Przejdź do treści

Lista wynalazków

Prezentacja wynalazku

System ICT bezpieczeństwa miejskiego systemu zaopatrzenia w wodę z zastosowaniem algorytmów analizy systemowej

autorzy: Jan Studziński, Andrzej Ziółkowski

Miejski system zaopatrzenia w wodę ma dostarczać użytkownikom wodę pitną w wymaganej ilości, dobrej jakości, w sposób niezawodny i możliwie niedrogo. Spełnienie tych wymagań wymaga kompleksowego zarządzania przedsiębiorstwem wodociągowym z użyciem nowoczesnych technik telekomunikacyjnych i informatycznych oraz wyrafinowanych metod matematyki stosowanej i analizy systemowej. Kluczowe problemy związane z zarządzaniem miejską siecią wodociągową dotyczą energooszczędnego sterowania pompami, zapewnienia właściwych ciśnień w węzłach użytkowników sieci, redukcji awaryjności sieci oraz dostarczania wody o dobrej jakości. Szczególnie dwa ostatnie zadania są ważne, ponieważ zmniejszenie liczby awarii decyduje o redukcji strat wody i kosztów eksploatacji sieci a dbanie o dobrą jakość wody ma wpływ na stan zdrowia mieszkańców. W Centrum Zastosowań Informatyki w Inżynierii Środowiska w Instytucie Badań Systemowych PAN od kilku lat prowadzi się prace związane z rozwijaniem metod i algorytmów wspomagających kompleksowe zarządzanie miejskimi systemami zaopatrzenia w wodę. W rezultacie opracowano system ICT, który jest stopniowo rozwijany o nowe lub modyfikowane algorytmy, z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji. System ICT ma budowę modułową i składa się z systemu GIS, systemów monitoringu SCADA i AMR oraz z modułu obliczeniowego MOSKAN-W, zawierającego model hydrauliczny sieci wodociągowej i zbiór algorytmów optymalizacji, sterowania i zarządzania siecią wodociągową. Połączenie w ramach jednego systemu ICT i współdziałanie kilku modułów gromadzenia danych (GIS, SCDA, AMR) oraz wielu algorytmów obliczeniowych (MOSKAN-W) wyzwala efekt synergii umożliwiający systemowe i kompleksowe podejście do zadania zarządzania siecią wodociągową. System ma otwartą strukturę umożliwiającą dodawanie nowych algorytmów lub stosowanie systemu z różnymi konfiguracjami używanych algorytmów. W rezultacie uzyskuje się narzędzie, które można zastosować w przedsiębiorstwach wodociągowych o różnej skali złożoności i z różnymi problemami zarządzania. Ponieważ bezpieczeństwo miejskiego systemu zaopatrzenia w wodę związane jest przede wszystkim z zapewnieniem bezawaryjnej pracy systemu i utrzymaniem dobrej jakości wody, ostatnie prace w tym zakresie koncentrowały się na opracowywaniu algorytmów wykrywania i lokalizacji awarii, w tym tak zwanych wycieków ukrytych niewidocznych na powierzchni terenu, oraz algorytmów poprawy jakości wody, zapewniających odpowiedni rozpływ wody w sieci i właściwe stężenie chloru w możliwie największej ilości wody dostarczanej mieszkańcom. W opracowanych algorytmach stosuje się metody sieci neuronowych, wielokryterialnej optymalizacji genetycznej i zbirów rozmytych. Opracowywane algorytmy testuje się na przykładowych modelach miejskich sieci wodociągowych a także są realizowane wdrożenia w krajowych przedsiębiorstwach wodociągowych. System ICT z modułami GIS, SCADA, AMR i modułem MOSKAN-W z prezentowanymi algorytmami wykrywania awarii i poprawy jakości wody umożliwia: generowanie mapy numerycznej sieci wodociągowej, śledzenie i ocenę stanu pracy sieci, wykonywanie obliczeń hydraulicznych dla zadawanych scenariuszy sterowania projektowania sieci lub sterowania siecią, wykrywanie i lokalizację awarii i ukrytych wycieków wody, obliczanie rozkładów wieku wody i stężenia chloru w sieci wodociągowej, regulację prędkości przepływów w przewodach wodociągowych sieci w celu stabilizacji jakości wody, sterowanie stężeniem chloru w sieci zgodnie z wymaganymi wartościami stężenia w węzłach użytkowników sieci. Zalety innowacyjne systemu ICT, to: integracja w ramach jednolitego systemu informatycznego licznych modułów i programów realizujących zróżnicowane zadania sterowania i zarządzania siecią wodociągową, otwarta budowa modułowa systemu umożliwiająca jego łatwą rozbudowę o nowe programy lub jego prostą redukcję w przypadku stosowania w przedsiębiorstwie z ograniczoną liczbą zadań zarządzania, zastosowanie do celów zarządzania siecią wodociągowa nowoczesnych metod analizy systemowej dotyczących modelowania matematycznego, optymalizacji i sterowania. Zastosowanie systemu w praktyce eksploatacyjnej przedsiębiorstwa wodociągowego pozwoli na: komputerowe wsparcie procesu planowania inwestycji, projektowania oraz wykonywania zaawansowanych analiz techniczno-ekonomicznych i operacyjnych, zmniejszenia strat wody w wyniku szybkiego wykrywania i lokalizacji ukrytych wycieków oraz kradzieży wody, i w rezultacie zmniejszenia kosztów eksploatacji sieci wodociągowej, poprawę lub zapewnienie dobrej jakości wody możliwie największej liczbie jej odbiorców poprzez sterowanie rozpływem wody w sieci wodociągowej i optymalne sterowanie dawkowaniem chloru, przy równoczesnej redukcji jego zużycia, co ma również korzystny wpływ na koszty eksploatacyjne sieci.

Poster

IT

Medal


Platynowy Medal

Ochrona własności intelektualnej

Know how

poziom gotowości technologicznej

TRL 7-8 skala przemysłowa

Polski
English
Facebook
youtube