Nesnelerin İnterneti; Su Yönetimi

Nesnelerin İnterneti / IoT ile su kaynakları korumak

Su, hayatımızın vazgeçilmez tek kaynaktır. Trajikdir ki, 1993 yılında 22 Mart’ın “Dünya Su Günü” olarak ilan edilmesinden sonra, ancak 2010 yılında Birleşmiş Milletler aldığı karar ile suyun insanın temel hakkı olarak tanındı.

Günümüzde 884 milyon insan temiz suya erişimde sorun yaşamakta ve su sıkıntısı giderek artmaktadır.

Türkiye ne yazık ki bu döngüden ciddi nasip almaktadır. Yayınlanan TÜİK raporlarında, Türkiye kişi başına su tüketimi 1.519 m³ iken, 2030 da aynı değerin 1.100 m³ e düşmesi öngörülmektedir. Bu da suyun kıt olması anlamına gelmektedir.

Dünya genelinde suy ile ilgili bilgiler

Yapılan inceleme ve hazırlanan raporlarda, özellikle 2005 yılı sonrası su için öncelikli konular arasında tarımda sulama sisteminde değişikliğe gidilmesi ve varolan şebekelerde sızıntı, kaçak önleyici çözümlere yönlenmek sıralanmıştır. ABD de ise yapılan bir incelemede yaşlanan su şebekelerini iyileştirme için en az 1 Trilyon USD gerektiği ortaya çıkmıştır.

UNESCO 2016 yılında yayınlanan bir raporda, suyu kaynağında korunması gerektiği ve suyun da doğru şekilde yönetilmesi zorunlu olduğu vurgulanmıştır.

Avrupa Birliğinin Çevre Komsiyonunca yapılan çalışmada ise insan için günlük gereksinim 50 – 100 lt arası olması gerekirken, Avrupa Birliği ülkelerinde bu rakamın 200 lt seviyesindedir.

Kayıp ve kaçaklar ortalama değerleri uygulamalara ve bölgelere göre ciddi değişiklik göstermektedir. İlginç olan konu ise, su sıkıntısı yaşanan bölgelerde su kayıp ve kaçakların daha yüksek olduğu, suyun bolluğu olan yerlerde ise daha az olduğu görülmektedir.



Şekilde 1: 2025 de dünya genelinde su kaynaklarının durumu

Yukardaki şekilde de görülebildiği gibi yeterli su kaynağının olduğu ülkelerin şehirleri arasında bulunan Amsterdam (Hollanda) ve New York (ABD) kayıp / kaçağın ortalama değerleri sırasıyla %5.4 ve %8 iken, Dar es Salaam (Tanzanya) da %30, Melborne (Avustralya) da ise %23 de, Türkiye ise kıt sınıfında ve ortalamada %40 üstünde kayıp – kaçak yaşamaktadır. Orman ve Çevre Bakanının son ifadelerine göre ise gerçek rakama %50 seviyelerindedir.

Peki su nasıl kullanılmaktadır? “Conversation Folks” web sayfasında 9 Mart 2018 tarihinde yayınlanan bir makalede kullanım dağılımı, 35 lt duş / kişisel temizlik, 9 lt tuvalet ve sadece 0,25 lt içme suyu olarak kullanılıyormuş. Kullanım ortalaması olarak ise ABD de 2.842 m³, Hindisran 1.089 m³ ve Dünya ortalaması ise 1.385 m³ olarak ifade edilmiş. Türkiye de ortalama 1.519 m³ ile ortalanın üzerinde kalmaktadır.

Türkiye de durumlar nasıl?

Daha önce yayınladığım yazılarımdan bir alıntı yaparak, aşağıdaki verileri hatırlatmak isterim.

TÜİK tarafından verilen resmi rakamlara göre 2016 yılı itibarıyla kullanılan toplam su miktarı 5,3 milyar m³ dür. Toplam suyun 3,4 milyar m³ lük kısmı arıtılmakta ve hizmete sunulmaktadır.

Kişi başına Türkiye genelinde kullanılan su yıllık 217 litredir. Üç büyük İl için ise değerler aşağıdaki gibidir;

• İstanbul 189 lt


• İzmir 173 lt


• Ankara 227 lt

Gene 2016 itibarıyla TÜİK verilerine göre 5,3 milyar m³ suyun sadece 3,73 milyar m³ lük kısmı fatura edilmiştir (resmi kayıp %35). KDV hariç ödenen rakam ise 14,22 milyar TL, abone sayısı da 27,5 milyon olarak ifade edilmektedir.

Gelir Getirmeyen Su (Non-Revenue Water – NRW) miktarı ise 5 Milyar TL seviyelerinde. Sade Vatandaşın anlayacağı bir dille, abone başına yıllık 182 TL sokağa atılmaktadır veya cebimizden çıkmaktadır.

Bazı illerin kayıp-kaçak değerleri

Belediyelerimizin faaliyet raporları ve TÜİK verilerinden yola çıkarak bazı illeri paylaşmak isterim. Sağlam veri bulabildiğim Ankara, Bursa, Gaziantep, İstanbul ve İzmir illerindeki 2015 de kesinleşen kayıp-kaçak değerlerini aşağıda sıralanmıştır;

• Ankara %22


• Bursa %26


• Gaziantep %32


• İstanbul %25


• İzmir %32

Her 5 ilimizde değişik iyileştirme çalışmaları yapılmakta, ancak bunlar yıllık %1 - %2 lik bir düşüş veya artışın önüne geçememektedir. Pek çok teknoloji uygulamayla kayıp-kaçağın önüne geçilmeye çalışılıyor ki en yaygını SCADA kullanımıdır. Yanlış bir adım olmamakla beraber, kullanılan SCADA uygulamaları öngörü ve ön analiz gibi modülleri veya uygulamaları desteklemediğinden veya yetersiz veri girişi sağlandığından tam umulan avantajı ne yazık ki veremiyor.

Bazı illerde değişik tipte sensörlerle denemelerin devam ettiği, ancak henüz tüm şebekeye yaygınlaştırılmadığı da belirtilmelidir.

Kayıpların 10 yıl öncesine göre çok daha iyi noktada olduğunu da unutulmamalıdır.

Kaynağından koruma esas önlemi konudur

Gerçek şu ki, suyumuzu korumazsak, yakın zamanda ciddi su kıtlığı yaşayan ülkeler sınıfında yer alacağız. Hatta bir makaleye göre “su savaşları” bile yaşanabilir.

Sularımızı kaynağından itibaren korumalı ve izlemeliyiz. Günümüzde su hizmetleri ilgili belediyelerin yetkili alt birimlerince gerçekleştirilmekte ve aylık raporlar düzenli olarak yayınlanmaktadır. Numuneler ör. İstanbul da günlük bazda 400 civarı noktadan, değişik bölgelerden alınmaktadır. Ancak 6 milyon abonesi olan bir şehirde yüzbin de yedi (%0.0066) oranında incelenebiliyor.

İSKİ, toplamda  9 adet barajda 600 milyon m³, toplam 13 su kaynağı ve 78 adet atık su arıtma tesislerini yönetmeye çalışan bir kurum olduğunu unutulmamalıdır. Aylık yerine, her gün ve her an veri alabilse, suyun kalitesine nasıl bir katkı olabilirdi? Ya da su kaynaklarını besleyen nehirler, barajların kendisinde, belirli noktalarda konulacak sensörlerle 7 x 24 x 365 izleme olanağı verilse, suyun güvenliği ve kalitesi nasıl artırılabilirdi? Türkiye genelinde kullanılan toplam su miktarı ise 44 Milyar m³ olduğunu hatırlatmak isterim. Yakın zamanda da bazı illerde su zehirlenmesi (kirlenmesi, kanalizasyon karışması v.b.) nedeniyle hastanelik olaylar da yaşandı.

Sadece kalitesi veya kirlenmesi değil, kayıp ve kaçağın da, daha önceki yazılarımda da belirttiğim gibi asıl sayaç ta değil, iletim / isale ve dağıtım hattında gerçekleşmektedir. 2015 yılında resmi kayıtlara göre İstanbulda toplam %25 in biraz üzerinde olan kaybın %22 lik seviyesi burada kaybolmaktadır. Ne yazık ki bunun tam nerede yaşandığına dair bir bilgi elde yok. Benzeri bir durum tüm dünya yaşlanan şebekelerde ne yazık ki yaşanmaktadır.

Kaynak nasıl korunabilir?

Dünyada pek çok değişik düşünce ve çözümler başarıyla uygulanmıştır.

Bunlardan birini sizinle paylaşmak isterim. Daha önce çalıştığım Ericsson tarafından ABD de uygulanan ve kanımca da başarılı olan bir yöntem: IoT tabanlı sensörlerle izleme “Connected Water / Atlanta”.

Connected Water – Atlanta City

Aslında bir üniversite projesi olarak başlayıp, sonra saha uygulamasına dönen bir projedir.

Atlanta da toplam 4 milyon kişinin suyu, yakında akan Chattahoochee nehirden sağlanmaktadır. Toplam 702 km uzunluğunda olan nehir Georgia eyaletinden başlayarak, Florida da denize dökülmektedir. Güzergah boyunca 180 üzerinde besleyen yan nehir ve kollar var.

Temel özellikler bakımından kontrol ve gözetilmesi zor bir ortam. Düzenli olarak gemi veya köprüler üzerinden numuneler alınmakta, analiz edilmekte ve aylık bazda yayınlanmaktadır. Diğer bir kontrol gerekliliği ise şikayetler üzerine (tüm belediyelerde olduğu gibi) yapılmaktadır. Atıklar, kirlenmeler v.b. yerinde tesbit edilir ve temizlenir, ilgili noktadan numune alınır ve analiz edilir.

Ancak, atılma anında oluşan kirlenme veya zehirlenmeye varan bozulmalar ne yazık ki geç algılanmaktadır.

Bunun üstesinden gelmek için Üniversite projesi olarak başlayan ve ardından Ericsson içinde kurulmuş olan “Technology for Good” çerçevesinde 2015 yılı ortalarında sahaya uygulanmasına karar verildi. Amaç öğrenilenleri tüm akıllı şehir projelerine uygulamak ve geliştirmek. Suyun izlenebilirliğini sağlamak için Ericsson Laboratuvarında su sensör geliştirildi. Su sensör mobil haberleşme sistemiyle çalışmaktadır.



Şekil 2: Su sensörü



Şekil 3: Zamanının Ericsson CEO’su Hans Vestberg, CES 2016 fuarında projeyi tanıtıyor.

Şekil 2 de görünen sensör nehrin belirli yerlerine nehir tabanına sabitlenerek, temel verileri (Isı, iletkenliki bulanıklık) ölçerek, 3 G ve LTE-PSM teknolojilerini kullanarak Kontrol Merkezine iletmektedir. Analizler ve numuneler alınmadan, anlık durum bilgisi alınmaktadır.

Binlerce USD değerinde sensörler yerine daha basit ve anlık veri sağlayan, düşük enerji tüketimi olan ve tipik bir IOT uygulaması olan çözüme 2015 yıl sonuna doğru AT&T de hücresel haberleşme altyapı sağlayıcısı olarak katıldı, CES 2016 da AT&T de bir bildiri yayınlayarak Atlanta dışında Chicago ve Dallas’da da uygulandığı bilgisini paylaşmıştır.

IOT suyumuzun korunmasına da destek vermektedir

Yukarıdaki örnek uygulamaya bakıldığında, su kaynaklarının klasik yöntemleri destekleyerek, gerçek zamanlı olarak ölçüm yaparak, sorunun yaşanmaya başladığı anda ve yayılmadan tesbit etmektedir. Elbette önemli olan ve aylık bazda yapılan su temel analizinin yerine geçmeyecek, ancak daha etkin bir teknoloji desteği sağlayacaktır.

Neden kullanılmalıdır?

Açıkcası bunun yanıtı oldukça basittir. Ölçümler yapıldıktan ve örnekler alındıktan sonra müdahaleler ne yazık ki raporlardan görülemeyecektir. Her su kaynağının günlük bazda analiz için aynı noktadan bilgi alınmayacağından, nesnelerin interneti (IoT) sabit noktalardan bilgi verdiği için ciddi avantaj sağlayacaktır.

LPWA destekli IoT çözümleri düşük enerji tüketimi nedeniyle pil ile yetinmekte ve yıllarca hizmet verecek yapıda tasarlanmaktadır. Alarm verildiğinde, saha müdahale ekipleri nokta atışı ile kirlenmenin olduğu noktaya gidecek, kirlenme veya olası bir zehirlenmenin önüne geçilebilecektir.

IOT için gerekenler

Haliyle saha uygulaması yapılmadan önce bazı çalışmalar gereklidir. Türkiye de ilgili su kaynakları şehir dışında, kırsal alanda kalması nedeniyle, hücresel haberleşme üzerinden veri iletimi için gereken sinyal seviyelerinin sağlanması zor görünmektedir. Ya sinyal seviyesi yükseltilmeli, yada ara çözümlerle sinyal seviyesinin güçlü olduğu noktaya veri taşınmalıdır. Ör. bunu lisanssız LPWA ile gerçeklenebilir (Sigfox, LoRa, RPMA veya Weightless, eLTE-IoT vb.).

Alınan veriler buradan ilgili Su İdaresinin merkezine iletilmektedir. İletim ortamı geniş alanda hizmet veren 3G, 4G, Fiber, Radyolink, UHF/VHF Veri İletimi v.b. ile taşınabilir.

Su hattı boyunca yapılacak iletişim ortamı ise iletim / isale hattı boyunca olabilecek kayıp ve kaçakları izlemeye destek olacaktır. Burada da belirli yerlere sensör konumlandırarak veri iletişim yapılabilir. Tüm hattın izlenmesi ne yazık ki ancak yer üstüne erişimi olan noktalarda gerçeklenebilir. Yeraltına gömülü bulunan su borularını izlemek için farklı yöntemler denenmelidir.

 

Gökhan Yanmaz

Mayıs 2018

 

Referanslar:

• “Dünyayı su savaşları mı bekliyor?”, DW Türkçe / Özge Artunç (22 Mart 2018)


• “Smart Water Management Market”, Global Forecast to 2020 / Markets & Markets – 2015


• “Water, Megacities & Global Change”, UNESCO – 2016


• “The challenge of water, waste & climate change in cities”, Springer Verlag – Ekim 2015


• “Big Cities, Big Water, Big Challenges, Water in an Urbanisation world”, WWF 2011


• “What are the stats of water waste around the world”, Conversation Folks web sayfası, 9 Mart 2018


• EU Environmental Council


• “2016 Top Markets Report, Country case study : Turkey”, Environmental Technologies, US Department of Commerce, International Trade Administration


• Ericsson CES 2016 tanıtım videoları (https://www.youtube.com/watch?v=lIrY9OOYt0E, https://www.youtube.com/watch?v=GPaAOZsS7fs)


• AT&T web sayfası (http://about.att.com/story/launches_smart_cities_framework.html)