Nhiệt độ mùa hè ở miền Bắc Bồ Đào Nha ngày càng thường xuyên vượt ngưỡng 38°C đang đẩy hệ thống cấp nước đến giới hạn. Khi các bể chứa xuống thấp, chi phí bơm tăng vọt, áp lực suy giảm, đe dọa khả năng cấp nước liên tục cho cả các thành phố lớn lẫn các thị trấn nông thôn xa xôi. Trong bối cảnh đó, công ty cấp thoát nước công Águas do Norte – đơn vị phục vụ gần 2 triệu dân tại 63 đô thị – đã lựa chọn chuyển mình bằng mô hình thủy lực số, sử dụng bộ giải pháp OpenFlows Water của Bentley kết hợp cùng chuyên gia địa phương để tối ưu vận hành, lập kế hoạch đầu tư và chuẩn bị nền tảng chuyển đổi số sâu hơn.

Águas do Norte: Nhiệm vụ rộng, mạng lưới phức tạp

Águas do Norte đảm nhiệm một phạm vi công việc rất rộng. “Chúng tôi xử lý toàn bộ chuỗi: sản xuất nước sạch, xử lý, truyền dẫn đến khách hàng là các đô thị; và tại 8 cộng đồng, chúng tôi cung cấp trọn gói đến tận người dùng cuối,” ông Luís Nicolau, Giám đốc Quản lý Tài sản và Đầu tư, chia sẻ. “Đây là một hệ thống đa dạng, với thách thức hoàn toàn khác nhau tùy từng khu vực.”

Một số phân hệ phục vụ khu vực đô thị lớn với nhu cầu cao, ổn định hàng ngày. Một số khác cấp nước cho vùng nông thôn, nơi du lịch mùa hè làm nhu cầu tăng vọt theo mùa. Địa hình thay đổi liên tục, chi phí năng lượng biến động mạnh, và nhiều ràng buộc hạ tầng của từng đô thị đã tồn tại hàng chục năm. Điều này khiến việc đảm bảo áp lực, chất lượng và chi phí vận hành tối ưu không hề đơn giản.

Nicolau mong muốn có một cái nhìn hệ thống hơn: nắm rõ các ràng buộc, rủi ro, mức độ ưu tiên và xây dựng chiến lược đầu tư dài hạn gắn kết tất cả. Águas do Norte vốn đã sử dụng OpenFlows Water nội bộ, nhưng để khai thác hết tiềm năng, họ cần một đối tác chuyên sâu về mô hình thủy lực và tối ưu vận hành.

Đó là lúc H2OPT bước vào cuộc chơi, mang theo mục tiêu xây dựng một mô hình tổng thể cho toàn bộ mạng lưới – công cụ nền tảng để ra quyết định nhanh, chính xác và có cơ sở kỹ thuật rõ ràng.

Hợp tác với H2OPT: Bắt đầu từ dữ liệu và thực tế vận hành

H2OPT tận dụng kinh nghiệm của NORAQUA – một đơn vị tư vấn kỹ thuật xây dựng – để triển khai các giải pháp chú trọng bền vững và hiệu quả trong toàn bộ vòng đời đô thị của nước. Trong gói thầu công khai, H2OPT đã được lựa chọn để xây dựng mô hình cho hơn 25 phân hệ của Águas do Norte bằng phần mềm Bentley.

“Các hệ thống rất khác nhau về quy mô và hành vi,” kỹ sư công trình và cấp nước Miguel Marques của H2OPT giải thích. “Với các hệ thống lớn, thách thức chính là tối ưu chi phí năng lượng theo các khung giờ biểu giá điện. Với hệ thống nhỏ hơn, ưu tiên số một là đảm bảo duy trì cấp nước an toàn trong các đỉnh mùa hè. Mỗi phân hệ buộc phải có một cách tiếp cận riêng.”

Để mô hình phản ánh đúng thực tế, nhóm H2OPT làm việc sát sao với các bộ phận của Águas do Norte: quản lý tài sản, vận hành, bảo trì, năng lượng. Sự phối hợp liên ngành này nhanh chóng trở thành chìa khóa của dự án.

“Chúng tôi kéo tất cả các bộ phận cùng ngồi lại,” Nicolau kể. “Bên vận hành nhìn thấy lợi ích ngay lập tức. Bên năng lượng cũng thấy rõ. Và rồi ai cũng muốn biết mô hình có thể giúp họ cụ thể như thế nào trong công việc hàng ngày. Đó là bước ngoặt lớn về nhận thức trong nội bộ.”

Lý do lựa chọn OpenFlows Water làm hạt nhân mô hình thủy lực

Với H2OPT, OpenFlows Water là lựa chọn hiển nhiên khi cân nhắc giữa độ linh hoạt kỹ thuật và khả năng ứng dụng trong thực tế vận hành. “Một trong những ưu điểm lớn nhất là chúng tôi có thể tạo, hiệu chỉnh và cập nhật mô hình rất nhanh,” Marques chia sẻ. “Chúng tôi đưa dữ liệu đo đạc thực tế vào, mô phỏng các kịch bản theo mùa và đánh giá hành vi hệ thống dưới nhiều ràng buộc khác nhau.”

Khả năng tương tác là điểm cộng then chốt, đặc biệt khi hệ thống cho phép tích hợp dữ liệu từ SCADA trong tương lai: từ điện áp, dòng điện đến trạng thái thiết bị theo thời gian thực. Với các đơn vị vận hành mạng lưới lớn, đây là điều kiện tiên quyết để tiến tới giám sát và điều khiển thông minh.

Águas do Norte đã quen với bộ giải pháp của Bentley nên không mất thời gian làm quen. “Chúng tôi đã rất hài lòng với phần mềm,” Nicolau nói. “Và chúng tôi tin rằng OpenFlows Water đáp ứng được chiến lược dài hạn của công ty.”

Từ một sáng kiến xây dựng mô hình, dự án dần trở thành bản thiết kế cho tối ưu vận hành và lập kế hoạch vốn thông minh. Dựa trên OpenFlows Water, nhóm dự án chung đã nhận diện hơn 225 giải pháp cải thiện thủy lực và điều chỉnh vận hành trên toàn mạng lưới Águas do Norte. Một phần là các can thiệp quy mô nhỏ nhưng mang lại hiệu quả rõ rệt: điều chỉnh van, tinh chỉnh vùng áp lực, cập nhật quy tắc điều khiển bơm. Phần khác là các hạng mục đầu tư lớn, với tổng giá trị trên 4 triệu EUR cho các dự án ưu tiên cao.

Tiến độ triển khai cũng rất đáng chú ý. “Tới nay, 52 hạng mục đã hoàn thành, 42 hạng mục khác đang trong quá trình thực hiện,” Nicolau cập nhật. “Chúng tôi đã nhìn thấy cải thiện trên diện rộng trong toàn công ty.”

Một chỉ số cụ thể, dễ đo lường nhất là chi phí năng lượng. Bằng cách tối ưu hóa vận hành tại khoảng 45% số trạm bơm, nhóm đã giúp Águas do Norte tiết kiệm khoảng 176.000 EUR chi phí điện, theo tính toán của Marques. “Đó là những kết quả thực, hoàn toàn đo được, xuất phát từ việc hiểu sâu hơn về thủy lực hệ thống,” ông nhấn mạnh.

Thay đổi tư duy: Mô hình không còn là bài toán một lần

Marques cho rằng giá trị lớn nhất của dự án không chỉ nằm ở các con số tiết kiệm hay danh sách hạng mục cải tạo, mà ở việc thay đổi cách Águas do Norte nhìn nhận vai trò của mô hình thủy lực. “Trước đây, nhiều đơn vị coi xây dựng mô hình là một nỗ lực làm một lần rồi thôi,” ông nói. “Dự án này đã chuyển tư duy sang coi mô hình là một quy trình liên tục.”

Với mô hình sống động, doanh nghiệp cấp nước có thể thử nghiệm phương án trên mô phỏng, triển khai ngoài thực địa, rồi ngay lập tức đánh giá tác động và điều chỉnh. Vòng lặp “thử – làm – hiệu chỉnh” này trở thành công cụ linh hoạt để tối ưu hóa liên tục, thay cho cách tiếp cận bị động dựa trên sự cố.

Cả H2OPT và Águas do Norte đều nhìn nhận đây mới chỉ là bước đầu của hành trình chuyển đổi số toàn diện. “Chúng tôi coi việc mô hình hóa hệ thống hiện nay là nền móng cho các giải pháp digital twin trong tương lai,” Nicolau chia sẻ. “Dữ liệu thời gian thực, phân tích dự báo, lập kế hoạch chủ động – đó là hướng đi mà chúng tôi hướng đến.”

Digital Twin và tầm nhìn vận hành chủ động

Khi nền tảng mô hình đã vững, bước tiếp theo hiển nhiên là kết nối nó với thế giới dữ liệu thời gian thực. Digital twin (bản sao số thời gian thực của hệ thống) sẽ cho phép Águas do Norte nhìn thấy tức thời hành vi của toàn mạng lưới, kiểm tra kịch bản ngay lập tức: từ kịch bản hạn hán kéo dài, sự cố nguồn cấp, đến biến động giá điện trên thị trường.

“Những công cụ này sẽ làm thay đổi căn bản cách các đơn vị cấp nước vận hành,” Marques dự đoán. “Chúng ta sẽ chuyển từ quản lý tài sản kiểu phản ứng – chờ hỏng rồi sửa – sang quản lý chủ động, thậm chí dự báo được sự cố trước khi xảy ra.”

Đối với những người làm trong ngành hạ tầng nước, điều này không chỉ liên quan đến hiệu suất vận hành mà còn là khả năng bảo vệ nguồn nước và dịch vụ thiết yếu trong bối cảnh biến đổi khí hậu, đô thị hóa nhanh và yêu cầu ngày càng cao từ cộng đồng sử dụng nước.

Chuẩn bị cho tương lai nóng hơn và khắt khe hơn

Công việc với Águas do Norte chưa dừng lại. Nicolau hiện tập trung vào việc triển khai nốt các hạng mục cải tạo còn lại, đồng thời phối hợp với bộ phận đổi mới sáng tạo của công ty để nghiên cứu các thế hệ hệ thống tiếp theo – nơi mô hình, SCADA, IoT, phân tích dự báo và lập kế hoạch vốn tích hợp thành một nền tảng thống nhất.

Ở phía H2OPT, Marques tiếp tục đồng hành cùng đội ngũ vận hành với vai trò hỗ trợ mô hình thủy lực, cập nhật mô hình khi mạng lưới thay đổi, các công trình mới đi vào hoạt động hay thách thức mới xuất hiện – từ sóng nhiệt kéo dài đến biến động nhu cầu đột biến.

“Điều khiến tôi hứng thú là công việc này cải thiện trực tiếp chất lượng sống của người dân,” Marques chia sẻ. “Nước sạch, ổn định là nhu cầu thiết yếu. Khi chúng ta giải quyết tốt các bài toán kỹ thuật, cộng đồng cảm nhận được ngay.”

Nicolau đồng tình: “Chúng tôi đang quản lý một dịch vụ hạ tầng trọng yếu cho hàng triệu người. Làm cho hệ thống này hiệu quả hơn, bền vững hơn và vững vàng trước tương lai nóng lên là một công việc có ý nghĩa thật sự – không chỉ về mặt kỹ thuật, mà còn về trách nhiệm với xã hội và môi trường.”

Nếu bạn đang quản lý hệ thống cấp thoát nước, cấp nước khu công nghiệp hay hạ tầng bơm – chứa – truyền dẫn tương tự Águas do Norte, đừng chờ tới khi sóng nhiệt và sự cố đặt hệ thống vào thế bị động. Đội ngũ MICAD có kinh nghiệm triển khai giải pháp số cho ngành hạ tầng, từ mô hình thủy lực, tối ưu trạm bơm đến nền tảng giám sát – phân tích thời gian thực. Hãy liên hệ với chúng tôi để được tư vấn lộ trình phù hợp cho mạng lưới của bạn, từ bước thí điểm đến mở rộng toàn hệ thống, thông qua đường dẫn: https://micad.vn/bao-gia/.