کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت محیط زیست

صفحه اصلی / هفتمین کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت محیط زیست

مروری بر کاربردهای هوش مصنوعی و یادگیری ماشین در تصفیه آب و فاضلاب و مدیریت منابع آب

نویسندگان :

علی جهانگیری¹ معصومه ابراهیمی² الهام امان داد³ احمد آزادی سمرغاوه⁴ روح الله علی اکبری⁵

1- شهرداری مشهد 2- شهرداری مشهد 3- شهرداری مشهد 4- شهرداری مشهد 5- شهرداری مشهد

کلمات کلیدی :

هوش مصنوعی،یادگیری ماشین،تصفیه فاضلاب،مدیریت منابع آب،بهینهسازی فرایند،نگهداری پیشبینانه

چکیده :

در سالهای اخیر، شاهد تحولی شگرف در صنعت آب و فاضلاب با ظهور و بهکارگیری گسترده هوش مصنوعی و یادگیری ماشین بودهایم. این فناوریها به سرعت به ابزارهایی قدرتمند و ضروری برای دستیابی به سطوح بالاتر کارایی عملیاتی، افزایش دقت در پیشبینیها و تضمین پایداری بلندمدت در مدیریت منابع و تأسیسات آب و فاضلاب تبدیل شدهاند. گستره کاربردهای این دو حوزه در صنعت آب بسیار وسیع و متنوع است؛ از جمله میتوان به پیشبینی دقیق میزان حذف آلایندههای آلی ریز و نوظهور که چالشهای جدیدی را برای تصفیهخانهها ایجاد کردهاند، اشاره کرد. همچنین، بهینهسازی پارامترهای حیاتی فرایندهای تصفیه برای دستیابی به بهترین نتایج با کمترین هزینه، پایش مستمر و برخط عملکرد واحدهای مختلف تصفیهخانه برای اطمینان از کارکرد صحیح آنها، کاهش چشمگیر مصرف انرژی که یکی از هزینههای عمده در این صنعت محسوب میشود، و اجرای برنامههای نگهداری پیشبینانه برای زیرساختهای حیاتی بهمنظور جلوگیری از خرابیهای ناگهانی و پرهزینه، از دیگر کاربردهای کلیدی آنها در این حوزه هستند. مطالعات پژوهشی متعددی تأیید کردهاند که مدلهای پیشرفته یادگیری ماشین و بهویژه یادگیری عمیق، از توانایی قابل توجهی در مدلسازی، پیشبینی دقیق و همچنین کنترل مؤثر عملکرد سامانههای پیچیده تصفیه آب و فاضلاب برخوردارند. با وجود این پیشرفتهای چشمگیر، چالشهای مهمی همچنان در مسیر پیادهسازی کامل این فناوریها وجود دارند. وابستگی شدید این مدلها به کیفیت و کمیت دادههای ورودی، محدودیت در تفسیرپذیری و درک چگونگی رسیدن مدل به نتایج خاص، و دشواری در تعمیمپذیری مدلهای توسعهیافته برای یک سامانه یا شرایط خاص به سایر سامانهها یا شرایط متفاوت، از جمله این چالشها محسوب میشوند که نیازمند تحقیقات بیشتر و راهکارهای نوآورانه هستند. پتانسیل هوش مصنوعی و یادگیری ماشین فراتر از صرفاً پیشبینی و کنترل فرایندهای تصفیه است و این فناوریها ظرفیت قابل توجهی برای ایجاد تحول در فرآیند تصمیمسازی در مدیریت جامع و پایدار منابع آب نیز دارا میباشند.