WSPOMAGANIE ZARZ DZANIA MIEJSKIM PRZEDSI BIORSTWEM WODOCI GOWYM ZA POMOC INFORMACJI Z SYSTEMÓW MONITORINGU I MAPY NUMERYCZNEJ1 JAN STUDZINSKI Instytut Bada Systemowych PAN, Warszawa Streszczenie Ostatnie kilkana cie lat, to okres wdra ania w krajowych przedsi biorstwach wodoci gowych programów mapy numerycznej i systemów monitoringu. Zwykle s to programy pracuj ce niezale nie a generowane przez nie dane s wykorzystywane przez ró ne działy przedsi biorstwa do realizacji ró nych zada. W wodoci gach rzeszowskich podj to w ostatnich latach prób integracji tych programów do postaci jednolitego systemu informatycznego, którego zadaniem jest wspomaganie zarz dzania przedsi biorstwem. W szczególno ci celem jest efektywniejsza eksploatacja sieci wodoci gowej i kanalizacyjnej, które stanowi kluczowe obszary działania przedsi biorstwa wodoci gowego. Słowa kluczowe: zarz dzanie przedsi biorstwem wodoci gowym, systemy GIS, systemy monitoringu, zarz dzanie sieci wodoci gow i kanalizacyjn, komputerowe systemy wspomagania decyzji. 1. Wprowadzenie Zarz dzanie miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym jest zło onym procesem decyzyjnooperacyjnym, który dla prawidłowej realizacji, wymaga wspomagania komputerowego. Dlatego od kilkunastu co najmniej lat przedsi biorstwa wodoci gowe zaopatruj si w ró ne programy obliczeniowe automatyzuj ce prace poszczególnych działów, przy czym jest reguł, e programy te działaj niezale nie od siebie, nie komunikuj si ze sob i nie wymieniaj si danymi. W ten sposób wspomagaj one prace odno nych działów przedsi biorstwa, natomiast nie mo na mówi o kompleksowym wspomaganiu decyzyjnym i operacyjnym przedsi biorstwa jako cało ci. Oprócz przywi zania wdra anych programów komputerowych do poszczególnych działów, nale y równie zauwa y klasyczny podział tych programów na dwie rozł czne grupy: programy realizuj ce zadania techniczne oraz programy realizuj ce zadania administracyjne, tzn. organizacyjne i finansowe. Do tych pierwszych mo na zaliczy programy zwi zane z generowaniem mapy numerycznej, z obliczeniami hydraulicznymi i optymalizacyjnymi oraz z monitorowaniem parametrów ró nych procesów realizowanych w przedsi biorstwie wodoci gowym, do tych drugich mo na zaliczy programy zwi zane z gospodark magazynow, z płacami, z rejestracj wykonywanych zada czy sprzedawanych produktów i usług itp. Przy tym na ogół z programów o charakterze technicznym korzystaj pracownicy techniczni i kadra in ynierska przedsi biorstwa, natomiast z programów o charterze administracyjnym korzystaj pracownicy administracji. 1 Artykuł napisany w ramach realizacji projektu rozwojowego Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wy szego R11 001 01.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 101 Realizowana od kilku lat w Instytucie Bada Systemowych PAN koncepcja informatyzacji przedsi biorstwa wodoci gowego polega na stworzeniu systemu komputerowego integruj cego wszystkie programy eksploatowane w przedsi biorstwie i w konsekwencji równie na wymuszeniu ci lejszej współpracy mi dzy poszczególnymi działami przedsi biorstwa. Miejskie przedsi biorstwo wodoci gowe o klasycznej strukturze składa si z czterech obiektów działaj cych w sposób w du ym stopniu autonomiczny, tzn. składa si ze stacji uj cia i uzdatniania wody, z sieci wodoci gowej, z sieci kanalizacyjnej i z oczyszczalni cieków. Poniewa obiekty te mo na traktowa jako niezale ne, wi c równie ich komputeryzacja przebiega zwykle w sposób indywidualny. Nasza koncepcja informatyzowania przedsi biorstwa polega na opracowaniu systemów informatycznych do zarz dzania ka dym z tych obiektów a nast pnie na poł czeniu ich w jeden zintegrowany system. Poniewa obiektami kluczowymi w przedsi biorstwie wodoci gowym s systemy dystrybucji wody i odprowadzania cieków, czyli sie wodoci gowa i kanalizacyjna, w dalszym ci gu rozwa- a skoncentrujemy si na tych wła nie obiektach. 2. Zarz dzanie przedsi biorstwem wodoci gowym Zarz dzanie miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym odbywa si zasadniczo na trzech poziomach, na których zadania s wykonywane z ró nym horyzontem czasowym. Na najni szym poziomie odbywa si zarz dzanie operacyjne wzgl dnie eksploatacyjne danym obiektem, czyli w przypadku sieci wodoci gowej i kanalizacyjnej takie sterowanie tymi sieciami, aby u ytkownicy sieci mieli dostarczon wod odpowiedniej jako ci, w odpowiednich ilo ciach i pod odpowiednim ci nieniem a tak e aby cieki komunalne były odprowadzane w sposób bezawaryjny do oczyszczalni cieków. Te działania odbywaj si w sposób ci gły, w trybie on-line, a operatorzy sieci reaguj natychmiast na wszelkie zakłócenia i zmiany w pracy obiektów. Te działania mog polega na wł czeniu lub wył czeniu pompy, otwarciu lub zamkni ciu zasuwy, usuwaniu awarii na sieci itp.
102 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej DANE Z GEODEZJI (po konwersji) G EO M ED IA (ed ytor graficzny) PPD PASZ PORT O W A B A Z A D A N Y C H SIE C I W O D O C G O W E J BR A N O W A BA ZA D A N Y C H B B D W ariant stanu rzeczyw istego i w arianty do sym ulacji stanów aw aryjnych A plikacja W T A plikacja OT A plikacja A W A plikacja G W In ne ap lik acje biurowe M O D E L O B LIC ZEN IO W Y hydrauliczny sieci w odoci gow ej O PTY M A LIZA C JA MONITORING STER O W A N IE sieci w odoci gow Rys. 1. Koncepcja systemu informatycznego do zarz dzania sieci wodoci gow. Na wy szym poziomie realizuje si zadania o charakterze taktycznym, wykonywane w trybie off-line, a wi c nie natychmiast i planowane z dłu szym horyzontem czasowym. S to takie zadania, jak wykonywanie pomiarów geodezyjnych, planowanie i wykonywanie przył czy do sieci wodoci gowej lub kanalizacyjnej, odbiory techniczne, wykonywanie remontów i przegl dów sieci itp. Na najwy szym poziomie s wykonywane zadania o charakterze strategicznym, zwi zane głównie z planowaniem prac modernizacyjnych, remontowych i inwestycyjnych. S one równie wykonywane w trybie off-line z najdłu szym horyzontem czasowym, a w ich realizacj jest zaanga owane kierownictwo przedsi biorstwa, podczas gdy zadania z ni szych poziomów s realizowane zasadniczo przez personel techniczno-administracyjny i kadr in ynieryjno-techniczn redniego szczebla. Dla realizacji zarz dzania przy wspomaganiu komputerowym opracowano koncepcj systemu informatycznego pokazanego na rys. 1. Składa si on z modułów funkcjonalnych technicznych i administracyjnych, przy czym jego głównymi elementami z zadaniami technicznymi jest mapa numeryczna z bran ow baz danych (program GEOMEDIA), system monitoringu i model obliczeniowy z algorytmami optymalizacji i sterowania, natomiast główne elementy z zadaniami administracyjnymi, to aplikacje bran owe WT (wydawanie warunków technicznych dla prac remontowych i rozwojowych sieci wodoci gowej i kanalizacyjnej), OT (odbiory techniczne wykonanych prac), AW (rejestracja i statystyka awarii na sieci wodoci gowej i kanalizacyjnej) oraz GW (gospodarka wodno- ciekowa, czyli prowadzenie rejestracji sprzedanej wody i pozyskanych cieków). Zaproponowany system informatyczny integruj cy funkcje techniczne i administracyjne został wdro ony w wodoci gach rzeszowskich jako wst pna wersja systemu, który w przyszło ci ma obj równie pozostałe obiekty miejskiego systemu wodno- ciekowego, czyli stacje uj cia i uz-
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 103 datniania wody oraz oczyszczalni cieków. W pokazanym systemie informatycznym podstawowe ródła informacji o obiektach, to bran owa baza danych zintegrowana z map numeryczn oraz system monitoringu sieci wodoci gowo-kanalizacyjnej. Zarz dzanie przedsi biorstwem wodoci gowym opiera si na wykorzystaniu danych pomiarowych i obliczeniowych zgromadzonych i aktualizowanych w tych modułach. Dlatego w dalszym ci gu skoncentrujemy si na opisie tych wła nie modułów, jako kluczowych dla funkcjonowania całego systemu wspomagania decyzji, oraz poka emy, jak dla celów zarz dzania przedsi biorstwem wodoci gowym mog by wykorzystane informacje zapisane w mapie numerycznej i przesyłane przez system monitoringu. 3. System monitoringu sieci wodoci gowej System monitoringu sieci wodoci gowej w Rzeszowie buduje si ju od ok. 10 lat, dodaj c stopniowo nowe punkty pomiarowe i zmieniaj c systemy przesyłu danych oraz ich wizualizacji i archiwizacji. Obecny system monitorowania parametrów pracy sieci pokazany jest na rys. 2. Rys. 2. Aktualny układ w złów pomiarowych na sieci wodoci gowej Rzeszowa. System ten składa si z 16 punktów pomiarowych rozmieszczonych na całej sieci wodoci gowej, w których mierzy si ci nienia w w złach i przepływy w przewodach sieci. Przekaz danych pomiarowych jest realizowany za pomoc telefonii komórkowej w systemie GPRS a programem wizualizacji i archiwizacji danych jest ProconWin firmy Inforprod z Poznania.
104 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej Punkty pomiarowe s zlokalizowane na ko cówkach sieci oraz w przepompowniach strefowych. Stanowisko operatorskie systemu monitoringu znajduje si w Dziale Obsługi Komputerowej w biurowcu administracyjnym Przedsiebiorstwa. Obecnie rozbudowuje si system monitoringu o kolejnych 16 punktów pomiarowych i dwa dodatkowe stanowiska operatorskie. Dla prowadzenia analizy porównawczej niezawodno ci i kosztów inwestycyjno-eskploatacyjnych ró nych systemów monitorowania transmisja danych z nowych punktów pomiarowych b dzie realizowana za pomoc radiomodemów, nowe stanowiska operatorskie b d ulokowane w Dziale Głównego Energetyka i Dziale Głównego Automatyka Przedsi biorstwa a programem wizualizacji zainstalowanym na tych stanowiskach b dzie Wizcon. Obecnie eksploatowany system ProconWin umo liwia m.in. ledzenie poprawno ci pracy sieci poprzez porównywanie aktualnych przebiegów przepływów i ci nie w punktach pomiarowych z charakterystykami wzorcowymi tych parametrów. Charakterystyki te zostały utworzone jako przebiegi u rednione odpowiednich sygnałów zarejestrowanych w tych punktach w kilku poprzednich analogicznych dniach tygodnia. Oznacza to, e bie cy przebieg np. przepływu w danym punkcie pomiarowym np. w poniedziałek porównuje si z charakterystyk przepływu wyznaczon na podstawie u rednienia przepływów zarejestrowanych dla kilku poprzednich poniedziałków. Rys. 3. Diagram trendów przepływu wody.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 105 Na rys. 3 pokazano dwa przykładowe przebiegi przepływu, jeden bie cy a drugi u redniony, dla pojedynczego punktu pomiarowego systemu monitoringu sieci wodoci gowej. Pomiary warto ci przepływów zapisane w postaci wykresów wykorzystuje si w praktyce eksploatacyjnej sieci w celach analitycznych, z których to analiz mog wynika korzy ci ekonomiczne oraz wnioski optymalizuj ce stan i prac sieci wodoci gowej. Na przykład analizuj c wykres przepływu wody z danego w zła pomiarowego mo na wychwyci rozbie no ci przepływów w stosunku do ostatnich tygodni, dzi ki czemu w łatwy sposób zlokalizowana zostanie anomalia wiadcz ca np. o p kni tym ruroci gu. Taki przypadek jest widoczny na rys. 4 [6], na którym wida zdecydowany wzrost przepływu wody w sieci wodoci gowej w mierzonym punkcie sieci, w którym rednie przepływy kształtowały si zwykle na poziomie ok. 12 m 3 /h, natomiast w godzinach mi dzy 10.00 a 12.00 warto przepływu wzrosła nagle do 40 m 3 /h. Oznacza to wi kszy ni zwykle w tym czasie rozbiór wody o ok. 60 %. Tak gwałtowny wzrost przepływu wody w sieci informuje słu by pracownicze MPWiK o kilku prawdopodobnych nieprawidłowo ciach zaistniałych w tym fragmencie sieci, którymi mog by : - awaria przewodu wodoci gowego - otwarcie hydrantu przeciwpo arowego - nagły zwi kszony pobór wody. Rys. 4. Porównanie anomalii przepływu (wykres górny) ze rednim trendem (wykres dolny) w monitorowanym w le pomiarowym.
106 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej Pierwsze dwie przyczyny tak nagle nast puj cego wzrostu przepływu wody (awaria, otwarcie hydrantu) wi si z potencjalnymi stratami ekonomicznymi dla przedsi biorstwa: na przykład nie wykryty powierzchniowo upływ wody z sieci poci ga za sob konieczno dodatkowego jej wyprodukowania przez Zakład Uzdatniania Wody MPWiK oraz podwy szenia pracy pomp w pompowniach celem dostarczenia wody do dalszych rejonów miasta. Ponadto otwarty zawór hydrantowy przeciwpo arowy nie zawsze oznacza pobór wody zgodnie z jej przeznaczeniem (po ar), lecz nierzadko kradzie wody, np. na cele budowlane b d ogrodnicze. Innym przykładem potwierdzaj cym przydatno systemu monitoringu w warunkach eksploatacji sieci wodoci gowej jest przypadek zarejestrowanego niedoboru wody w punkcie pomiarowym zainstalowanym w jednej z przepompowni strefowych [6]. Wówczas w pó nych godzinach wieczornych (20.00 23.00) ci nienie wody w sieci rejestrowane w tej przepompowni spadało nawet do poziomu 0 bar (rys. 5). Taki poziom ci nienia wody na wej ciu do przepompowni oznacza nie tylko niedobór wody w danym obszarze sieci, ale automatycznie jest to problem z poprawn prac pomp i utrzymaniem wymaganego ci nienia w sieci za przepompowni, czyli w tzw. drugiej strefie ci nieniowej. Problem ten został rozwi zany odpowiednim otwarciem/zamkni ciem zasuw na sieci wodoci gowej przez pracowników Działu Sieci Przedsi biorstwa, dzi ki analizie wykonanej przez pracowników Działu Głównego Energetyka i Działu Obsługi Komputerowej na podstawie wydruków wykresów ci nie i przepływów wody z systemu monitoringu dotycz cych odno nego rejonu miasta. Uchroniło to przedsi biorstwo przed konieczno ci kosztownych inwestycji w postaci budowy nowej lub przebudowy istniej cej sieci wodoci gowej. Rys. 5. Wykresy warto ci ci nienia na wej ciu (wykres dolny), na wyj ciu (wykres górny) i przepływu wody (wykres rodkowy) w omawianej przepompowni.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 107 Innym ciekawym zastosowaniem systemu monitoringu sieci wodoci gowej jest praktyczne wykazanie, e pomiary ci nienia zasadniczo s mało przydatne do wykrywania stanów awaryjnych w sieci i raczej nale y korzysta w tym celu z obserwacji przebiegów przepływu wody i ich porównywania z przebiegami wzorcowymi dla danych punktów pomiarowych. W prowadzonych w literaturze analizach teoretycznych [3] sugerowano raczej korzystanie z pomiarów ci nienia bior c pod uwag du o ni sze koszty inwestycyjne zakupu i instalacji ci nieniomierzy w porównaniu z przepływomierzami. Jednak nie brano pod uwag, e w przypadku wyst pienia awarii i zwi zanego z tym wycieku wody nast pi wprawdzie zmiana ilo ci pompowanej wody, natomiast ze wzgl du na wł czenie si zwykle dodatkowych pomp w przepompowni strefowej nie nast pi praktycznie zmiana ci nienia, gdy jego spadek zostanie natychmiast wyrównany przez prac dodatkowych pomp. Czyli o zaistniałej awarii mo e informowa obserwacja przepływów i ewentualnie pracy pomp w przepompowniach, natomiast praktycznie adnej informacji o awarii nie dostarczy obserwacja przebiegów ci nienia. Wida to wyra nie na wykresach pokazanych na rys. 6, na którym istotnym zmianom przepływu w obserwowanym punkcie pomiarowym zlokalizowanym w przepompowni strefowej nie towarzysz adne zmiany ci nienie w tym punkcie. Rys. 6. Obserwowane zmiany przepływu i stałe ci nienie w wybranym punkcie pomiarowym sieci wodoci gowej.
108 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej Pomiary z systemu monitoringu słu tak e zwykle do kalibracji modelu hydraulicznego sieci wodoci gowej, który z kolei jest wykorzystywany do celów optymalizacji i sterowania sieci oraz przede wszystkim do oblicze ci nienia i przepływów w punktach, które nie s monitorowane. W wodoci gach rzeszowskich zainstalowano model hydrauliczny opracowany w Instytucie Bada Systemowych PAN (model OHIO = Obliczenia Hydrauliczne I Optymalizacji) i dokonano jego kalibracji dla fragmentu sieci wodoci gowej, obj tej pierwszym etapem tworzenia systemu monitoringu, zrealizowanym w 2000 roku i składaj cym si z 8 punktów pomiarowych. Dysponuj c systemem monitoringu i modelem hydraulicznym opracowano koncepcj oceny jako ciowej stanu pracy sieci przy u yciu algorytmu aproksymacji krigingowej [4]. Algorytm ten wyznacza warto ci badanego parametru w dowolnym punkcie badanego obszaru na podstawie znanych warto ci tego parametru w innych punktach obszaru. Sposób post powania przy realizacji tej oceny jest wobec tego nast puj cy: Na podstawie pomiarów z systemu monitoringu dokonuje si kalibracji modelu hydraulicznego Na podstawie oblicze hydraulicznych wyznacza si warto ci przepływów i ci nie we wszystkich w złach i przewodach sieci wodoci gowej Na podstawie algorytmu aproksymacji krigingowej wyznacza si warto ci przepływów i ci nie w punktach siatki prostok tnej opisanej na badanym obszarze obejmuj cym cał sie wodoci gow ; brzegi obszaru siatki wyznacza si obrysowuj c myszk na monitorze skrajne w zły sieci wodoci gowej. Warto ci przepływów i ci nienia wyznaczone z aproksymacji krigingowej maj charakter szacunkowy, dlatego ocena stanu pracy sieci wodoci gowej na ich podstawie ma równie charakter jedynie jako ciowy. Jednak zgodnie z nasz koncepcj taka ocena ma słu y operatorowi sieci wodoci gowej do szybkiego analizowania stanu sieci i w przypadku stwierdzenia jakich anomalii w jej pracy dokładniejsza analiza mogłaby ju przebiega na przykład na podstawie oceny wyników oblicze hydraulicznych. Na rysunkach 7, 8 i 9 przedstawiono ekran programu OHIO z badanym fragmentem sieci wodoci gowej Rzeszowa oraz ekrany z wynikami aproksymacji krigingowej wykonanej dla tego fragmentu sieci za pomoc programu KRIPOW (KRIging Pomiarów Wodoci gowych), opracowanego równie w Instytucie Bada Systemowych PAN. Na rys. 8 s zamieszczone wyniki aproksymacji dotycz ce ci nienia, natomiast na rys. 9 wyniki dotycz ce przepływów. Ró nymi kolorami zaznaczono ci nienia wzgl dnie przepływy o ró nych warto ciach, przy czym zasadniczo rozró nia si trzy przedziały badanego parametru: o warto- ciach wła ciwych, za du ych i za małych.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 109 Rys. 7. Fragment badanej sieci wodoci gowej na ekranie programu OHIO. W naszym przykładzie sie pracuje generalnie poprawnie i tylko w niewielkich jej obszarach ci nienie jest zbyt du e (obszary zaznaczone kolorem bordowym na mapie, oznaczaj ce ci nienia powy ej 8 atm) lub zbyt małe (obszary zaznaczone kolorem niebieskim na mapie, oznaczaj ce ci nienia poni ej 3 atm) i równie przepływy s zbyt du e (obszary zaznaczone tak e kolorem bordowym na mapie) lub zbyt małe (obszary zaznaczone kolorem niebieskim na mapie). W takich przypadkach operator powinien podj działania usprawniaj ce prac sieci poprzez redukcj wzgl dnie zwi kszenie ci nie lub szybko ci przepływów w nieprawidłowo działaj cych obszarach sieci. Nale y zauwa y, e zbyt du e ci nienia gro awariami na ł czach przewodów wodoci gowych, natomiast zbyt małe ci nienia oznaczaj brak wody u u ytkowników sieci. Z kolei za du e lub za małe pr dko ci wody w przewodach wodoci gowych skutkuj pogorszeniem jako ci wody, czy to na skutek jej zagniwania (przy bardzo małych pr dko ciach), czy na skutek zabrudzenia z powodu porywania ze cianek przewodów ró nego rodzaju osadzonych tam zanieczyszcze (przy bardzo du ych pr dko ciach).
110 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej Rys. 8. Ocena stanu pracy sieci wodoci gowej na podstawie analizy warto ci ci nienia.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 111 Rys. 9. Ocena stanu pracy sieci wodoci gowej na podstawie analizy warto ci przepływów. 4. System mapy numerycznej sieci wodoci gowo-kanalizacyjnej W wodoci gach rzeszowskich, tworz c system monitoringu sieci wodoci gowej i tak e kanalizacyjnej, wdra a si tak e system GIS mapy numerycznej. Te działania obywaj si w ramach realizowanego w Rzeszowie projektu badawczego finansowanego przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wy szego. Głównym zamierzeniem projektu jest stworzenie zło onego systemu komputerowego do wizualizacji, symulacji, optymalizacji, sterowania i projektowania miejskiej sieci wodoci gowej w Rzeszowie. Pierwszym systemem mapy numerycznej zainstalowanym w Rzeszowie w latach 2001-2003 był program GEOMEDIA firmy Intergraph. Ostatnio (lata 2005-2006) zakupiono i zainstalowano w Przedsi biorstwie system G/Technology tej samej firmy, stanowi cy bran owe rozwini cie systemu GEOMEDIA. Poprzez powi zany z map numeryczn szczegółowy opis wszystkich etapów współpracy Przedsi biorstwa z klientem, tworzone s podwaliny pod nowoczesny wspomagany komputerowo System Obsługi Klienta [7]. Dotychczas sposób współpracy poszczególnych działów z klientem był wyizolowany i prawie niezale ny od innych działów. Po wdro eniu systemu G/Technology poszczególni u ytkownicy systemu (działy Przedsiebiorstwa) widz, na jakim etapie współpracy
112 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej jest klient i czy przeszedł on prawidłowo do nast pnego etapu współpracy. System G/Technology zapewnia ponadto wspomaganie funkcjonowania Przedsi biorstwa od strony administracyjno-technicznej, tzn. jest w stanie wspiera w Przedsi biorstwie prac jego działów TT, TS, TK, PO, EZ, gdzie: TT Dział Techniczny; TS Dział Sieci, PO Dział Ochrony rodowiska, EZ Dział Zbytu; TK Dział Obsługi Komputerowej, poprzez udost pnianie nast puj cych modułów: Moduł WT sprz ony z map numeryczn sieci wodoci gowo-kanalizacyjnej program do obsługi wydawanych i przegl danych Warunków Technicznych Moduł OT sprz ony z map program do Odbiorów Technicznych sieci wodoci gowokanalizacyjnej Moduł AW sprz ony z map program do obsługi Awarii sieci wodoci gowokanalizacyjnej Moduł GW sprz ony z map program do obsługi Działu Gospodarki Wodno- ciekowej (zlewnie cieków wodnych, zlewnie terenów przemysłowych, lokalizacja trucicieli) Moduł PE obsługa prac planowanych, czyli Przegl dów Eksploatacyjnych sieci wodoci gowej (zasuwy, hydranty, ewidencja, raportowanie realizacji prac planowanych). Wdro enie wymienionych modułów i odpowiednie ich powi zanie z systemem monitoringu, modułami oblicze hydraulicznych i optymalizacyjnych a po sterowanie obiektami sieci wodoci gowej, pozwoli zdefiniowa i u ytkowa przedstawione na schemacie poni ej (rys. 10) tzw. profile funkcyjne systemu informatycznego wspomagania decyzji [1, 7]: Oznaczenia i funkcje profili funkcyjnych na schemacie s nast puj ce: 1. SYSTEM ZARZ DZANIA TECHNICZNEGO (ZT) uwzgl dnia w swej strukturze moduły funkcyjne AW i PE, system monitoringu, program oblicze hydraulicznych oraz programy optymalizacji i sterowania ma zapewni sprawn eksploatacj sieci istniej cej oraz profesjonalne planowanie rozbudowy i modernizacji sieci; 2. SYSTEM OBSŁUGI KLIENTA (SOK) uwzgl dnia moduły funkcyjne WT, OT, MEDIA oraz analizy ilo ciowe i jako ciowe realizowane przez program GEOMEDIA ma poprzez szybki dost p do informacji o kliencie i obiektach sieci zwi zanych z klientem zapewni sprawn obsług klienta od etapu zło enia warunków technicznych, poprzez etapy projektu, uzgodnie, budowy, odbioru technicznego, a do etapu zawarcia umowy, a tak e zapewni systematyczne prowadzenie odczytów wodomierza, wystawianie faktur, kontrol płatno ci itp.; 3. SYSTEM ELIMINOWANIA STRAT (STR) rozumiany jako narz dzie dost pu do ró nych informacji o systemie produkcji, dystrybucji i sprzeda y wody z mo liwo ci wykonywania przestrzennych analiz porównawczych danych z Systemu Obsługi Klienta oraz danych gromadzonych przez System Zarz dzania Technicznego; pozwala stworzy i uruchomi procedury zmierzaj ce do eliminowania strat wody.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 113 Celem obecnie prowadzonych w Przedsi biorstwie prac badawczo-rozwojowych jest, aby poprzez wdro enie wymienionych profili funkcyjnych - systemów ZT, SOK, STR: a. zwi kszy poziom wiadczenia usług dla klientów: poprzez szybki dost p do pełnej informacji o sieci wodoci gowo-kanalizacyjnej (materiał, rednica, rok budowy, inwestor itp.); poprzez trafniejsze planowanie i projektowanie dalszych dróg rozbudowy i modernizacji sieci (wykorzystuj c model obliczeniowy, system monitoringu i procedury optymalizacji); b. usprawni proces bie cej eksploatacji sieci wodoci gowej poprzez natychmiastow informacj o stanie pracy najwa niejszych obiektów sieci wodoci gowej uzyskiwan z systemu monitoringu oraz poprzez komputerow ewidencj awarii i prac planowych na sieci wodoci gowej, wspomagaj c procesy planowania remontów i modernizacji sieci w przyszło ci; c. uaktywni procedury zmierzaj ce do ograniczenia strat wody. SOK G/Technology (edytor graficzny) PPD PASZPO RTOW A B AZA DANYCH SIECI W O DOC GOW EJ Aplikacje systemu FK Aplikacja M EDIA Aplikacja OT DANE Z GEODEZJI (po konwersji) BRAN OW A BAZA DANYCH BB D W ariant stanu rzeczywistego i warianty przewidywanych stanów awaryjnych Aplikacja GW Aplikacja W T Aplikacja AW /PE OBLIC ZENIA HYDRAU LIC ZN E SIECI W ODOCIAGOW EJ MONITORING OPTYM ALIZACJA SZT STERO W ANIE sieci wodoci gow STR Rys. 10. Schemat rozbudowanego systemu informatycznego zarz dzania Przedsi biorstwem.
114 Jan Studzi ski Wspomaganie zarz dzania miejskim przedsi biorstwem wodoci gowym za pomoc informacji z systemów monitoringu i mapy numerycznej 5. Uwagi ko cowe Przedstawiono mo liwo ci wykorzystania informacji, pozyskiwanych z systemu monitoringu i bran owej bazy danych zintegrowanej z programem mapy numerycznej, do wspomagania zarz dzania przedsi biorstwem wodoci gowym, w tym w szczególno ci usprawnienia eksploatacji sieci wodoci gowej i tak e kanalizacyjnej, które stanowi główne obiekty wodoci gowe. Jest to mo liwe poprzez zintegrowanie pracy systemów monitoringu i mapy numerycznej w ramach jednolitego kompleksowego systemu informatycznego wspomagania decyzji. Taka integracja pozwala na lepsze wykorzystanie informacji dostarczanych przez oba systemy i lepsze wykorzystanie wiedzy o przedsi biorstwie i jego obiektach zgromadzonej w bazach tych systemów. Prace badawczo-rozwojowe zwi zane z tworzeniem wspomnianego systemu informatycznego s jeszcze dalekie od zako czenia a ich ostatecznym celem jest stworzenie kompleksowego systemu obejmuj cego swym działaniem wszystkie obiekty przedsi biorstwa, a wi c równie stacj uj cia i uzdatniania wody i oczyszczalni cieków. Bibliografia 1. Karczmarska D.: Uruchomienie komputerowego systemu wspomagania decyzji projektanta i operatora sieci wodoci gowej w Rzeszowie. Raport badawczy IBS PAN nr 11B/2007, Warszawa 2007. 2. Studzi ski J., Karczmarska D., Popek J.: Uwagi o wdro eniu, eksploatacji i propozycjach rozbudowy GIS-Geomedia w wodoci gach rzeszowskich. W: Eksploatacja wodoci gów i kanalizacji: GIS, modelowanie i monitoring w zarz dzaniu systemami wodoci gowymi i kanalizacyjnymi, t. 7, PZSIiTS, Warszawa 2005, 117-128. 3. Studzinski J.: Zastosowanie danych z monitoringu w systemie zarz dzania miejsk sieci wodoci gow. Studia i Materialy PSZW (W. Bojar, red.) tom 9, PSZW Bydgoszcz 2007, 154-164. 4. Studzinski J., Straubel R.: Optymalizacja i sterowanie miejskiej sieci wodoci gowej na podstawie modeli matematycznych. Studia i Materialy PSZW (W. Bojar, red.) tom 10, PSZW Bydgoszcz 2007, 181-191. 5. Bogdan L., Studzinski J.: Modeling of water pressure distribution in water nets using the kriging algorithms. In: Industrial Simulation Conference ISC 2007 (J. Ottjes and H. Vecke, eds.), June 11-13, 2007, Delft, TU Delft Netherlands, 52-56. 6. Studzinski J., Bogdan L.: Application of kriging algorithms for environmental and engineering parameters approximation. In: O. Hryniewicz, J. Studzinski, M. Romaniuk (eds.) Environmental Informatics and Systems Research, EnviroInfo 2007 Conference, Warsaw, 12-14 September 2007, Vol. 1, Shaker Verlag Aachen, 185-192. 7. yła A.: Opracowanie algorytmów obliczeniowych do wykrywania stanów awaryjnych i nieszczelno ci sieci wodoci gowej. Raport badawczy IBS PAN nr 4B/2007, Warszawa 2007.
POLSKIE STOWARZYSZENIE ZARZ DZANIA WIEDZ Seria: Studia i Materiały, nr 14, 2008 115 COMPUTER AIDED MANAGEMENT OF MUNICIPAL WATERWORKS USING THE MONITORING AND NUMERICAL MAP SYSTEMS Summary The last years are the period of introducing monitoring and numerical map programs into the Polish municipal waterworks. Usually they are the programs working independently and the data which they generate are used by different waterworks departments also independently without any cooperation between them. In the waterworks in the Polish city Rzeszow some research projects have been started in the recent time with the goal to integrate these programs into the form of a complex information system that could support the management of the whole enterprise. Especially the computerization of water and wastewater networks is the aim of this investigation which are the key objects of each waterworks. Keywords: communal water and wastewater networks management, computer decisions making systems, GIS programs, monitoring systems Jan Studzinski studzins@ibspan.waw.pl Instytut Bada Systemowych PAN ul. Newelska 6, Warszawa