Digital twin van rioolstelsels

Ondergronds
Riolering 
‹ Terug naar overzicht
Geplaatst op:
Gemeenten besteden jaarlijks 1,6 miljard euro aan beheer en onderhoud van rioolstelsels die gezamenlijk een nieuwwaarde hebben van zo’n 100 miljard euro. Kosten besparen op het beheer (en aanleg) zou kunnen met een digital twin.

In juli 2021 is het project Dynamic Digital Twin voor Riolering gestart en is een subsidie toegekend uit het innovatiebudget Digitale Overheid (ministerie van BZK). In het project ontwikkelen enkele gemeenten en bedrijven met initiatiefnemer Stichting Rioned een generiek 3D-rioleringsmodel op basis van de GWSW-standaard. Zo’n Digital Twin Riolering zal ingezet worden in diverse use cases en ook de beschikbare ruimte en complexiteit in de ondergrond zichtbaar en analyseerbaar maken.
Voor de beoogde Dynamic Digital Twin koppelen we een digitale 3D-weergave van de riolering aan operationele data, zoals actuele weerinformatie, onderhoudsprojecten, storingen en meldingen openbare ruimte. Zo’n digital twin kan een sleutelrol vervullen in het analyseren en simuleren van oplossingen voor (acute) knelpunten in het rioolstelsel en betere onderhoudsregimes, prestaties (KPI) en ontwerpscenario’s. Ook is het mogelijk in de toekomst de digital twin te voeden met gegevens die sensoren verzamelen. Dat is niet alleen nuttig voor tijdig onderhoud, maar ook voor het modelleren van uitbreidingen of aanpassingen.

Wat is een digital twin?

Een digital twin is een virtuele verbeelding van een product, object of systeem. Een virtuele tweeling is te gebruiken bij het ontwerp, de simulatie, de controle, de optimalisatie en het onderhoud. Digital twins worden gemaakt met dezelfde CAD en modelleer-software die ontwerpers en ingenieurs gebruiken tijdens de vroege stadia van de productontwikkeling. Het model is later ook geschikt voor andere stadia van de levenscyclus van een product, zoals inspectie en onderhoud. Als een fysieke asset sensoren bevat, kunnen die gegevens gedurende zijn levenscyclus worden opgenomen in de digital twin. Een digital twin sluit bijzonder goed aan op het werken met een Bouw Informatie Model (BIM). Niet alleen industriële partijen werken ermee; ook in de civiele techniek vindt ‘de tweeling’ steeds meer toepassing. In Nederland behoort Rijkswaterstaat tot de voorlopers op dit gebied. Van de nieuwe tunnel bijvoorbeeld die de A16 en A13 in Rotterdam Noord verbindt, is de Twin-16 beschikbaar (Land+Water heeft hier eerder over gepubliceerd). Tussen de combinatie van aannemers, Rijkswaterstaat en de omgeving ontstaat daarmee een betere afstemming.
Ander voorbeeld: Royal HaskoningDHV heeft voor de gemeente Amsterdam digital twins gemaakt van drie verkeerstunnels om het werk tijdens renovaties sneller te laten verlopen. De ‘tweeling’ wordt gebruikt om virtueel systemen te ontwikkelen en te testen. Bij aanleg en beheer is een digital twin ook te gebruiken als basis voor ‘augmented reality’. Daarnaast wordt de Digital Tunnel Twin gebruikt voor de training van de beheerders van de tunnels. Allerlei scenario’s zijn daarbij virtueel te simuleren, waardoor de trainingsperiode aanzienlijk is te verkorten. 

Integratie met GWSW

De eerste stap in het rioleringsproject was het creëren van een generieke koppeling tussen GWSW (GegevensWoordenboek Stedelijk Water; de open standaard voor rioleringsgegevens) en CityGML (internationale open standaard voor 3D-omgevingen). Daardoor kunnen alle gemeenten en waterschappen op eenduidige en soepele wijze vanuit hun rioleringsdata een (Dynamic) Digital Twin maken. Uploaden van een dataset naar de GWSW-server leidt automatisch tot een omzetting naar CityGML, wat het basisbestand is voor een 3D digital twin. Riolering is hiermee een stapsteen voor de rest van de (objecten in de) boven- en ondergrondse buitenruimte.
De stap van een 2D-model naar een 3D-model op basis van al beschikbare rioleringsdata is door de generieke CityGML converter eenvoudig en klein. De converter, die een solide basis biedt voor het project Dynamic Digital Twin, werd eind 2021 opgeleverd en is vrij te benutten.

Randvoorwaarden digital twin

Om ervoor te zorgen dat de digital twin voor alle gemeenten en waterschappen en hun partners interessant is, kent het innovatieproject twee belangrijke randvoorwaarden:

  • De toepassing wordt leveranciersonafhankelijk. Het GWSW vormt de basis voor de input voor de ‘digitale riolering’. Door koppeling tussen GWSW en CityGML kan iedereen eenduidig en soepel vanuit zijn rioleringsgegevens een digital twin maken. De generieke omzetting GWSW > CityGML is eind 2021 opgeleverd.
  • Gebruikers moeten gemeente-overstijgende analyses kunnen uitvoeren, zoals het zoeken naar verbanden tussen meldingen en een bepaald type riolering. Daarom passen we in dit project ook BOR-MELD toe, de uniforme registratiemethodiek voor meldingen openbare ruimte van CROW en Stichting Rioned.

Toepassingen (use cases)

De tweede stap in het innovatieproject is het verkennen van toepassingen van een digital twin riolering. Daartoe worden de volgende use cases uitgetoetst:

  • registratie en analyse van meldingen openbare ruimte;
  • afstemming in de ondergrond, ruimtebeslag voor nieuwe ontwikkelingen en clash detectie. Om analyses uit te voeren over mogelijkheden en knelpunten in de ondergrond voor de realisatie van de energietransitie (bijv. warmtenetten), klimaatadaptatie (ruimte voor bijv. bomen en infiltratievoorzieningen, hoe functioneren systemen in samenhang, leefbaarheid) en regie op/samenwerking in de ondergrond;
  • ontsluiting, analyse en beheer van (huis)aansluitleidingen;
  • wateroverlastsimulaties en systeemgedrag. In beeld brengen, verhelpen en voorkomen van toekomstige potentiële wateroverlastsituaties.

Gebruik van BOR-data in de PDOK, de Samenhangende Objectenregistratie (de doorontwikkeling van de huidige basisregistraties) en het Digitaal Stelsel Omgevingswet. Elk van de betrokkenen gemeenten Breda, Groningen, Rotterdam en Den Haag zal een use case adopteren en onderzoeken hoe digital twins daarin te gebruiken zijn.

Innovatiesubsidie

Het Ministerie van BZK heeft in juli 2021 een financiële bijdrage van € 125.000 op een totaalbudget van € 200.000 toegekend uit het Innovatiebudget Digitale Overheid 2021 om het Dynamic Digital Twin Riolering-project mogelijk te maken. Binnen het project Dynamic Digital Twin voor Riolering werken de volgende partijen samen: de gemeenten Groningen, Breda, Den Haag en Rotterdam, de bedrijven Future Insight en Nelen & Schuurmans en Stichting Rioned. Penvoerder van het project is Dries Jansma (gemeente Groningen). Nelen & Schuurmans is verantwoordelijk voor de dagelijkse projectorganisatie en draagt zorg voor de planning, agenda, verslagen en projectdocumentatie. Oplevering van de resultaten moet conform de subsidieregeling in september dit jaar plaatsvinden.

De rol van Stichting Rioned

Meerdere gemeenten hebben aangegeven de ontwikkelingen met grote belangstelling te willen volgen, maar uit praktisch oogpunt is gekozen voor vier gemeenten binnen het projectteam. Met Stichting Rioned als belangenorganisatie is verzekerd dat de ontwikkelingen en uitkomsten breed worden uitgedragen naar geïnteresseerde partijen. Daarnaast biedt de stichting zoals gezegd voor alle gemeenten en waterschappen op de GWSW-server de generieke omzetting van rioleringsdatasets naar CityGML.

Eric Oosterom is projectmanager bij Stichting Rioned.

Dit artikel is eerder gepubliceerd in Land+Water 4-2022. Nog geen abonnee? Klik hier!