Zadania - Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Transkrypt
Zadania - Wydział Elektrotechniki i Automatyki
Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Monitorowanie i diagnostyka w systemach sterowania Wykrywanie wycieków w sieci wodociągowej przy pomocy PCA Zadania do ćwiczeń laboratoryjnych – zajęcia nr 10 Opracowanie: dr inż. Michał Grochowski mgr inż. Adam Nowicki 1 Zadanie Zadanie polega na detekcji uszkodzeń (wycieków) w sieci wodociągowej przy pomocy metody PCA. Jako przykładową sieć wodociągową wykorzystany zostanie model sieci Chojnic (autor: mgr inż. Arkadiusz Cimiński) stworzony w środowisku EPANET. Jest to niewielka sieć wodociągowa zaopatrująca ok. 40 tyś. mieszkańców. Model bazujący na rzeczywistej sieci został uproszczony i uwzględnia: 284 rury krzyżujące się w 177 węzłach, które jednocześnie stanowią punkty odbioru wody. W pliku WDS_Simulator.zip (Water Distribution System Simulator - autor: mgr inż. Adam Nowicki) znajdują się pliki (wraz z ich opisem) umożliwiające symulację sieci wodociągowej, zebranie danych (z pracy sieci w warunkach bezuszkodzeniowych oraz z uszkodzeniem) oraz ich zapisanie w przestrzeni roboczej Matlaba. Plikiem jakim należy się posługiwać do generacji danych jest student.m. W pliku wodociagiL1.mat zawarto przykładowe dane z symulacji sieci. Dane zawierają symulację pracy sieci (przepływy w rurach oraz ciśnienia w węzłach) w okresie jednego tygodnia, pobierane co 5 minut. Awaria jest zasymulowana w pewnym momencie ostatniej doby (i trwa do końca symulacji !) Każda z grup otrzyma własne dane z innym miejscem awarii. Na Rys. 1 przedstawiono szkic sieci wodociągowej Chojnic, a na Rys. 2 przedstawiono jej podział (na podstawie właściwości ekranujących magistrali głównych oraz zbiorników retencyjnych) na w miarę niezależne regiony. Precyzyjna mapa sieci Chojnic znajduje się w pliku mapa_Chojnic.fig, Można ją wygenerować przy pomocy komendy : chojnice.plotEmpty() Należy: Wykorzystując własne modele PCA oraz Symulator do generacji danych, wykryć i zlokalizować (jak najdokładniej) pęknięcie rury w sieci objawiające się wyciekiem wody. Uwaga: Symulator działa jedynie w środowisku 32 - bitowym (ograniczenie symulatora EPANET) !!! Wykorzystano: Cimiński, A. (2005). Metody estymacji stanu systemu w warunkach „deficytu” danych pomiarowych – podejście do budowy miękkiego symulatora hydrauliki na przykładzie sieci wodociągowej miasta Chojnice. PG 2005 – Promotor: dr hab. inż. K. Duzinkiewicz Nowicki, A. (2010). Detekcja i lokalizacja uszkodzeń przy użyciu metody Kernel PCA w aplikacji do systemów dystrybucji wody pitnej. Praca magisterska. PG 2010 – Promotor: dr inż. M. Grochowski 2 Rys.1. Schemat modelu sieci wodociągowej miasta Chojnice (Cimiński, 2005) 3 Rys.2. Model sieci wodociągowej Chojnice z podziałem na 6 względnie niezależnych obszarów (Nowicki, 2010) 4