Εργαλείο με δυνατότητα Fiware για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο του συστήματος μεταφοράς ακατέργαστου νερού της Αθήνας

V. Bellos, P. Kossieris, A. Efstratiadis, I. Papakonstantis, P. Papanicolaou, P. Dimas, and C. Makropoulos, Fiware-enabled tool for real-time control of the raw-water conveyance system of Athens, Proceedings of the 39th IAHR World Congress, Granada, 2859–2865, doi:10.3850/IAHR-39WC2521716X20221468, International Association for Hydro-Environment Engineering and Research (IAHR), 2022.

[Εργαλείο με δυνατότητα Fiware για έλεγχο σε πραγματικό χρόνο του συστήματος μεταφοράς ακατέργαστου νερού της Αθήνας]

[doc_id=2226]

[Αγγλικά]

Το σύστημα υδροδότησης ακατέργαστου νερού της Αθήνας (Ελλάδα) είναι μια σύνθετη υποδομή που περιλαμβάνει περίπου 500 km υδραγωγείων, μεταφέροντας νερό από τέσσερις ταμιευτήρες σε τέσσερις μονάδες επεξεργασίας νερού, ενώ εξυπηρετεί πολλούς άλλους τοπικούς χρήστες. Σε αυτή την εργασία εστιάζουμε στο σημαντικότερο μέρος αυτού του συστήματος, δηλαδή στο ανοιχτό υδραγωγείο του Μόρνου. Αυτό εκτείνεται σε πάνω από 200 km και έχει διπλή λειτουργία, ήτοι τη μεταφορά νερού και τη ρύθμιση της ροής μέσω προσωρινής αποθήκευσής της κατά μήκος του καναλιού. Αυτό επιτυγχάνεται με μια σειρά κατασκευών τύπου Λ, η καθεμία από τις οποίες περιλαμβάνει θυροφράγματα για τον έλεγχο της ροής και έναν πλευρικό υπερχειλιστή. Επί του παρόντος, η ρύθμιση κατά μήκος του καναλιού πραγματοποιείται μέσω εμπειρικών κανόνων και σύμφωνα με τους όγκους-στόχους που ζητούνται από τους χειριστές των κατάντη σταθμών επεξεργασίας νερού, σε καθημερινή βάση. Ωστόσο, αυτή η πολιτική διαχείρισης, η οποία βασίζεται έντονα στη γνώση των ειδικών, δεν είναι ούτε βιώσιμη ούτε ασφαλής, από την άποψη της ανθεκτικότητας. Επιπλέον, το σύστημα υπόκειται σε περιστασιακές βλάβες, λόγω ανεπιθύμητων υπερχειλίσεων, που συνεπάγονται μη αμελητέες απώλειες νερού. Προκειμένου να θεσπιστεί μια βέλτιστη πολιτική ελέγχου, αναπτύξαμε ένα λειτουργικό εργαλείο για τον προγραμματισμό των ρυθμίσεων του θυροφράγματος σε πραγματικό χρόνο. Ο πυρήνας του εργαλείου είναι ένα εννοιολογικό μοντέλο που ενσωματώνει τις ακόλουθες παραδοχές: α) η λειτουργία ενός ρυθμιστή τύπου Λ δεν επηρεάζει τη λειτουργία των άλλων σχετικών κατασκευών, και β) ο ρυθμιστής Λ έχει δύο συνιστώσες ροής, δηλαδή διαμέσου του θυροφράγματος και πάνω από τον πλευρικό υπερχειλιστή, που μπορούν να περιγραφούν με θεωρητικούς και ημιεμπειρικούς υδραυλικούς τύπους, θεωρώντας ως άγνωστες παραμέτρους τους συντελεστές παροχής όλων των θυροφραγμάτων. Από την άλλη πλευρά, οι γνωστές είσοδοι του μοντέλου είναι τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά των ρυθμιστών Λ και τα δεδομένα σε πραγματικό χρόνο για την παροχή, τη στάθμη του νερού και το άνοιγμα των θυροφραγμάτων, τα οποία λαμβάνονται από το σύστημα τηλεμετρικής παρακολούθησης του καναλιού. Από αυτή την άποψη, η βασική πρόκληση είναι ο καθορισμός των συντελεστών παροχής. Αυτό επιτυγχάνεται μέσω μιας προσέγγισης γκρίζου κουτιού, στην οποία οι παράμετροι του μοντέλου βαθμονομούνται σε συνεχή λειτουργία, χρησιμοποιώντας δεδομένα σε πραγματικό χρόνο. Για να ελεγχθεί η αληθοφάνεια των συντελεστών παροχής, όπως προκύπτουν από τη φάση βαθμονόμησης σε πραγματικό χρόνο, γίνεται σύγκριση με τους αντίστοιχους συντελεστές που προέρχονται από ιστορικά δεδομένα (ασύγχρονη βαθμονόμηση). Το εργαλείο, μαζί με άλλα αναλυτικά στοιχεία και αλγόριθμους που αναπτύχθηκαν, έχει ενσωματωθεί απρόσκοπτα με το υπάρχον σύστημα (π.χ. SCADA, βάσεις δεδομένων) του διαχειριστή του συστήματος (Εταιρεία Ύδρευσης Αποχέτευσης Αθηνών - ΕΥΔΑΠ), χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο τυποποίησης FIWARE.

PDF Πλήρες κείμενο (10700 KB)

Κατηγορίες: Υδραυλικά μοντέλα