År 1900, bara 15 % av världens befolkning bodde i städer. Nu är andelen över 50%, vilket är mycket folk. Faktiskt, det betyder att cirka 4 miljarder människor är beroende av urban infrastruktur för att hålla dem varma, mobil och ren.

Teknik hjälper såklart till med detta. Digitala sensorer, smarta telefoner och smarta hushållsapparater möjliggör en ny typ av förståelse mellan medborgare och stadstjänstemän. I denna så kallade "smarta stad", informations- och kommunikationsteknik (IKT) och internet of things (IoT) används för att förbättra stadslivet. Smarta städer är en viktig del för att uppnå FN:s mål att göra stadsmiljöer "inkluderande, säker, motståndskraftig och hållbar".

Vatteninfrastruktur förbises ofta när smarta städer övervägs eller diskuteras. Detta verkar konstigt när vattentjänster är så avgörande för människors hälsa och välbefinnande. Men vatten ses ofta som en "osynlig nytta" som tas för givet. Branschen har också varit långsam med att utnyttja kraften i ny teknik.

En sak är dock säker - vatten bör vara en nyckelelement i smart city -konceptet. Och det finns två viktiga sätt på vilka smarta vattentekniker snart kommer till en stad nära dig.

Smarta vattenmätare

Smarta mätare används redan i stor utsträckning för att hantera efterfrågan på inhemsk energi. Men det finns också solida bevis för att samma typ av mätare dramatiskt skulle kunna begränsa hushållsvattenanvändningen. Vattenindustrins användning av hushållsmätning ligger efter energisektorn, men detta förändras. Vattenföretag i Storbritannien står inför begränsningar i tillgänglighet och ökad efterfrågan.

Thames Water till exempel, Storbritanniens största vattenföretag, skulle möta en försörjningsbrist på 133 miljoner liter per dag år 2020 (tillräckligt med vatten för att försörja staden Liverpool under 24 timmar) eller till och med 414 miljoner liter per dag år 2040 (tillräckligt för Newcastle, Sheffield och Liverpool tillsammans), om trenden för ökad efterfrågan fortsätter.

Som ett resultat har de påbörjat ett program för installation av smart mätare som kommer att se 414, 000 smarta vattenmätare installerade i London år 2020. År 2025 kommer de att hantera 35 miljarder timavläsningar varje år.

Att extrahera användbar information om vattenförbrukning från så stora mängder data är inte lätt. Ett system, iWIDGET syftar till att analysera användningsmönster för enskilda hushåll. Det ger sedan resultat, jämförelser och feedback, förse hushållen med information om deras vattenförbrukning. Den erbjuder mycket anpassade förslag på hur du kan minska användningen och få bättre valuta för pengarna.

Varningar för översvämning av avlopp

Ingen gillar att hamna i en översvämning – särskilt inte en översvämning från ett avlopp. Tillförlitlig information om sannolikheten, omfattningen och platsen för sådana översvämningar i en stad, är mycket värdefullt, men nuvarande detektionsmetoder kan vara långsamma och dyra.

Vår forskning visade användningen av ett alternativt tillvägagångssätt, RAPIDS (Radar Pluvial flooding Identification for Drainage System), som istället för att upptäcka, förutspår faktiskt översvämningar i avloppssystem. Den använder datormodeller för att bedöma mycket stora nätverk i realtid, och slå alarm om avloppsvatten. Resultatet av det arbetet, som tillämpades på tre områden i Storbritannien, visar mycket högre noggrannhet när det gäller att förutsäga översvämningar.

En blöt framtid

Smarta sensorer, artificiell intelligens, stora dataanalyser och molndatorer blir äntligen involverade i hanteringen av vattensystem i städer. Detta beror delvis på framväxten av nya vattenindustriledare utbildade i hydroinformatik – blanda big data med smarta tekniker för att leverera mer hållbara vattenlösningar. En ny disciplin, ett av dess mål är att ge medborgarna möjlighet att engagera sig i vattentjänst på individnivå.

Men för att hålla kranarna igång, hydroinformatikerna kommer att behöva hjälp. En ny ras av specialingenjörer och forskare krävs för att arbeta inom traditionellt separata discipliner och hantera världens vattenförsörjning. År 2045, uppskattningsvis 6 miljarder människor kommer att bo i städer. Det betyder en enorm mängd duschar som rinner, toalettspolning, och handfat fylls. Så under tiden, vi, och vattensystem, måste bli ännu smartare.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation. Läs originalartikeln.