Event management and event response planning for smart water networks
Authors: Νικολούδη Ειρήνη 
Published: August 2022

Η βιομηχανία νερού στο Ηνωμένο Βασίλειο και παγκοσμίως έχει επιτακτική ανάγκη να διαχειριστεί καλύτερα τις διακοπές παροχής νερού που προκαλούνται από διάφορα συμβάντα αστοχίας, όπως διαρροές σωλήνων, βλάβες εξοπλισμού ή διακοπή εργασιών επεξεργασίας νερού. Ένας τρόπος για να γίνει αυτό είναι χρησιμοποιώντας τα όλο και πιο διαθέσιμα δεδομένα αισθητήρων σε πραγματικό χρόνο που συλλέγονται στα συστήματα διανομής νερού, καθώς και χρησιμοποιώντας υδραυλικά μοντέλα σεπραγματικό χρόνο. Επί του παρόντος, τα δεδομένα αισθητήρων σε πραγματικό χρόνο και η υδραυλική μοντελοποίηση σε πραγματικό χρόνο δεν χρησιμοποιούνται πολύ στο δωμάτιο ελέγχου μιας επιχείρησης ύδρευσης, ειδικά όταν πρόκειται για τον προσδιορισμό μιας κατάλληλης στρατηγικής για την απόκριση σε συμβάντα αστοχίας σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.Αυτό το διδακτορικό έργο στοχεύει στην ανάπτυξη, δοκιμή/επικύρωση και επίδειξη μιας νέας μεθοδολογίας απόκρισης για την υποστήριξη αποφάσεων που λαμβάνονται από τους χειριστές των αιθουσών ελέγχου όταν αντιμετωπίζουν διάφορα συμβάντα αστοχίας σε ένα σύστημα διανομής νερού. Ένα αναπόσπαστο μέρος αυτής της εργασίας είναι η ανάπτυξη ενός διαδραστικού εργαλείου υποστήριξης αποφάσεων, το οποίο θα καθοδηγεί/υποστηρίζει τους χειριστές στον εντοπισμό μιας αποτελεσματικής λύσης απόκρισης σε σχεδόν πραγματικό χρόνο (δηλ. έως και 1 ώρα μετά τον εντοπισμό συμβάντος εάν απρόβλεπτα συμβάντα στο πεδίο δεν ληφθούν υπόψη). Το εργαλείο θα χρησιμοποιηθεί σε αυτή τη διατριβή για να ελέγξει και να επικυρώσει τη μεθοδολογία απόκρισης.Η προτεινόμενη μεθοδολογία απόκρισης περιλαμβάνει: (i) δομημένη αλλά ευέλικτη προσέγγιση που υποστηρίζει και καθοδηγεί τον χειριστή σε όλη τη διαδικασία απόκρισης σε συμβάντα αστοχίας του δικτύου ύδρευσης, ενώ επιτρέπει στον χειριστή να έχει τον τελευταίο λόγο, (ii) αλληλεπίδραση με τον χειριστή σε σχεδόν πραγματικό χρόνο μέσω του προτεινόμενου εργαλείου (π.χ. επιτρέποντας στους χειριστές να προτείνουν διαφορετικά σενάρια «τι θα γινόταν εάν» χωρίς να είναι ειδικοί σε υδραυλικά θέματα), (iii) παροχή συμβουλών που δημιουργούνται αυτόματα (π.χ. σχεδόν βέλτιστες λύσεις απόκρισης μέσω ενός νέου ευρετικού αλγορίθμου απόκρισης και εκτίμηση επίδρασης στους καταναλωτές), και (iv) βελτιωμένη εκτίμηση επίδρασης στους καταναλωτές. Ένα αναπόσπαστο κομμάτι της εργασίας αυτής είναι η ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου για τον εντοπισμό σχεδόν βέλτιστης απόκρισης σε βλάβες στα δίκτυα διανομής νερού. Το πρόβλημα απόκρισης διατυπώνεται ως ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης δύο αντικειμένων βελτιστοποίησης, δηλ. την ελαχιστοποίηση των επιπτώσεων αστοχίας και του σχετικού λειτουργικού κόστους.Μια νέα ευρετική μέθοδος αναπτύχθηκε και χρησιμοποιείται για την επίλυση αυτού του προβλήματος. Για τον πρώτο αντικείμενο βελτιστοποίησης (δηλαδή εκτίμηση επιπτώσεων), αναπτύσσεται μια νέα μέθοδος εκτίμησης επιπτώσεων, χρησιμοποιώντας ρεαλιστικούς δείκτες επιπτώσεων που καλύπτουν διαφορετικές πτυχές του συμβάντος.Η μεθοδολογία απόκρισης δοκιμάστηκε, επικυρώθηκε και αποδείχθηκε σε μια ημι-πραγματική μελέτη περίπτωσης. Η εφαρμογή της μεθοδολογίας απόκρισης μέσω του εργαλείου επέτρεψε στους χειριστές να εντοπίσουν μια λύση απόκρισης καλύτερα (δηλαδή με χαμηλότερο τελικό αντίκτυπο και κόστος) από τη λύση που βασίζεται στην τρέχουσα πρακτική απόκρισης των υπηρεσιών ύδρευσης. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν από αυτή τη μελέτη, καταδεικνύουν ότι η ανταπόκριση λειτουργεί καλά και ότι έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την τρέχουσα πρακτική των επιχειρήσεων ύδρευσης. Η ευρετική μέθοδος βελτιστοποίησης που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της μεθοδολογίας απόκρισης επικυρώθηκε και αποδείχθηκε σε δύο ημι-πραγματικές μελέτες περίπτωσης. Με βάση τα αποτελέσματα που προέκυψαν μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η μέθοδος που βασίζεται στην ευρετική λειτουργεί καλά (δηλαδή είναι αξιόπιστη και ισχυρή) και είναι σε θέση να προσδιορίζει σχεδόν βέλτιστες λύσεις απόκρισης με υπολογιστικά γρήγορο τρόπο. Αυτό, με τη σειρά του, επιτρέπει σε αυτή τη μέθοδο να χρησιμοποιηθεί σχεδόν σε πραγματικό χρόνο σε πραγματικές καταστάσεις.