Παρακολούθηση λειτουργίας και ανίχνευση δυσλειτουργιών σε δίκτυα ύδρευσης με χρήση πιθανοτικών μεθόδων
Loading...
Date
2025-06-06
Authors
Περδίος, Αναστάσιος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Στη παρούσα διδακτορική διατριβή αναπτύχθηκε μεθοδολογικό πλαίσιο, βασιζόμενο σε πιθανοτικές μεθόδους, το οποίο χρησιμοποιείται για την παρακολούθηση του επίπεδου λειτουργίας τόσο των επιμέρους εγκαταστάσεων του δικτύου προσαγωγής (εξωτερικού υδραγωγείου) του Δήμου Πατρέων, όσο και των μειωτών πίεσης (PRVs) στις εισόδους των επιμέρους ζωνών του δικτύου διανομής (εσωτερικού υδραγωγείου) του Δήμου.
Συνολικά αναπτύχθηκαν 9 αλγόριθμοι, η εφαρμογή των οποίων καθιστά εφικτή την αποτίμηση του επιπέδου λειτουργίας των υποδομών του δικτύου και την έκδοση ειδοποιήσεων για πιθανές δυσλειτουργίες (alerts), μέσω στατιστικής ανάλυσης της συλλεγόμενης πληροφορίας. Η τελευταία αφορά ενδεδειγμένες παραμέτρους λειτουργίας των επιμέρους εγκαταστάσεων (δηλ. υδρευτικές γεωτρήσεις, αντλιοστάσια, δεξαμενές/πιεζοθραυστικά φρεάτια, και αγωγοί προσαγωγής). Ειδικότερα, το σύνολο των 9 αλγόριθμων περιλαμβάνει:
-1 αλγόριθμο για τον έλεγχο πληρότητας και αποκατάστασης συνέχειας χρονοσειρών.
-2 αλγόριθμους για τον υπολογισμό του συντελεστή απόδοσης υδρευτικών γεωτρήσεων και αντλιοστασίων.
-2 αλγόριθμους για τον υπολογισμό της παροχής διαρροών σε αγωγούς προσαγωγής και δεξαμενές.
-2 αλγόριθμους για την ανίχνευση απότομων και σταδιακών αλλαγών στις εκτιμώμενες χρονοσειρές των λειτουργικών παραμέτρων των εγκαταστάσεων ενδιαφέροντος.
-2 αλγόριθμους για την ανίχνευση και την κατηγοριοποίηση των δυσλειτουργιών σε μειωτές πίεσης (PRV).
Mέσω του αλγόριθμου ελέγχου πληρότητας και αποκατάστασης συνέχειας χρονοσειρών επιτυγχάνεται η επίλυση ζητημάτων που αφορούν στην πρωτογενή πληροφορία, όπως ελλειπούσες τιμές, διπλοεγγραφές (για την ίδια χρονική στιγμή), και η ύπαρξη αρνητικών ή/και μηδενικών τιμών στις χρονοσειρές των παραμέτρων λειτουργίας των επιμέρους εγκαταστάσεων.
Οι δυο αλγόριθμοι που αναπτύχθηκαν για τον υπολογισμό του συντελεστή απόδοσης των υδρευτικών γεωτρήσεων και των αντλιοστασίων, επιτρέπουν την αποτίμηση της υφιστάμενης κατάστασης των αντλητικών συστημάτων των συγκεκριμένων εγκαταστάσεων και την παρακολούθηση του επιπέδου λειτουργίας του μετρητικού εξοπλισμού. Επιπροσθέτως, με την εφαρμογή των αλγόριθμων εκτίμησης απωλειών σε δεξαμενές/πιεζοθραυστικά φρεάτια και αγωγούς προσαγωγής, καθίσταται δυνατή η ανίχνευση απωλειών νερού και ο εντοπισμός ζητημάτων βαθμονόμησης των μετρητικών διατάξεων.
Στο πλαίσιο της σφαιρικότερης αποτίμησης του πραγματικού επιπέδου λειτουργίας των εγκαταστάσεων και με γνώμονα την αποφυγή εσφαλμένων ειδοποιήσεων (alerts) από δυσλειτουργίες του μετρητικού εξοπλισμού, αναπτύχθηκαν δυο αλγόριθμοι, οι οποίοι μέσω κατάλληλων στατιστικών ελέγχων επιτρέπουν την ανίχνευση απότομων και σταδιακών μεταβολών στις χρονοσειρές των λειτουργικών παραμέτρων (δηλ. χρονοσειρές συντελεστών απόδοσης και παροχών απωλειών ύδατος, βλέπε παραπάνω) των υπό παρακολούθηση εγκαταστάσεων.
Όσον αφορά στους μειωτές πίεσης (PRVs), αναπτύχθηκαν δυο αλγόριθμοι βασιζόμενοι σε πιθανοτικές μεθόδους, μέσω των οποίων επιτυγχάνεται ο εντοπισμός σοβαρών δυσλειτουργιών και η κατηγοριοποίηση αυτών, ώστε να καθίσταται εφικτή η αναγνώριση των αιτιών που προξενούν τις παρατηρούμενες δυσλειτουργίες.
Η πλειονότητα των αλγόριθμων ενσωματώθηκε στην επιχειρησιακή πλατφόρμα «PerManeNt», η οποία υλοποιήθηκε στο πλαίσιο της Δράσης ΕΡΕΥΝΩ – ΔΗΜΙΟΥΡΓΩ – ΚΑΙΝΟΤΟΜΩ και συγχρηματοδοτήθηκε από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης (ΕΤΠΑ) της Ευρωπαϊκής Ένωσης και εθνικούς πόρους μέσω του Ε.Π. Ανταγωνιστικότητα, Επιχειρηματικότητα & Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ) (κωδικός έργου: T2ΕΔΚ-04177). Αντικείμενο του έργου αποτέλεσε η παρακολούθηση της λειτουργίας, ο επιχειρησιακός έλεγχος, και η αειφόρος ενεργειακή διαχείριση δικτύων ύδρευσης, μέσω αναπτύξεως ολοκληρωμένης πλατφόρμας ευφυών εφαρμογών, η οποία εφαρμόζεται σε επιμέρους τμήματα/εγκαταστάσεις του δικτύου προσαγωγής της Πάτρας με Διαχειριστή την Δημοτική Επιχείρηση Ύδρευσης και Αποχέτευσης Πάτρας (ΔΕΥΑΠ).
Η εφαρμογή των προαναφερθέντων αλγόριθμων σε πραγματικά δεδομένα πιστοποίησε εμπράκτως την αποτελεσματικότητα και την ακρίβεια αυτών, καθώς στο
σύνολο των περιπτώσεων αποτυπώθηκε επιτυχώς το επίπεδο λειτουργίας της εκάστοτε εγκατάστασης και του μετρητικού εξοπλισμού, ενώ σε συγκεκριμένες περιπτώσεις εντοπίστηκαν δυσλειτουργίες των οποίων η μετέπειτα επιδιόρθωση απέφερε σημαντικά οικονομικά και περιβαλλοντικά οφέλη.
Ειδικότερα, εντοπίστηκαν μειωμένες τιμές στους συντελεστές απόδοσης υδρευτικής γεώτρησης και αντλιοστασίου, μέσω των οποίων ποσοτικοποιήθηκε το χαμηλό επίπεδο λειτουργίας των ανωτέρω υποδομών, το οποίο συνεπάγεται αυξημένο λειτουργικό κόστος. Επίσης, στο κομμάτι των δεξαμενών και των αγωγών προσαγωγής διαπιστώθηκαν ζητήματα βαθμονόμησης των μετρητικών διατάξεων και ανιχνεύθηκαν σημαντικές απώλειες νερού, οι οποίες μεγεθύνουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα του δικτύου προσαγωγής. Επιπλέον, μέσω της εφαρμογής του αλγόριθμου εντοπισμού δυσλειτουργιών σε μειωτές πίεσης, ανιχνεύθηκαν επιτυχώς σοβαρές δυσλειτουργίες του μειωτή πίεσης σε υφιστάμενη ζώνη διαχείρισης πίεσης του δικτύου διανομής, τουλάχιστον 2 ημέρες νωρίτερα από την ημερομηνία επισκευής της βλάβης.
Description
Keywords
Δίκτυα ύδρευσης, Παρακολούθηση επιπέδου λειτουργίας, Ανίχνευση δυσλειτουργιών, Απώλειες νερού