Dunav pod budnim okom pametnih bova i dronova NOVE TEHNOLOGIJE PODIŽU NIVO KONTROLE KVALITETA VODE U REKAMA
Kvalitet voda u rečnim tokovima je ključan za životnu sredinu, biodiverzitet i zdravlje stanovništva, zbog čega su neophodni stalan nadzor i adekvatne i pravovremene mere kontrole i zaštite tog kvaliteta.
Kako bi se unapredio proces odlučivanja i poboljšalo zdravlje reka, Fakultet tehničkih nauka Univerziteta u Novom Sadu i Institut za veštačku inteligenciju Srbije okupili su oko projekta REWARDING istraživački tim koji je fokusiran na dizajn, implementaciju, postavku i demonstraciju pilot-sistema za prikupljanje i analitiku podataka o kvalitetu voda u vodenim tokovima.
– Kolege sa Departmana za energetiku, elektroniku i telekomunikacije FTN-a su na projektu kako bi razvili tehnički deo sistema: pametne bove i dronove, koji bi prikupljali podatke i prenosili ih kroz mobilnu mrežu do centralnog dela sistema za skladištenje i obradu tih podataka – kaže za naš list dr Dejan Vukobratović, redovi profesor na Fakultetu tehničkih nauka i rukovodilac projekta REWARDING. – Kolege sa Departmana za zaštitu životne sredine su domenski eksperti koji razumeju te podatke, dok je ekspertiza tima sa Instituta za veštačku inteligenciju usmerena ka obradi samih podataka i razvoju modela mašinskog učenja koji u perspektivi može imati važnu ulogu u predikciji anomalija i alarmiranju korisnika sistema. A suština celog sistema je u osnaživanju monitoringa kvaliteta rečne vode, jer on donosi mogućnost prikupljanja podataka i praćenja ključnih indikatora kvaliteta vode u realnom vremenu sa bilo koje lokacije i bilo kada.
Kvalitet vode u Srbiji prati prvenstveno Agencija za zaštitu životne sredine resornog ministarstva, koja je uspostavila nacionalnu monitoring mrežu koja pokriva oko 120 mernih stanica na prostoru cele države, i to na svim većim i srednjim rekama: Dunav, Tisa, Sava, Drina, Morava… Na ovim mernim stanicama merenja se uobičajeno izvode jednom mesečno i prate se fizičko-hemijski parametri, biološki parametri, te specifična hemijska zagađenja kao što su teški metali, pesticidi, policiklični aromatični ugljovodonici i industrijska zagađenja. Naravno, u zavisnosti od hidroloških uslova i eventualnog stepena zagađenja, na nekim od lokaliteta se kvalitet vode prati i češće, pa je tako uspostavljena dnevna dinamika merenja na šest lokaliteta: jedan na Dunavu u Novom Sadu, po dva na Savi i Moravi i jedan na Ibru – gde se prati 19 parametara kvaliteta vode, među kojima su i boja, miris, temperatura, elektroprovodljivost, nivo rastvorenog kiseonika…
AI za predviđanje problema
Istraživači sa Instituta za veštačku inteligenciju su u okviru projekta REWARDING, između ostalog, radili na razvijanju modela mašinskog učenja za predikciju parametara kvaliteta površinskih voda. Kako bi se ti modeli što pouzdanije razvili, važno je bilo da se svi prikupljeni podaci, i stari i novi, i oni Agencije za zaštitu životne sredine i oni prikupljeni uz pomoć bova i dronova, aktivno koriste za njihovo treniranje. „Kada se danas desi neki problem ili čak akcident, to nam je vrlo vredan podatak za budućnost kako bi se modeli ponovo istrenirali na tom novom podatku da se kasnije može predvideti takva promena“, objašnjava Ana Dodig, istraživač na Institutu za veštačku inteligenciju. „Pri tome je veoma važno što ovi modeli, pored alarmiranja u slučaju da dođe do narušavanja kvaliteta vode, mogu ukazati i na to da se eventualno pojavio problem na nekom od mernih uređaja”...
– Ovakav tip monitoringa kvaliteta vode ima svoje nedostatke, pre svega u tome što su podaci vremenski i prostorno ograničeni, odnosno što se oslanjamo na ručna merenja i što nema podataka u realnom vremenu. To nas je sve navelo da u okviru REWARDING projekta mi zapravo dizajniramo jedan održiv, autonomni sistem koji integriše savremene tehnologije, veštačku inteligenciju, uz oslanjanje na više izvora podataka istovremeno – objašnjava dr Jelena Radonić, redovni profesor na FTN-u. – Tako smo u okviru projekta povećali vremensku rezoluciju podataka o kvalitetu vode korišćenjem pametnih putajućih bova. Te bove su opremljene senzorima koji mere ciljane parametre kvaliteta vode u realnom vremenu. S druge strane, prostornu rezoluciju smo povećali korišćenjem dronova, koji uzimaju uzorke sa različitih delova reke na tačkama između bova, sa posebnim naglaskom na nepristupačne lokalitete sa potencijalno povećanim zagađenjem. Na kraju, koristili smo satelitske podatke, kako bi postojeće upotpunili.
Senzori integrisani na pametnim bovama mere u realnom vremenu četiri parametra kvaliteta vode: temperaturu, elektroprovodljivost, rastvoreni kiseonik i pH vrednost. Ovi parametri su odabrani jer su ekološki veoma značajni, a imaju i veliku osetljivost na prisustvo raznih drugih zagađujućih supstanci u vodi, kao što su teški metali ili organske supstance, poput pesticida. Time su stvoreni uslovi za brzu detekciju i identifikaciju izvora zagađenja. Istovremeno, nije nevažno ni to što su senzori koji mere ove parametre tehnički dostupni, pouzdani i, što je najbitnije, kompatibilni sa IoT (internet of things) sistemima kojima su opremljene pametne plutajuće bove i dronovi.
– Za implementaciju pilot sistema odabran je Dunav, s obzirom na gusto naseljeno okruženje i ugrožen ekološki status reke. Naravno, sistem je moguće koristiti na bilo kojoj drugoj reci, jezeru, vodozahvatu... – ističe dr Vukobratović. – Zapravo, potencijalne primene ovakvog sistema su brojne, jer postoje i javni i komercijalni entiteti kojima bi on bio od velike koristi, kao što su, na primer, ribnjaci. Mi smo čak uvereni u to da bi za neku mini-verziju ovakvog sistema sa pratećom mobilnom aplikacijom mogli da budu zainteresovani i profesionalni rečni alasi, pa čak i sportski ribolovci, jer bi mogli da u realnom vremenu dobiju informaciju o tome kakav je kvalitet vode baš na toj lokaciji na kojoj love ribu. Još jedna od važnih primena ogleda se upravo u toj mogućnosti da sistem možete postaviti bilo gde i da u nekim kritičnim trenucima možete da imate pristup ključnim podacima. Primer toga su brojni kanali u Vojvodini koji tokom različitih delova sezone mogu da imaju veću ili manju količinu vode. Ako imate mogućnost da sa lakoćom na različitim lokacijama uradite seriju merenja, tada se na vreme može ustanoviti da se, recimo, u nekom kanalu smanjio nivo rastvorenog kiseonika i da se na temelju toga adekvatno reaguje, recimo dizanjem ustava i povećanjem dotoka, te tako spreči pomor ribe.
Miroslav Stajić