Мельник; и.о. руководителя Невско-Ладожского бассейнового управления Федерального агентства водных ресурсов Марина Викторовна Казьмина; директор Департамента охраны окружающей среды дирекции природопользования ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Ирина Викторовна Алексеева; генеральный директор ГУП «Водоканал Ленинградской области» Сергей Сергеевич Морозов; руководитель Северо-Западного территориального управления Федерального агентства по рыболовству Александр Викторович Христенко; научные сотрудники отделения анализа, оценки и прогнозирования отдела исследований среды обитания и здоровья населения в Арктической зоне Российской Федерации ФБУН «Северо-Западный научный центр гигиены и общественного здоровья» (СЗНЦ) Роспотребнадзора Александр Александрович Ковшов, Владимир Николаевич Федоров, Надежда Андреевна Тихонова; заведующий отделением гигиены питьевого водоснабжения ФБУН «СЗНЦ», кандидат медицинских наук Игорь Олегович Мясников.

«Технологии больших данных и цифровых двойников входят в число наиболее востребованных и перспективных в современном мире. И хотя прикладное применение таких технологий в сфере природопользования уже имеет свою историю у нас в стране и за рубежом, поле для дальнейшей работы и потенциал для всестороннего улучшения сферы ЖКХ и природопользования с помощью инструментария цифровизации огромны. Тем радостней факт, что сегодняшняя дискуссия происходит с участием представителей именно Северо-Западного региона, особенно Ленинградской области. Северо-Западный регион России на сегодняшний день – флагман экономического развития, для которого тема эффективного природопользования имеет ключевое значение, особенно учитывая те инвестиционные проекты, которые сейчас идут в нашем регионе», – сказал в своем вступительном слове Дмитрий Серов и выразил надежду, что данная дискуссия даст старт практической реализации в Северо-Западном регионе новым исследованиям и разработкам в сфере цифровизации ЖКХ и природопользования.

В докладе «Цифровая батиметрическая модель Ладожского озера: история создания, современное состояние и результаты использования для лимнологических исследований» Михаил Науменко рассказал о результатах работ по созданию первой в России цифровой модели Ладожского озера, работа над которой началась около 30 лет назад.

Точное количественное описание морфометрических характеристик крупного озера, формы его котловины и распределения глубин имеют первостепенное значение для изучения термического и светового режима, волновых процессов, процессов, ответственных за перераспределение грунтообразующего материала и его накопление в различных районах. Рельеф дна во многом определяет распространение речных вод в озере, особенно их динамику в придонных слоях. От формы и размеров озерной впадины зависят сроки замерзания и вскрытия ледостава в тех или иных районах, а также даты наступления и продолжительность различных гидрологических сезонов.

Как считает Михаил Арсеньевич, создание цифровых моделей является сейчас наиболее перспективным методом изучения морфометрии крупных озер, а математическое моделирование – одним из важнейших инструментов научного анализа и синтеза сложных систем, в том числе рельефа Ладожского озера.

Для решения возникающей проблемы предлагается организовать тщательный мониторинг состояния водного объекта на основе цифровых технологий, чтобы выявить основные факторы воздействия на водные объекты и исследовать бассейн реки Луга «от истока до моря» по всей речной системе. Результаты такой работы дадут возможность рационально использовать водный объект, вовремя экономить воду и избегать дефицита воды.

Необходимо создать сеть пунктов мониторинга гидрологической обстановки на базе существующих гидрологических постов и сформировать новые пункты для обеспечения эффективного мониторинга на всей площади бассейна. Сеть независимых датчиков – пунктов мониторинга гидрологической обстановки – будет использоваться для оперативного сбора информации о текущем состоянии воды. Данные с устройств будут собираться в единый центр обработки для проведения автоматического анализа экологического состояния.

Единая цифровая платформа по сбору, систематизации и анализу результатов лабораторных исследований качества питьевой воды призвана повысить эффективность федерального государственного санитарного надзора за питьевым водоснабжением населения, внедрить контроль за реализацией целевых показателей федерального проекта «Чистая вода» и информировать население о качестве питьевой воды, а также оперативно анализировать большие объемы данных и способствовать принятию взвешенных управленческих решений.

Разработка системы уже завершается, создана база результатов мониторинга воды и заболеваемости населения; информация, собираемая в ИС ИКК с учетом ежемесячного обновления результатов лабораторных исследований, анализируется с использованием методов математической статистической обработки.

Среди дальнейших шагов разработки системы Юлия Александровна назвала развитие аналитического блока ИС ИКК, что позволит специалистам территориальных органов Роспотребнадзора более оперативно проводить сравнительный и коррекционный анализы качества воды и уровня заболеваемости населения, в том числе на территории Невско-Ладожского водного бассейна.

«Существующая на сегодняшний день в Российской Федерации система контроля и оценки качества питьевой воды по сути разрознена, социально-гигиенический мониторинг, производственный контроль и контрольно-надзорная (проверочная) деятельность не скоординированы между собой. Необходима интеграция данных о качестве питьевой воды, что позволит повысить точность оценки качества питьевой воды и, как следствие, разработать адекватные мероприятия по повышению ее качества», - считает Юлия Новикова.

Еще одно цифровое решение для мониторинга окружающей среды представил Николай Шафранский в докладе «Организация непрерывного мониторинга водных и воздушных ресурсов на основе АИС «Осадки». Система была разработана компанией ООО «Альянс Электро» в тесном сотрудничестве со специалистами ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», а также с Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромет) и ФГБУ «Главная геофизическая обсерватория им. А.И. Воейкова».

Целями создания АИС «Осадки» являются:

• Оперативное слежение за метеорологической обстановкой на территории города и выдача предупреждений о наступлении неблагоприятных метеорологических событий.
• Повышение точности определения фактического количества выпавших атмосферных осадков по бассейнам водоотведения.
• Систематический автоматизированный учет количества атмосферных осадков и погодных условий с накоплением многолетнего банка данных.
• Автоматизация, повышение точности и оперативности составления отчетов о характеристиках выпавших осадков, температуре.
• Прогнозирование развития метеорологической ситуации на обслуживаемой территории.
• Определение объема и стоимости утилизации осадков для юридических лиц.

Разработка была внедрена в Санкт-Петербурге в 2015 году. Система включает в себя 34 автоматических осадкомера и 7 метеостанций, которые объединены в пункты наблюдений. Передача данных ведется с частотой 5 минут. Система постоянно развивается и совершенствуется.

Тарлан Гасанов в докладе «Цифровой Водоканал» рассказал о внедрении цифровых методов в процесс водоочистки в ОАО «Кингисеппский Водоканал». Для первого этапа внедрения концепции на территории г. Кингисепп были выбраны канализационные очистные сооружения (КОС), где во взаимодействии с Фондом Нурминена было поставлено оборудование для автоматизированного дозирования реагента с целью удаления из сточных вод соединений фосфора. Ключевыми моментами модуля «Умные КОС» (куда входит инструмент «Дозирование реагентов») являются:

• «Портал» – модуль удаленного мониторинга сооружений, получения отчетов, предоставляющий полный обзор всех данных;
• «Оптимизация» – инструмент оптимизации производительности на основе получаемых данных;
• «Управление» – инструмент для оптимизации производительности в режиме реального времени.

В числе факторов, которые могли бы затормозить развитие водоканалов и внедрение концепции «Цифровой водоканал», докладчик назвал длительность периода ее реализации (порядка 5–10 лет), необходимость серьезного финансирования (участия инвесторов), а также отсутствие доверия со стороны потребителя (как физических, так и юридических лиц), которое проявляется в неготовности устанавливать соответствующие приборы учета.

В заключение круглого стола Всеволод Шевелёв рассказал о ежегодном спортивно-туристском фестивале «Ладога Фест», руководителем которого он также является. Мероприятие проводится уже 5 лет, и за время своего существования серьезно расширилось и трансформировалось из спортивно-туристского в социально-экологический. Одной из основных задач фестиваля стало прекращение деградации ладожской воды, а зона его охвата расширилась до зоны водосбора Ладожского озера. В рамках взаимодействия с Институтом озероведения РАН организаторы фестиваля запустили волонтерский экологический проект «Большой сплав», нацеленный на ежегодный мониторинг 45 000 километров рек водосбора Ладожского озера. В детско-юношеском сегменте ведется работа по подключению детей из общеобразовательных школ, находящихся на территории водосбора, к работе со станциями мониторинга качества воды.

Так, спортсмены и дети могли бы принять участие в создании базы данных для формирования единой информационной модели региона. «Я вижу серьезную возможность кооперации научного сообщества, системы высшего и среднего образования и самого проекта, чтобы поставленные задачи могли решаться», – сказал Всеволод Вениаминович.

В ходе дискуссии по завершении выступлений участники круглого стола обсудили актуальность и перспективы создания цифрового двойника Невско-Ладожского бассейна. Внимание экспертов привлекли вопросы создания базы данных, возникновения возможных проблем во взаимодействии различных научных и государственных организаций как источников уникальных данных для модели. Как сделать процесс передачи данных легитимным? Как выбрать организацию для хранения массива данных? Кто будет нести ответственность за их безопасность и в то же время доступность для пользователей?

Участники дискуссии признали крайне важным обеспечение нормативно-методического и юридического сопровождения создания цифрового двойника бассейна.

«Если у нас есть данные, которые нужны другим, куда их «положить», чтобы они были доступны наибольшему кругу заинтересованных лиц? – отметил Михаил Науменко. – Это процесс небыстрый и непростой, в том числе с точки зрения законодательства. Эту проблему надо ставить, но прежде сосчитать, у кого какие данные есть, насколько они доступны, в каком формате они находятся и готов ли каждый из нас разместить эти данные на каком-либо ресурсе для других пользователей. Поэтому сначала надо говорить о методологии, а потом уже решать вопрос о модели. Пока нужно собрать данные в одном формате, а затем уже ими пользоваться».

В заключение круглого стола Дмитрий Серов выступил с предложением обратиться к правительству Ленинградской области с письмом – обоснованием целесообразности разработки цифрового двойника Невско-Ладожского бассейна, создания рабочей группы и подписания соглашений о сотрудничестве между научными и государственными учреждениями.