CH2M和IBM有一个修复我们的供水系统灾难
本文首次发表于Ensia。
发达国家的人们打开水龙头，饮用安全的水，这对健康的巨大好处他们往往认为是理所当然的。自满情绪急剧去年打乱，当孩子在密歇根州弗林特市，开始测试的正面为铅中毒和源被曝自来水。
但是弗林特不应该让任何人感到意外;事实上，水务行业的专业人士多年来一直在发出警告。
发达国家的大部分水利基础设施已经建成70〜100年前并接近其使用寿命结束。美国水工程协会说，我们已经进入“置换时代”中，我们必须重建“由前几代遗留给我们的供水和污水处理系统。”多数管道，这取决于他们的材料，并在其居住环境，有60到95年的使用期限。处理厂的机械和电气部件可以用于15至25年。如不及时升级，我们很可能会看到水质恶化，有铅或砷中毒及细菌和病毒污染更多的事件，并增加泄漏中断供水服务的数量，并导致代价高昂的紧急维修。
在2013土木工程师的美国社会给美国的饮用水系统d的等级。美国各地的24万个水管爆裂一年，即大约每两分钟。每年，超过41十亿的处理后的水立方码都流失到世界各地的泄漏 - 足够的水来满足近400万人次，根据世界银行。虽然在美国的饮用水仍然相当安全的整体，与细菌或病毒污染定期使人生病。在2011- 2012年，全国锯32饮水相关的疾病暴发，造成431箱子疾病和14人死亡据美国疾病控制和预防。
正如沙利文所说，“像对待传感器一样对待公民”在发展中国家尤其流行。
Upgrading the more than 1 million miles of drinking water pipes in the U.S. — along with other water infrastructure — and expanding systems to meet the needs of a growing population is projected to cost more than $1 trillion over the next 25 years, according to the AWWA. Although the financial investment required is mind-boggling, putting off upgrades can mean degraded water quality from leaky pipes or outdated treatment facilities, service interruptions and even higher costs: It’s much cheaper to prevent a leak than to fix water damage afterward in moldy buildings or buckled roads.
要进行有针对性的分流，新的技术 - 传感器，智能电表和数据管理平台 - 正在帮助水管理人员就如何分配宝贵的资金和保持领先地位的问题，明智的决策。
“我们宣扬资产管理。不要只是每年更换百分之x的管道，”AWWA的立法主任Tommy Holmes说。“对你的系统进行分析，选择哪2%的管道需要更换，而不是仅仅关注一个地理区域。”你首先要做的是更换处于故障边缘的管道。”
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有助于使这些战略决策是水表，它们将以高科技。
城市已经开始在客户的房屋和企业安装智能电表测量水的使用。由于先进的计量基础设施（在业务AMI已知的），可通过无线技术消耗的实时中心局水传输数据，它可以“告诉你的不仅仅是水的用量较多，”肯·汤普森，智能副主任水解决方案美国总部设在科罗拉多州的一个全球性的工程公司，帮助城市规划升级水利基础设施，选择技术和设备集成到一个单一的管理体系。
汤普森说，AMI米，可通过发现异常的使用模式，找到客户的财产泄漏。它们还可以在街上下的管道破裂，从而产生吸力和打水了居民住宅的零。“如果你看到一个集群回流问题，有可能是对街道管线破裂，”汤普森说。利用这些数据，管理人员可以计算出断裂的位置和之前及时修复损坏邻近的房屋和道路。
传感器是现代水利基础设施的另一个关键组成部分，用于检测泄漏和污染。水直接通过传感器，传感器是用来测量水的特定化学特性的。传感器装在一个圆柱形的盒子里，通常由金属或塑料制成，长8到12英寸，可以直接拧进管子里。圆柱体还包含用于数据收集和通信的电子设备。
汤普森说，CH2M的水管理系统通常使用三种类型的传感器。饮用水具有标准的化学成分，因此传感器的设计是为了发现偏差，而不是检测单个污染物。如果传感器显示出异常，就会提醒供水管理人员对水进行检测，以确定变化的原因以及是否对公众健康有害。
“有化合物的几十万，”汤普森说。“你可以不看一切。”
CH2M公司的客户通常使用的传感器花费一对夫妇的每一千元，汤普森说。更大的效用比如提供德克萨斯州达拉斯市的一个，可以使用10至20个传感器，他一边说，一边一个非常小的一个服务几千人“可能会逃脱与一个或两个。”
在安大略省汉密尔顿的麦克马斯特大学的研究人员正在研究一种不同的方法对水的传感器技术 - 一个是大为低廉。盖伊Yuyitung，麦克马斯特产业联络处的执行董事表示，大学的研究人员正在制造的传感器，成本大约$ 10
最终，用户可能不得不为水支付更高的费用，这样公用事业公司就有资金来替换老化的基础设施。
研究人员通过将传感器小型化(缩小到芝麻大小)并使用低成本的材料和制造方法来实现这一戏剧性的价格削减。Yuyitung说:“这就像用喷墨打印机制造传感器，而不是高度专业化的制造。”“他们正在减少零部件，以便能以低廉的成本大规模生产。”
麦克马斯特工程教授贾马尔·迪恩和他的团队，包括同胞工程学院成员拉贾Ghosh和拉维Selvaganapathy，相继开发可以检测氯和pH值的化学传感器在饮用水。在基础材料上，他们可以申请不同的化学接口，因此传感器可以测试各种污染问题。在未来，这种创新的传感器可能使这些技术更容易达到，特别是对小型供水设施。在美国，社区水系统的84.5％的发球只有不到3300人。
由于传感器价格低廉且可以无线通讯，它们还可以用于帮助尚未连接到市政水处理系统的偏远小社区，如加拿大北部的第一民族社区或印度的农村村庄，确保饮用水的安全。
新的水利基础设施建设需要，以满足全球日益增长的人口的需求，但它的建成之前，甚至，社区可以从衡量其水质的技术中获益。生活过水格的人可能会使用传感器来测试他们的湖泊，河流或井，以确定是否，比方说，天然产生的砷在他们的供水尖或奶牛近期有浴室休息上游。
系统管理
软件提供了优先升级到市政供水基础设施的另一个技术工具。两个大玩家微软的CityNext和IBM的智慧城市，其分析从智能仪表，传感器和其他来源的数据，以查明出现泄漏和污染。
迈阿密-戴德县的公园系统，每年使用超过3亿加仑的水，正在使用IBM的平台来检测用水量中的不规范，并派遣公园管理人员进行检查。迈阿密-戴德县公园、娱乐和开放空间部门的负责人杰克·卡迪斯说:“我们实际上节省了几个月的时间来寻找和应对那些需要的维修。”水利部预计，每年400万美元的水费将节省7%到12%。
CH2M还提供水公用事业系统管理平台，可以帮助运营商在解决问题的积极主动，而不是被动的，汤普森说。在2013年，与美国环境保护署的资助，CH2M安装监测和应对系统在费城，纽约，达拉斯和旧金山。尽管这些系统是为了保护饮用水的犯规动作，在城市使用他们司空见惯的水质管理，汤普森说。CH2M已完成有关在美国数十家大型供水系统和成千上万的世界各地的各种大小的系统，他说。
数据平台的真正优势在于将各种信息流——水流速度、基础设施状况、水质——汇集到一个地方，而这些信息流以前都是孤立的。
迈克尔沙利文，销售经理IBM智慧水管理，说这样的系统可能更快速地识别弗林特的铅危害。“与火石的部分问题是没有真正的可见性，”他说。“有信息的口袋，但问题并没有真正进入视野，直到很久沿线的更远。”
数据平台如IBM与CH2M的可以结合其他重要信息，以及，如在一定区域内的材料和管道的年龄和在本地环境中的预期寿命。他们还可以近乎实时地标志问题时，有关泄漏或在特定区域改变水质广大客户来电超过基线的阈值。
依托客户的目光在地面上并不新鲜。1993年隐孢子虫汤普森说，在密尔沃基爆发最初生病40万人被标记时，当地的药店叫公共卫生官员，说不能让易蒙停的股票。
对于还没有智能仪表或传感器的系统来说，人的反馈尤其重要。正如沙利文所说，“像对待传感器一样对待公民”在发展中国家尤其流行。在南非，人们测试了ibm赞助的一款应用程序WaterWatchers沙利文说，这使得他们可以通过手机报告泄漏、污染或河流堵塞等问题。
资金问题
虽然智能技术可以帮助水务更精明的决定花费资本投资美元,可能攒钱总的来说,还有哪里有问题的1万亿美元美国自来水厂协会(AWWA预计我们需要解决饮用水境况不佳的美国基础设施在未来25年。
在美国联邦、州和地方政府的开支对水基础设施$ 109十亿（PDF）(包括供水和污水处理设施以及饮用水处理和输送)。其中只有三分之一(约360亿美元)用于资本投资，如新管道或更新饮用水处理设施。
这些美元从当地水资源费，免税市政债券来主要是和EPA的州立净水循环基金，其分配$ 863万美元的赠款（PDF）在2016财政年度向各州提供饮用水设施。国会在2014年制定了一项新的低息贷款计划，但目前还没有为此拨款。
这些钱库是不够的。为了达到投资1万亿$，美国将需要花费400十亿$平均每年。数十亿资本投资$ 36相差甚远。
这家跨国专业服务公司表示，通过公私合作进行私人投资可能是陷入困境的市政当局的一条出路EY（PDF），在战胜两场显著障碍。企业一般都回避了水利基础设施投资了，因为水务部门的严格管制和保守态度的变化，因为人们的健康受到威胁。和人权活动家长一直担心卷入水中分娩企业将导致价格过高，穷人，一个无法维持的局面时，水是生命的关键。
然而，对输水私人投资趋势迈出了一步3月22日，世界水日，在白宫水峰会上宣布，超过150家公司在私人资金承诺$ 4十亿改善美国的水利基础设施。
最终，客户可能不得不这样做支付更多的水所以反过来事业有资金，他们需要更换老化的基础设施。按照AWWA，大多数美国人支付的水每千加仑交付给他们的水龙头小于3.75 $。汤米·霍姆斯，AWWA的立法主任说，极大地低估人民币安全的饮用水。“人们有这样的想法，因为水是从天上掉下来一个自然发生的事情，它不应该是昂贵的，”他说。“但大自然不会收集的水，把它和通过管道输送的。人们这样做，他们需要支付。”
