A move towards smart water infrastructure An evaluation of utilizing Multi-Criteria Decision Making methodologies to determining Internet-of-Things and Digital Twin requirements

Abstract

I de senere år har det vært økt fokus på bærekraftighet, og i 2015 presenterte FN konseptet de bærekraftsmålene. I tillegg har fokuset på vannledningsnettet økt på grunn av kostnader knyttet til fremtidig investeringsbehov og de rapporterte lekkasjetallene.

Industrien knyttet til vannledningsnettet og forskning utført på området er samstemte på tanken på økt automatisering av prosessene er en god idé. Men, det er ingen beskrivelse på hvordan man skal gjennomføre overgangen fra å ha liten, eller ingen automatisering, til et helautomatisert system. Beskrivelsen av det automatiserte systemet er uklar, men det bygger på Internet-of-Things (IoT) teknologi.

Tilnærmingen til bruken av Multi-Criteria Decision Making (MCDM) som et verktøy til å ta beslutninger angående de forskjellige IoT løsningene krever en klar prosjektbeskrivelse. Forutsetningene bak prosjektet kan potensielt gjøre forskjellige MCDM metoder bedre egnet enn andre. Årsaken er at forskjellige MCDM teknikker kan behandle forskjellige typer data, og forutsetningene til prosjektet kan øke den nødvendige datamengden for å kunne ta en beslutning.

Beslutningen om å implementere IoT i vannledningsnettet er påvirket av beslutningen om type sluttprodukt, som er avgjort av en eller flere beslutningstakere. Sluttproduktet og den anvendte MCDM metoden avhenger rammegrensene til prosjektet. Det er også mulig å bruke MCDM til å avgjøre det teknologiske nivået på implementering i tilfeller hvor beslutningstaker ikke er i stand til sette rammegrensene.

Sett bort fra å definere mål og omfang på prosjektet, så er den neste nøkkelfaktoren den nødvendige interne datakartleggingen for å kartlegge nåværende teknologi i vannledningsnettet. Når all informasjon er samlet og organisert så kan prosessen om hvordan man kan implementere smart vannledningsnett snart begynne.

In the recent year the focus on sustainability has increased, and in 2015 the United Nation presented the concept Sustainable Development Goals. Additionally, the focus on the water infrastructure has increased due to the cost related to future maintenance and the reported leak percentage.

The industry related to water infrastructure and the research performed on the topic agrees that the notion of automating the process is a good idea. However, there are no descriptions on how to make the transition from having no automation to a fully automated system. The description of the automated process is also ambiguous regarding the content, but it relies on Internet-of-Things (IoT) technology.

The approach to use Multi-Criteria Decision making (MCDM) as a means to make decisions regarding the different IoT solutions requires a clear project description. The premises behind the project could potentially make different MCDM approaches more suitable than others. The reason is that different MCDM techniques can handle different types of data, and the premise of the project could increase the amount of data needed to make an evaluation.

The decision to implement IoT in water infrastructure is affected by the determined end-product, which is decided by one or several decision makers. The final product and the applied MCDM – methodology depend on the boundaries of the project. It is also possible to use MCDM to decide the technological level of implementation in cases where the Decision Maker is unable to determine the project boundary.

Aside from defining the goal and scope of the project, the next key factor is the internal data-mapping required to determine the current available technology. When all the data is gathered and organized the process of determining how to implement a smarter water infrastructure can begin.