Thursday, October 22, 2020
More

    เดินเครื่องพิสูจน์ระบบ AI ใน คบ.ท่อทองแดง เพิ่มประสิทธิภาพการจัดการน้ำชลประทานแห่งแรก

    แผนงานยุทธศาสตร์เป้าหมาย (Spearhead) ด้านสังคมแผนงานการบริหารจัดการน้ำเผยว่าการที่ปริมาณน้ำต้นทุนในเขื่อนที่เริ่มลดน้อยลงจากภาวะความแปรปรวนของสภาพภูมิอากาศสวนทางกับปริมาณความต้องการใช้น้ำที่เพิ่มสูงขึ้นตามความเจริญเติบโตของเมืองและจำนวนประชากรที่ขยายตัวเพิ่มมากขึ้นแนวโน้มจึงเสี่ยงต่อการขาดแคลนน้ำได้

    โดยเฉพาะลุ่มเจ้าพระยา ดังนั้นนอกจากทุกภาคส่วนจะต้องช่วยกันใช้น้ำอย่างประหยัดแล้ว การพัฒนาเทคโนโลยีเข้ามาใช้เป็นเครื่องมือในการบริหารจัดการน้ำจึงเป็นสิ่งจำเป็นอย่างยิ่ง

    แนวทางการบริหารจัดการน้ำของศูนย์วิจัยวิศวกรรมน้ำ


    ผศ.ดร.ภาณุวัฒน์ ปิ่นทอง ศูนย์วิจัยวิศวกรรมน้ำ และโครงสร้างพื้นฐาน มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าพระนครเหนือ (มจพ.) ในฐานะหัวหน้าโครงการเพิ่มประสิทธิภาพระบบปฏิบัติการบริหารจัดการน้ำเกษตรกรรมเพื่อลดปริมาณการใช้น้ำเกษตรกรรมและการใช้น้ำต้นทุนที่เหมาะสมกล่าวว่า

    ปัญหาส่วนใหญ่เกิดจากการใช้น้ำที่ไม่สัมพันธ์กัน มีการใช้น้ำต้นทุนเกินความจำเป็นไปมาก ทำให้การประหยัดและการบริหารจัดการน้ำเป็นเรื่องยาก งานวิจัยนี้จึงทำการศึกษาพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อมารองรับการใช้น้ำอย่างประหยัด โดยมุ่งเน้นการประหยัดน้ำต้นทุน และการประหยัดน้ำได้ต้องส่งน้ำตามจริง โดยใช้ระบบ IoT และ AI เข้ามาช่วย

    เพราะเป้าหมายหลักคือ ทำอย่างไรจะเพิ่มประสิทธิภาพการจัดการน้ำในลุ่มเจ้าพระยา และการจะทำให้การใช้น้ำอย่างประหยัดในพื้นที่ทั้งลุ่มน้ำเกิดขึ้นได้ จะต้องเกิดจากความสำเร็จจากพื้นที่เล็ก ๆ ก่อน งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นไปที่ทำอย่างไร ให้การใช้น้ำของโครงการส่งน้ำชลประทานสามารถประหยัดได้ เพราะถ้าโครงการชลประทานหนึ่งประหยัดได้ก็จะนำไปสู่การประหยัดทั้งลุ่มน้ำเจ้าพระยา

    คบ.ท่อทองแดง เดินเครื่องพิสูจน์ระบบอัจฉริยะ เพิ่มประสิทธิภาพการจัดการน้ำชลประทานแห่งแรกของไทย

    โครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาท่อทองแดง (คบ.ท่อทองแดง) สำนักงานชลประทานที่ 4 จังหวัดกำแพงเพชร จึงเป็นโครงการที่ถูกเลือกให้เป็นพื้นที่ศึกษาวิจัยในฐานะโครงการนำร่องท่อทองแดงโมเดลภายใต้แผนงานยุทธศาสตร์เป้าหมาย (Spearhead) ด้านสังคมแผนการบริหารจัดการน้ำ ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานการวิจัยแห่งชาติ (วช.) และสำนักงานคณะกรรมการส่งเสริมวิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (สกสว.)

    เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำในเขื่อน หรือการลดการใช้น้ำลงอย่างน้อย 15%

    เนื่องจากเป็นคบ.ท่อทองแดงเป็นโครงการเก่า มีระบบส่งน้ำเป็นคลองธรรมชาติ เกิดการสูญเสียน้ำมาก ทำอย่างไรจะลดความสูญเสียลง และกำลังเจ้าหน้าที่ปฏิบัติงานมีน้อย จึงเลือกใช้เทคโนโลยีที่มีในปัจจุบัน เช่น IoT และ AI มาผนวกกับแบบจำลองคณิตศาสตร์ เพื่อพัฒนาเป็นเครื่องมือที่ช่วยปฏิบัติการได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งจะสามารถมอนิเตอร์และตรวจวัดสถานภาพความชื้นในดินและระดับน้ำแบบ Real Time ที่จะนำมาประมวลผลในแบบจำลอง นำไปสู่การวางแผนการจัดสรรน้ำให้ตรงกับความต้องการของเกษตรกร

    การพัฒนาเซ็นเซอร์วัดความสมบูรณ์ของน้ำหรือความชุ่มชื้นที่มีอยู่ในดิน

    ผศ.ดร.ภาณุวัฒน์ กล่าวว่าในการประหยัดน้ำของเกษตรกรรมนั้นไม่สามารถทำได้โดยตรง ไม่เหมือนกับการประหยัดของภาคอุตสาหกรรมและภาคชุมชนหรือครัวเรือน ดังนั้นการใช้เทคโนโลยีจะช่วยลดความขัดแย้งของเกษตรกรในพื้นที่ตั้งแต่ต้นน้ำ ถึงปลายน้ำ และการส่งน้ำตรงตามความต้องการใช้น้ำหรือการที่เกษตรกรได้รับน้ำทันเวลาที่ต้องการจะทำให้เกิดการประหยัดน้ำได้

    โครงการนี้จึงได้พัฒนาเซ็นเซอร์หรือเครื่องวัดความชื้นในดินเพื่อเป็นตัวแทนของภาพในพื้นที่ว่าพื้นที่เกษตรกรรมนั้นมีความต้องการน้ำแล้วหรือยังตัวเซ็นเซอร์นี้เป็นดัชนีในการบ่งชี้ความสมบูรณ์ของน้ำหรือความชุ่มชื้นที่มีอยู่ในดินขณะเดียวกันเซ็นเซอร์หรือเครื่องวัดระดับน้ำในคลองเป็นตัวแทนที่จะบอกได้ถึงว่าน้ำที่ส่งไปถึงพื้นที่เกษตรกรรมหรือยัง

    และใช้แบบจำลองคณิตศาสตร์เป็นตัวกำหนดการคำนวน ทำให้สามารถวางแผนล่วงหน้าได้ว่าในสัปดาห์ข้างหน้าหรือเจ็ดวันข้างหน้า เกษตรกรวางแผนเพาะปลูกไว้แล้วจำนวนกี่ไร่ และในแต่ละกลุ่มผู้ใช้น้ำแต่ละโซนมีความต้องการน้ำเท่าไหร่

    แบบจำลองคณิตศาสตร์ก็คำนวณได้ว่าปริมาณน้ำที่ต้องส่งไปเท่าไหร่ และส่งถึงไปตามที่คาดการณ์หรือยัง

    โดยเซ็นเซอร์วัดระดับน้ำที่เป็นแบบเรียลไทม์จะเป็นตัวตอบว่าเมื่อส่งน้ำไปแล้ว

    น้ำไปอยู่ในพื้นที่เพียงพอในการเพาะปลูกหรือไม่ หากเซ็นเซอร์ความชื้นบอกว่าความชุ่มชื้นในดินเริ่มแห้งก็จะเข้าไปสู่การคำนวณรอบเวรการจัดส่งน้ำต่อไป ซึ่งจะช่วยการปฏิบัติหน้าที่ของเจ้าหน้าที่ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น และจากผลการดำเนินงานหลังการสืบย้อนหลังลงในแบบจำลอง 2 ปีที่ผ่านมา พบว่าในฤดูฝนสามารถประหยัดได้ถึง 20% หรือประมาณ 80 ล้าน ลบ.เมตรที่ประหยัดได้

    ระบบ AI ที่เปรียบเหมือนตา แขน ขา และสมอง ในคบ.ท่อทองแดง

    นายสมเกียรติ อุปการะ หัวหน้าฝ่ายวิศวกรรม คบ.ท่อทองแดง กล่าวว่าเครื่องมือและเทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเป็นประโยชน์ในการบริหารจัดการน้ำอย่างมาก เพราะทำให้ติดตาม และประมวลสถานการณ์น้ำได้ นอกจากทำให้รู้ว่าน้ำที่ปล่อยไปจะถึงพื้นที่เป้าหมายภายในกี่ชั่วโมง ยังมีการแจ้งเตือนกรณีที่ระดับน้ำในจุดเป้าหมายไม่เป็นไปตามที่คาดไว้ ทำให้เราสามารถแก้ไขสถานการณ์ได้ทันท่วงที โดยเครื่องมือดังกล่าว ประกอบด้วย

    เซ็นเซอร์หรือเครื่องมือวัดความชื้นในดินและเครื่องวัดระดับน้ำ เปรียบเสมือนตาทำให้มองเห็น และรับรู้สถานการณ์น้ำในพื้นที่กว่า 500,000 ไร่ผ่านจอคอมพิวเตอร์แทนการส่งเจ้าหน้าที่ลงตระเวนในพื้นที่

    ระบบเปิดปิดบานประตูอัตโนมัติ เปรียบเสมือนแขนขาช่วยให้สามารถควบคุมสั่งการเปิดปิดประตูระบายน้ำได้ทันทีตลอด 24 ชั่วโมง เนื่องจาก คบ.ท่อทองแดงเป็นฝายตัวแรกที่ตั้งอยู่ท้ายเขื่อนภูมิพล ซึ่งเขื่อนจะมีการระบายน้ำเปิดปิดเป็นช่วง

    ทำให้ระดับน้ำของแม่น้ำปิงตั้งแต่ท้ายเขื่อนภูมิพลจนถึง คบ.ท่อทองแดงมีการขึ้นลงค่อนข้างมาก การรู้ระดับน้ำ และช่วงเวลาขึ้นลงของน้ำ ทำให้เราเลือกใช้โอกาสในการปิดเปิดบานประตูได้อย่างคุ้มค่าและไม่ส่งผลกระทบทั้งท้ายน้ำและเหนือน้ำ

    รวมทั้งสามารถพยากรณ์น้ำได้ด้วย เพราะเราสามารถเห็นความเปลี่ยนแปลงของสถานการณ์น้ำแบบเรียลไทม์ แม้จะเปิดบานประตูเท่าเดิม แต่ถ้าระดับน้ำขยับเพิ่มขึ้น เป็นการบอกว่ามีปริมาณน้ำท่วมหรือ Side Flow ไหลเข้ามาเติมทำให้ประเมินการระบายน้ำเพิ่มได้ การที่เราสามารถมอนิเตอร์ปริมาณน้ำ Side Flow จากเครื่องมือนี้ จะทำให้สามารถรู้ช่วงเวลาที่น้ำ Side Flow ไหลเข้ามาเสริมและสามารถวางแผนการระบายน้ำเพื่อช่วยเหลือเกษตรกรในพื้นที่ได้ดีขึ้นทำให้การใช้น้ำเป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น

    โปรแกรมหรือแอปพลิเคชัน เปรียบเป็นสมองหรือที่ปรึกษาอย่างดี โดยเราสามารถใส่ข้อมูลขนาดพื้นที่ ชนิดพืชที่ปลูก สถิติน้ำฝน และการคาดการณ์ต่าง ๆ โดยที่ AI สามารถคำนวณออกมาให้เราได้ ตั้งแต่การวางแผนการเพาะปลูกจริงในระหว่างการส่งน้ำ และใช้ข้อมูลเหล่านี้มาประเมินผลและปรับแก้ความถูกต้องให้ดีขึ้นในฤดูกาลหน้า

    อย่างไรก็ตาม เพื่อให้เครื่องมือนี้ใช้งานได้อย่างเต็มรูปแบบ จึงขยายการทดสอบให้เต็ม 1 รอบฤดูกาลผลิตตลอดทั้งฤดูฝนและฤดูแล้ง โดยจะมีการประชุมติดตามผลการดำเนินงานร่วมกันระหว่างเจ้าหน้าที่กลุ่มผู้ใช้น้ำ และนักวิจัย ในทุกวันอังคาร ด้วยความหวังว่าจะมีน้ำต้นทุนเพียงพอในปี 2564

    พื้นที่รับผิดชอบของ คบ.ท่อทองแดง สำนักงานชลประทานที่ 4

    สำหรับโครงการส่งน้ำและบำรุงรักษาท่อทองแดง (คบ.ท่อทองแดง) สำนักงานชลประทานที่ 4 กรมชลประทาน ตำบลหนองปลิง อำเภอเมือง จังหวัดกำแพงเพชร มีพี้นที่รับผิดชอบมากที่สุดในประเทศไทย คือกว่า 550,688 ไร่ ครอบคลุมพื้นที่ 6 อำเภอ ได้แก่ 4 อำเภอในจังหวัดกำแพงเพชร และ 2 อำเภอในจังหวัดสุโขทัย และยังมีพื้นที่รับน้ำนอกเขตชลประทานอีกประมาณเกือบ 200,000 ไร่

    ในบางส่วนของพื้นที่จ.พิษณุโลก จ.พิจิตร และจ.สุโขทัย โดยมีแหล่งน้ำต้นทุนจากเขื่อนภูมิพล เนื่องจากคลองชลประทานมีความยาวมากถึง 80-90 .. และกระจายออกเป็น 3-4 สาย ทำให้การส่งน้ำให้ถึงปลายคลองใช้เวลา 3 สัปดาห์ หรือประมาณ 20 วัน โดยในช่วงฤดูฝนจะส่งน้ำแบบต่อเนื่องไปทุกคลอง เนื่องจากหากส่งเป็นรอบเวรน้ำจะไม่ทันรอบการใช้งาน อีกทั้งการส่งน้ำเป็นรอบเวรไปยังพื้นที่เป้าหมายยังเสี่ยงต่อการได้รับผลกระทบ

    ซึ่งบ่อยครั้งนำไปสู่การขัดแย้งในพื้นที่ ดังนั้น เครื่องมือและเทคโนโลยีใหม่ ๆ จึงเป็นตัวช่วยสำคัญที่ทำให้การปฏิบัติงานของเจ้าหน้าที่ที่มีอยู่จำกัด สามารถลดภารกิจเชิงรับ เพิ่มภารกิจเชิงรุก แม้ว่าปริมาณฝนในปีหน้าอาจจะไม่ได้เพิ่มขึ้น น้ำต้นทุนในเขื่อนไม่เพิ่มขึ้น แต่ความพยายามรู้สถานการณ์เพื่อจะส่งน้ำไปให้กับเกษตรกรผู้ใช้น้ำโดยไม่ให้เหลือทิ้ง การเพาะปลูกได้รับผลผลิตเต็มเม็ดเต็มหน่วยเหมือนเดิม คือเป้าหมายหลักของการวิจัย และท่อทองแดงโมเดลนี้ จะเป็นต้นแบบขยายผลไปยังพื้นที่ลุ่มน้ำน่านและพื้นที่ลุ่มน้ำยมต่อไป