System ICT wdrażany w GPW S.A. w Katowicach
Wstępna koncepcja systemu ICT rozwijanego w IBS PAN dla sieci wodociągowej jest przedstawiona graficznie na rys. 1 [10,11]. Struktura systemu jest trójpoziomowa. Najniższy poziom to programy pozyskane z zewnątrz i zaadaptowane do potrzeb systemu ICT. Są to: system GIS z branżową bazą danych, system bilingowy (CIS) rejestrujący sprzedaż wody użytkownikom sieci (przy czym w przypadku sieci miejskich to przede wszystkim użytkownicy indywidualni, natomiast w przypadku GPW S.A. to głównie miasta województwa śląskiego) oraz system SCADA monitoringu sieci. Poziom średni to model hydrauliczny sieci wodociągowej, który po skalibrowaniu wyznacza przepływy i ciśnienia we wszystkich jej odcinkach i węzłach. Wreszcie poziom najwyższy to programy optymalizacyjne i symulacyjne rozwiązujące zadania zarządzania siecią wodociągową oraz programy aproksymacyjne i modelowania matematycznego wspomagające zarządzanie.

Systemy GIS, CIS i SCADA są źródłem danych dla modelu hydraulicznego, który z kolei jest źródłem danych dla wszystkich programów optymalizacyjnych i symulacyjnych. Poziom trzeci systemu ICT składa się z trzech modułów, których programy poprzez pliki danych mogą ze sobą współpracować. Moduł główny to wspomniane programy optymalizacyjne i symulacyjne, przy czym wykorzystując algorytmy optymalizacyjne, można rozwiązywać zadania kalibracji modelu hydraulicznego, sterowania zasuwami do zmiany przepływu i rozpływu wody w sieci, energooszczędnego sterowania pompami i optymalizacji hydraulicznej sieci [7,8], natomiast korzystając jedynie z obliczeń symulacyjnych modelu hydraulicznego, można rozwiązywać zadania planowania prac rewitalizacyjnych, wykrywania wycieków ukrytych, wyznaczania rozkładu stężenia chloru w sieci, wyznaczania wieku wody i planowania systemu monitoringu [2,3,5,9].

W zadaniach optymalizacji stosuje się dwa algorytmy optymalizacji wielokryterialnej: ewolucyjny i genetyczny. Dodatkowe moduły to moduł aproksymacji krigingowej z programami służącymi do wykreślania kolorowych map rozkładu stężenia chloru, wieku wody, przepływów i ciśnień w przewodach i węzłach sieci oraz wrażliwości sieci na zmiany przepływów i ciśnień [7] oraz moduł modelowania matematycznego z czterema programami służącymi do modelowania obciążenia hydraulicznego sieci wodociągowej i jej wybranych węzłów za pomocą algorytmów najmniejszej sumy kwadratów [4]. Wyniki obliczeń aproksymacyjnych służą do jakościowej oceny pracy sieci wodociągowej, podczas gdy programy optymalizacyjne, symulacyjne i modelowania matematycznego dają wyniki o charakterze ilościowym. Uwzględniając oprogramowania zewnętrzne GIS, CIS i SCADA adaptowane do potrzeb systemu ICT, w jego strukturze znajduje się obecnie 21 programów, przy czym programy optymalizacyjne, symulacyjne, aproksymacyjne i modelowania matematycznego tworzą łącznie tzw. moduł obliczeniowy systemu ICT.

Literatura:
1. Hryniewicz, O., Studziński, J.: Development of computer science tools for solving the environmental engineering problems. Proceedings of the 20th International Conference on Informatics for Environmental Protection (EnviroInfo 2006) Graz 2006.
2. Saegrov, S.: Care-W – Computer Aided Rehabilitation for Water Networks. IWA Publishing, Alliance House, London 2005.
3. Stachura, M., Fajdek, B., Studziński, J.: Optimization of water supply network rehabilitation using genetic algorithms. Industrial Simulation Conference (ISC 2014), 11-13.06.2014 Hoegskolan. EUROSIS 2014.
4. Stachura, M., Studziński, J.: Prognozowanie obciążenia hydraulicznego miejskiego systemu wodociągowego z wykorzystaniem modeli rozmytych typu TSK. Ochrona Środowiska 1/2014.
5. Rojek, I., Studziński, J.: Comparison of different types of neuronal nets for failures location within water supply networks. Maintenance and Reliability 1/2014.
6. Studzinski, J.: O kapitale ludzkim i społecznym i ich wpływie na rozwój organizacji. Studia i Materiały Polskiego Stowarzyszenia Zarządzania Wiedzą 64/2014.
7. Studziński, J.: Some algorithms supporting the water network management by use of simulation of network hydraulic model. Industrial Simulation Conference (ISC 2014). 11-13.06.2014 Hoegskolan, EUROSIS 2014.
8. Studzinski, J., Kurowski, M.: Water network pumps control reducing the energy costs. 28th International Conference on Informatics for Environmental Protection (EnviroInfo 2014), 10-12.09.2014 Oldenburg.
9. Studziński, J., Kurowski, M.: Computer aided planning of water nets revitalization. In: Brito A.C., Tavares J.M., de Oliveira C.B.(eds): Modelling and Simulation 2014, The European Simulation and Modelling Conference 2014 (ESM 2014), 22-24.10.2014 Porto, EUROSIS 2014.
10. Studziński, J., Wójtowicz, P., Zimoch, I.: Concept of an Integrated ICT System for the management of the Large-Scale Water Distribuiton Network of the Upper Silesian Waterworks in Poland. Proceedings of the IWA 6th Eastern European Young Water Professionals Conference „EAST Meets WEST”, 28-30.05.2014, Istanbul.
11. Wójtowicz, P., Pawlak, A., Studziński, J.: Preliminary results of hydraulic modelling and calibration of the Upper Silesian Waterworks in Poland. 11th International Conference on Hydroinformatics (HIC 2014) New York City 2014.

Cały artykuł opublikowany został w magazynie „Kierunek Wod-Kan” 1/2015