Digital twins worden al op grote schaal gebruikt in geavanceerde productiesystemen zoals autofabrieken. Ze vinden hun oorsprong mede in ’the Internet of Things’. Ons project werkt toe naar een vergelijkbaar digitaal systeem voor het Nederlandse waterbeheer. In dit geval is de physical twin het gemonitorde watersysteem van de waterschappen en de virtual twin een set van geïntegreerde rekenmodellen, (AI-)algoritmen, visualisatiesystemen en dashboards en de structuur die deze onderdelen verbindt. Een digital twin voor het waterbeheer betekent dus een verdere integratie en gebruik van data, modellen, workflows en de implementatie daarvan in de complexe, operationele structuren van de waterschappen. Het beoogde eindproduct is een digital twin-framework dat als blauwdruk kan dienen voor digital twins voor alle Nederlandse waterschappen.
De uitdaging: naar een digital twin
De omgeving waarin wij een digital twin bouwen is uitdagend. Ten eerste zijn waterschappen complexe organisaties met verschillende, grotendeels onafhankelijk opererende afdelingen. Ten tweede is de fysieke wereld die zij beheren - het netwerk van sloten, rivieren, diepere ondergrond en bodem - heterogeen. Veel gegevens, zoals bodemtype en ecologie van het water, zijn niet exact op elk moment bekend of meetbaar. In tegendeel, we weten meer niet dan wel. Ten derde werkt het waterschap samen met andere belanghebbenden binnen hun gebied zoals natuurbeheerders, boeren en gemeenten. Het doel is om stappen te zetten naar een operationele digital twin. Daartoe verkent het project manieren waarop een digital twin kan bijdragen aan moderne waterbeheeroplossingen voor drie onderwerpen: waterzuiveringsinstallaties, waterkwaliteit en droogte.
Hoe dicht de digital twin voor het waterbeheer het niveau van functionaliteit van een digital twin van de autofabriek zal benaderen verschilt per onderwerp. Bij zuiveringsinstallaties worden AI-algoritmen al algemeen gebruikt, terwijl het modelleren en voorspellen van waterkwaliteit en de koppeling met besluitvorming vooral offline gebeurt. Daarom is het haalbare digital twin-niveau beperkter voor de laatste dan voor de eerste. De verschillende onderwerpen worden tenslotte geïntegreerd binnen één digital twin- raamwerk. Dit moet toepasbaar zijn voor waterschappen in heel Nederland. Uiteindelijk zijn de technologische oplossingen waarschijnlijk niet de grootste uitdaging. Daarom gaat binnen dit project veel aandacht uit naar het implementeren van dit systeem binnen de operationele, organisatorische en beleidsmatige structuren van de Nederlandse waterschappen.