シームレスなスマート・ウォーター・マネジメントのバリューチェーンを目指して

国連の『世界水開発報告書2019』によると、2050年までに50億人以上が水の危機に直面する可能性があるという。世界の水使用量は1980年代以降、年率1％で着実に増加している。淡水の枯渇とそれに伴う干ばつや土壌侵食は、過去10年間で最も悲惨な大災害を引き起こした。2019年7月から2020年2月まで猛威を振るったオーストラリアの山火事や、2018年のギリシャとカリフォルニアの火災は、そうした災難のほんの一例にすぎない。

水使用量の増加率の多くは、急速な都市化と産業成長に起因する水需要の急増に起因している。これは特に新興経済国に当てはまる。インド第6の都市チェンナイの貯水池がほぼ枯渇したことが、この危機を証明している。また最近の例では、2018年にケープタウンが「デイ・ゼロ」と呼ばれる水危機に見舞われた。

1980年代後半以来、人類は限られた水の供給に対して、避けられない事態を回避しようと努力してきた。現在の水危機を考えると、古めかしい水輸送インフラと近代化のための投資不足が、このセクターにとって最も差し迫った懸念事項となっている。このため、多くの水道事業者は、成長を目指す一方で、水不足、無収水、気候変動といった課題への対応に苦慮している。

こうした課題が複雑化する一方で、近代化が急務となっているため、水管理会社はデジタル技術の導入を迫られている。水セクターのバリューチェーンは環境側面と密接に結びついているため、水管理業務にデジタル技術を統合することで、都市、工業、農業、生態系の要件を調和させることができる。

水業界はデジタルトランスフォーメーションの流れに比較的新しいかもしれないが、それが進展を妨げているわけではない。2019年、世界のスマート水管理市場は135億4,000万米ドルと推定された。2025年には256.1億ドル規模になり、年平均成長率は13.2%を記録すると予想されている。

Water-as-a-Service (WaaS)は、高度にインテリジェントなシステム・ネットワークを利用して無駄と資源消費を最小限に抑える、スマートで持続可能なサービス・モデルになると考えられている。天候や水使用量などのデータの包括的なインターフェイスを構築することで、サービス・プロバイダーは効率的な水使用の新次元を可能にする。

急速な成長が予測されることから、革新的な技術、特に無線通信やLTEに対応したIoTソリューションが、水管理システムの未来を形作る上で極めて重要な役割を果たすことがわかる。さらに、IoTの最近の発展により、水管理会社は、運用を強化し、水質レベルを向上させることができる費用対効果の高いスマート機器を統合することが可能になった。

例えば、IoT対応のスマートメーターは、企業や消費者に高度な水使用指標を提供し、中期的には水の浪費を最小限に抑えることができる。このようなスマート技術を備えることで、水道事業者は資源不足に対処し、清潔な水のシームレスな供給を確保し、強靭なインフラを開発し、プログラムの効率を向上させることができる。

IoT対応スマート・テクノロジーの統合から恩恵を受けられるもう一つの主要分野は、異常検知である。水管理の重要な要素ではあるが、水漏れを検知するのは極めて難しい。IoT対応のセンサーやメーターがあれば、水管理システムは漏水や、ポンプやバルブの故障などの異常を検知することができる。水の消費量、流量、圧力、温度データを測定することで、これらのセンサーは漏水を三角測量し、ポンプやバルブの健全性を監視することができる。

水質の監視は、おそらく水管理において最も重要な側面であろう。そしてこれもまた、IoT対応デバイスの導入により、革命的な変化を遂げようとしている。専用のスマート水モニタリング機器を使えば、水管理システムは濁度、pH、温度など水のさまざまな物理化学的側面をリアルタイムで把握し、水質を評価することができる。

従来の方法論と比較して、これらの機器が達成できる精度と正確性の高さは、IoT対応機器を導入する最大のメリットの1つである。

しかし、デジタル環境への参入が遅れたため、水道事業会社は、IoT対応スマートメーターや関連する先進技術の採用において、他の公益事業会社に遅れをとっている。ウェスト・モンロー・パートナーズの報告書によると、米国の水道事業会社のうち、スマート・テクノロジーを採用しているのはわずか20%に過ぎない。一方、電気事業者の約60％が採用している。

今日、企業はインダストリー4.0が促すデジタル化と、資源としての水の不足という2つの深刻なニーズに直面している。そのため、水の使用情報を活用することは、OEMが消費者にサービスとして提供できる強力なツールとなっている。

製品指向モデルから製品・サービス指向モデルへの移行は、OEMが水分野のデジタル変革を加速させ、新たな収益チャネルを生み出すのに役立つ。例えば、監視制御・データ収集（SCADA）システムを活用し、ポンプ、メンブレンシステム、バルブなどの機器をスマート化・IoT化することで、OEMは情報を処理してオペレーション、システム、プロセスを最適化することができる。

OEMのサービスを活用することで、WaaSモデルはすでに機器中心の進歩を目の当たりにしている。材料加工機械、自動機械設計、数値流体力学（CFD）、IoTとバリューエンジニアリングによるロボット工学などのサービスが、この進歩に重要な役割を果たしている。その結果、公益事業者は、水のバリューチェーン全体をより効果的に監視・制御する力を得ることができるようになった。

パイプラインなどの給水システムの監視・制御システムは、大量の運用技術（OT）データを生成する。IoTプラットフォームを使用することで、このデータの構造化された収集が容易になるだけでなく、画像データなどのより詳細なソースを感覚情報として使用できるようになる。そしてこのデータは、OTとITシステム間のオープンなコラボレーションのためにアクセス可能にすることができる。

スマート・テクノロジーは、施設の故障や危険の診断や軽減にも利用できる。超音波センサーは水位を監視し、貯水池の水漏れや洪水を予測・防止することができる。IoTベースのセンサーやソリューションは、長距離（LoRa）ネットワーク、低遅延無線接続（5Gなど）、Wi-Fi/Wi-Fiを使用して、水域内の化学物質や汚染物質の存在を検出し、報告することができる。これらの機能は、飲料水の水質を監視し、水道事業者に報告するためにこれらの技術を使用することを可能にし、それによって世界中の何百万もの世帯に利益をもたらす。

WaaSのインフラは、水道分野におけるIoTの利用が「遠隔操作」を意味するだけだった時期をはるかに超えている。その代わりに、このテクノロジーは現在、水の使用を最適化するために使用できる、実用的なデータの実現手段となっている。ロボティクスは、配管内の水勢変化を検知して漏水の可能性を即座に特定するのに役立つ。ロボットはすでに、クローズド・ループ・システムとオープン・エリアの両方で、飲料水タンクの清掃や廃水処理の増強に使用されている。サービスプロバイダーはすでに、浄水場の維持管理や、浄水場やその他の水道施設に近い地域の潜在的な水質汚染を監視するためにドローンに注目している。

官民を問わず、組織はパイプの更新に毎年数百万ドルを費やしている。政府所有の法定法人であるシドニー・ウォーターもそのひとつだ。革新的なロボットツールを開発して配管の脆弱な部分を検出することで、更新コストを最大20％削減することができた。同公社はまた、下水道の監視、水処理と水質、バルブ位置の記録と監視など、業務のさまざまな面を改善するためにIoTを活用しています。

LTTSでは、Water as-a-serviceバリューチェーンの合理化という特定の課題に対応するソリューションを開発してきました。私たちは、水とインフラ規制のためのリアルタイムのIoT監視ソリューションを提供できるデジタルインフラを持っています。当社独自のAIプラットフォームであるAiKnoを活用し、クラウド上でコンテキストデータとデータ集約を分析するアルゴリズムを構築し、水の使用におけるわずかな不規則性や変動を検出し、何千ものデバイスを管理してデータを一箇所に集約することができます。これにより、APIユーザーにコンテキストに沿った実用的なデータを提供し、水の最適利用を可能にする。

水に関しては、一滴一滴が重要だ。資源の節約、エネルギー消費のバランス、水損失の最小化、洪水の防止、予知サービスの実施、メンテナンスなど、課題は山積している。デジタル・ソリューションは、これらの需要に対応し、安定したWaaSバリュー・チェーンを維持するための鍵となる。サービス・プロバイダーもOEMも、最新のエンジニアリング・サービスから得るものは多い。ビジネスの観点からは、スマートテクノロジーはリアルタイムのアクションを提供するだけではない。環境・社会的な観点からは、長年の疑問に対する答えになるかもしれない。

私たちは生命の仙薬を生かし続けることができるのだろうか？