Zarządzanie siecią w krakowskiej przestrzeni infromacji

Fot.: photogenica.pl
ZARZĄDZANIE SIECIĄ
W krakowskiej
przestrzeni informacji
Paweł Myszczyszyn, Anna Windak
Dział Dokumentacji Cyfrowej MPWiK S.A. w Krakowie
Zarządzanie eksploatacją sieci wymaga posiadania systemu niezbędnego do
gromadzenia i opracowania danych przestrzennych. Wdrożony w Miejskim
Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji w Krakowie System Informacji
Przestrzennej daje możliwość racjonalnego wykorzystywania istniejącej
infrastruktury oraz pomaga w obniżaniu kosztów spółki.
W
ydarzeniem, które zapoczątkowało wieloletni proces budowy nowoczesnego
systemu wodociągowego w Krakowie było
przemówienie prezydenta miasta Józefa Dietla w 1866
roku, który stwierdził, iż „dla zdrowia i wygody mieszkańców Krakowa, należy doprowadzić obfitą wodę
źródlaną lub rzeczną”. 14 lutego 1901 roku miało
miejsce uroczyste uruchomienie Zakładu Uzdatniania Wody na Bielanach. Pierwszy wodociąg czerpał
wodę podziemną w dolinie Wisły przy pomocy studni
połączonych lewarem. Na przestrzeni ponad 100 lat,
wobec szybkiego tempa rozwoju, wzrastającej powierzchni miasta, budowy Nowej Huty, rosnącej licz-
10
BMP Ochrona Środowiska 1/2014
by mieszkańców, a co za tym idzie zwiększającego się
zapotrzebowania na wodę, budowano kolejne ujęcia
wody i rozbudowywano infrastrukturę wodociągową.
Powstały kolejno: Zakład Uzdatniania Wody (ZUW)
Rudawa, uruchomiony w 1955 roku, ZUW Dłubnia
w 1960 roku i ZUW Raba w 1974 roku.
W systemie zaopatrzenia w wodę Krakowa
pracuje 11 zespołów zbiorników wodociągowych
wyrównawczo-zapasowych, których łączna pojemność wynosi ok. 277 tys. m3. Większość to zbiorniki
terenowe. Najstarszy z nich, o pojemności 5000 m3,
został wybudowany w 1900 roku i znajduje się na
Zwierzyńcu. Na trasie tranzytu z ZUW „Raba” do
www.ochrona.e-bmp.pl
ZARZĄDZANIE SIECIĄ
Krakowa, w miejscowości Siercza zlokalizowany jest
zespół zbiorników o łącznej pojemności 158,5 tys. m3.
Wśród nich są największe zbiorniki wodociągowe na
terenie Polski, których pojemność komór wynosi po
34,00 tys. m3. Zapas wody, zgromadzonej w zbiornikach, zabezpiecza całą Gminę Miejską Kraków.
W 2012 roku wtłoczono do sieci 56 846 tys. m3
wody. Szacuje się, że z sieci wodociągowej korzysta
99,6% wszystkich mieszkańców Gminy Miejskiej
Kraków.
Eksploatacja sieci wodociągowej
Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie zajmuje się eksploatacją 2 077
km [dane na koniec 2012 roku] sieci wodociągowej
wraz z przyłączami. Sieć ta w większości zbudowana
jest w układzie pierścieniowym, dzięki czemu można
mówić o jej stosunkowo dużej niezawodności w dostarczaniu wody do odbiorców.
zagęszczenia sieci wodociągowej i podziału zadań
na poszczególne brygady pogotowia wodociągowego.
Rola Systemu Informacji Przestrzennej
w monitoringu sieci wodociągowej
Wymagania i standardy obecnych czasów zmuszają przedsiębiorstwa wodociągowe do posiadania
sprawnie działającego systemu kontrolowania i monitorowania wszystkich elementów, które mają wpływ
na niezawodność dostarczania wody do odbiorców.
Sprawnie działający monitoring ma szczególne znaczenie dla rozbudowanych systemów wodociągowych.
System monitoringu jest odpowiednio powiązanym
ze sobą zespołem czynności i elementów, które służą
do pozyskiwania, zestawiania i przetwarzania danych
o funkcjonalności układu. Zakres monitoringu zależy
od wielkości i funkcji obiektów znajdujących się pod
kontrolą i prowadzony jest pod kątem możliwych do
wystąpienia zagrożeń.
RYS. 1
Podział Krakowa na
obszary przeglądów
sieci i hydrantów
[GIS MPWiK S.A.
Kraków 2012]
W celu usprawnienia działań krakowskich wodociągów, miasto zostało podzielone na trzy główne
obszary eksploatacyjne [1]:
±
Rejon Centrum (15 obszarów „ C”),
±
Rejon Nowa Huta (19 obszarów „H”),
±
Rejon Podgórze (17 obszarów „P”).
W każdym z trzech rejonów sieć wodociągowa
podzielona jest na tzw. obszary przeglądów sieci
i hydrantów. Obszary te nie pokrywają się z granicami administracyjnymi poszczególnych dzielnic. Ich
podział wynika ze stopnia trudności eksploatacji,
www.ochrona.e-bmp.pl
W przypadku sieci wodociągowych dotyczy jakości
wody, parametrów hydraulicznych układu, tj. ciśnienia,
poziomu wody w zbiornikach, prędkości i wielkości
przepływów, sprawności armatury i urządzeń. Im szerszy zakres prowadzonej kontroli, tym większe szanse
na ograniczenie strat wody, możliwość szybkiego reagowania w przypadku niekorzystnych sytuacji oraz
większe prawdopodobieństwo uzyskania optymalnej
pracy całego układu.
Prowadzony monitoring pozwala na stworzenie
systemu informacji o stanie przewodów wodociągowych, który opiera się na ewidencji uszkodzeń,
BMP Ochrona Środowiska 1/2014
11
ZARZĄDZANIE SIECIĄ
zakresie prowadzonych napraw, wymiany przewodów
i połączeń oraz wadliwej armatury. Dzięki tym działaniom przedsiębiorstwo wodociągowe może stworzyć
program planowych remontów, odnowy, modernizacji
i wymiany zużytej infrastruktury.
Wiodącym kierunkiem nowoczesnej eksploatacji systemów dystrybucji wody jest wprowadzanie
w przedsiębiorstwach baz danych GIS (Geographic
Information Systems). GIS jest zintegrowaną technologią, służącą do gromadzenia, przetwarzania,
udostępniania danych oraz przeprowadzania analiz
i prezentacji ich wyników. Dane dostarczone przez
jednostki organizacyjne, zajmujące się eksploatacją
sieci wodociągowej, wprowadzane są do bazy GIS.
Zarządzanie siecią wodociągową wymaga ciągłej
analizy parametrów jej pracy. W GIS zestawiane
są dane dotyczące funkcjonowania infrastruktury
w przeszłości oraz podczas aktualnej eksploatacji.
Dzięki analizom tworzone są raporty, zestawienia
statystyczne, wykresy i symulacje, można oszacować
skutki oraz prognozować kierunki rozwoju, przewidywać sytuacje awaryjne i możliwości ich rozwiązania.
KRAKOWSKIE ZUWy
Obecnie woda pitna dla mieszkańców Krakowa dostarczana jest z czterech zakładów uzdatniania wody:
¬ Zakładu Uzdatniania Wody „Raba” o wydajności 186 tys. m3 d-1,
¬ ujmującego wodę ze Zbiornika Dobczyckiego Zakładu Uzdatniania Wody „Rudawa”,
o wydajności 55 tys. m3 d-1, czerpiącego wodę z rzeki Rudawy,
¬ Zakładu Uzdatniania Wody „Dłubnia”, o wydajności 25 tys. m3 d-1,
¬ ujmującego wodę z rzeki Dłubni oraz studni głębinowych w Mistrzejowicach,
¬ Zakładu Uzdatniania Wody „Bielany”, o wydajności 25 tys. m3 d-1, pobierającego
wodę z rzeki Sanki,
Maksymalna zdolność produkcyjna wszystkich zakładów w 2012 roku wyniosła
297,4 tys. m3.
¬
staci nakładki „U” (uzbrojenia) mapy zasadniczej,
±
materiały z pomiarów sieci zawarte w operatach
pomiarowych,
±
materiały branżowe.
W połączeniu z MSIP
Od stycznia 2001 roku w Krakowskich Wodociągach rozpoczął się proces wdrożenia Systemu Informacji Przestrzennej do Zarządzania Siecią Wodociągową
i Kanalizacyjną (GIS). Pierwszym etapem było przeniesienie danych gromadzonych w ramach Małopolskiego
Systemu Informacji Przestrzennej (MSIP) do bazy GIS.
Następnym etapem wdrożenia systemu było powołanie
zespołu koordynacyjnego do spraw wdrożenia. Zespół
ten składał się z przedstawicieli działów zaangażowanych w proces organizacji wprowadzania danych do
systemu. Celem powołania zespołu było opracowanie
i realizacja następujących zadań:
±
ustalenie zakresu danych dotyczących obiektów
sieci wodociągowej i kanalizacyjnej, które należy
wprowadzać do systemu GIS,
±
określenie miejsc (komórek organizacyjnych przedsiębiorstwa), w których będą wprowadzane dane,
±
przygotowanie propozycji zmian organizacyjnych
w komórkach wprowadzających dane do systemu
GIS,
±
oszacowanie nakładów finansowych związanych
z wdrażaniem systemu GIS,
±
rozpatrzenie możliwości zlecenia wprowadzania
danych archiwalnych jednostce zewnętrznej.
¬
¬
¬
Małopolski System Informacji Przestrzennej
Na podstawie porozumienia o przystąpieniu do
opracowania, wdrożenia i eksploatacji Małopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej w zakresie sieci
technicznego uzbrojenia terenu na obszarze Krakowa
Miejskie Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji uzyskało dostęp do cyfrowej bazy danych
infrastruktury miasta. Porozumienie to dotyczyło
następujących branż: wodociągowej, kanalizacyjnej,
ciepłowniczej, gazowej, telekomunikacyjnej i elektroenergetycznej.
Opracowanie wersji cyfrowej danych zostało
zlecone Przedsiębiorstwu Geodezyjno-Informatycznemu oraz Wojskowej Akademii Technicznej.
Podstawowymi danymi źródłowymi do stworzenia bazy danych były następujące materiały inwentaryzacji sieci uzbrojenia terenu:
±
dane zgromadzone są w Wojewódzkim Ośrodku
Dokumentacji Geodezyjno-Kartograficznej w po-
12
BMP Ochrona Środowiska 1/2014
Wdrażanie GIS
Kolejnym etapem wdrożenia systemu była próba
połączenia zewnętrznych baz danych z systemem
GIS. Jedynym identyfikatorem pozwalającym na
przestrzenne umiejscowienie danych z zewnętrznych
baz danych był adres. W danych miejskich przejętych
z Małopolskiego Systemu Informacji Przestrzennej nie
znalazła się warstwa adresowa. Warstwa taka lokalizuje
reprezentatywny punkt adresowy (ulica, numer adresowy, współrzędne) na mapie miasta. Aby powiązać
istniejące bazy, utworzono warstwę adresową. Następnie powiązano dane o wodomierzach i klientach
MPWiK S.A. Kolejnym etapem było udostępnianie
danych zgromadzonych w systemie GIS poprzez tzw.
Intranet, czyli wewnętrzny internet. Użytkownicy, przy
pomocy standardowych przeglądarek internetowych
podłączając się do dedykowanego serwera gromadzącego dane, mogą bez dodatkowej licencji korzystać
z danych systemu informacji przestrzennej. W 2005
roku przeniesiono istniejące schematy sieci miejskich
z postaci wektorowej do Intranetowego Serwisu Map.
Następnie uruchomiono serwis dla dyspozytorów,
dzięki któremu zgłoszenia awarii w sposób ciągły
nanoszone są w systemie, a informacje zawarte w zgłoszeniu automatycznie przesyłane drogą elektroniczną
do odpowiednich jednostek spółki. Pod koniec 2005
roku przeniesiono dane techniczne z Bazy Technicznej
www.ochrona.e-bmp.pl
ZARZĄDZANIE SIECIĄ
funkcjonującej w środowisku Access do systemu GIS.
Migracja danych technicznych z rozproszonych baz
„accesowych” pozwoliła na ich przeglądanie z odwzorowaniem przestrzennym, tworzenie zestawień
ze względu na podstawowe parametry rurociągów,
obliczania przyrostów sieci i porównaniu wyników
z danymi gromadzonymi w warstwach GIS. Przeniesiono rejestry oraz ogólne informacje dotyczące sieci
miejskich i połączeń domowych.
W 2006 roku wprowadzono do systemu dane
dotyczące projektowanych sieci miejskich oraz wydawanych warunkach technicznych z możliwością wprowadzania danych za pomocą Intranetowego Serwisu
Map. W lutym 2011 roku powołano Dział Dokumentacji Cyfrowej, którego zadaniem było przejęcie zadań
związanych z utrzymaniem bazy danych w stanie aktualności oraz aktualizacja istniejących danych Systemu
Informacji Przestrzennej. Pod koniec 2011 przeliczono
dotychczasowy lokalny układ współrzędnych systemu
GIS MPWiK S.A. do obowiązującego układu odniesienia w Polsce. W czasie prac nad zmianą układów
powiększano zasięg mapy GIS o gminy ościenne oraz
stworzono możliwość publikowania zdjęć lotniczych
i podkładów geodezyjnych w Intranetowym Serwisie
Map. W 2012 roku udostępniono jednostkom MPWiK
cyfrową wersję szkiców powykonawczych połączeń
domowych (70 000 sztuk). Na podstawie porównania
warstwy adresowej Systemu bilingowego i GIS wygenerowano warstwę wodomierzy. Udostępniono dane
o kontach w systemie GIS w celu analizowania ich
przestrzennie za pomocą warstw GIS. Ujednolicenie
danych adresowych oraz wprowadzenie jednoznacznego identyfikatora pomiędzy danymi z obu baz pozwoli
na integrację nowego systemu bilingowego z systemem GIS oraz korzystanie z danych obu systemów
w czasie rzeczywistym. W 2013 roku udostępniono
w intranetowym serwisie map dane księgowe dotyczące
sieci wodociągowych i kanalizacyjnych, nadając numer
środka trwałego obiektom systemu GIS.
Możliwości systemu w zarządzaniu
siecią wodociągową
Dane zawarte w GIS z zakresu sieci wodociągowej
wykorzystywane są przez dyspozytorów, Centralne
Laboratorium, Zakład Sieci Wodociągowej i pogotowia
wodociągowe.
Dyspozytornia sprawuje całodobową kontrolę nad
bieżącą eksploatacją sieci wodociągowej i kanalizacyjnej na terenie Krakowa. Dyspozytorzy po przyjęciu
zgłoszenia awarii wprowadzają punkt na warstwie
awarie w miejscu wystąpienia awarii. Dane o miejscu
zdarzenia system automatycznie przekazuje do odpowiednich działów. Dyspozytorzy w sytuacji zagrożenia
czy awarii zapewniają współpracę pomiędzy służbami
przedsiębiorstwa a miejskimi służbami technicznymi,
pogotowiem ratunkowym, strażą pożarną, strażą miejską, policją oraz Powiatowym Centrum Zarządzania
Kryzysowego w Krakowie. W takich sytuacjach System
www.ochrona.e-bmp.pl
Informacji Przestrzennej umożliwia szybki dostępu do
informacji na temat infrastruktury przedsiębiorstwa
oraz danych o terenie wystąpienia zdarzenia.
W Centralnym Laboratorium wprowadzane są dane
dotyczące badań wody. Wyniki analiz można odszukać
na podstawie adresu, nazwy punktu poboru wody, źródła
poboru, rodzaju analizy. Dzięki systemowi GIS pracownicy laboratorium mają dostęp do topografii i lokalizacji
punktów kontrolnych, mogą na bieżąco kontrolować
jakość wody w sieci wodociągowej. Wprowadzane dane
usprawniają monitoring jakości wody prowadzony przez
laboratorium krakowskich wodociągów.
Dane edytowane przez Zakład Sieci Wodociągowej
powstają w trakcie usuwania awarii i prowadzenia
przeglądów sieci. Zakład utrzymuje w stanie aktualności warstwy ochrony katodowej, awarii i pla-
„
GIS stanowi zintegrowaną platformę
dla gromadzenia, przetwarzania
danych oraz ich pozyskiwania
nowanych przeglądów sieci. Dedykowana nakładka
do planowanych przeglądów uzbrojenia umożliwia
zakładowi tworzenie kart przeglądów oraz wydruk
odpowiednio sparametryzowanych wydruków. Wszelkie rozbieżności pomiędzy danymi zgromadzonymi
w bazie a rzeczywistym stanem, przekazywane są do
Działu Dokumentacji Cyfrowej w celu ich usunięcia.
Z pracy w terenie
Wersja mobilna systemu [2] pozwala na szybkie
rozpoznanie materiału, średnicy sieci, lokalizacji obiektów wodociągowych, hydrantów i zasuw bezpośrednio
w terenie. System odwzorowuje topografie uzbrojenia
podziemnego innych branż, co zmniejsza ryzyko ich
uszkodzenia podczas usuwania awarii. Rejestry zawierają dane, które pozwalają ustalić datę odbioru uszkodzonego przewodu lub elementu sieci, co jest ważne pod
względem ekonomicznym. W przypadku wystąpienia
awarii przed upływem okresu gwarancji, udzielonej
przez wykonawcę, koszty jej naprawy ponosi właśnie
wykonawca, a nie przedsiębiorstwo wodociągowe.
System Informacji Przestrzennej wykorzystywany
jest w pracach eksploatacyjnych, planowaniu konserwacji i remontów sieci, realizacji zadań z zakresu
prac planowych i usuwania awarii. Gromadzone dane
o awariach umożliwiają pracownikom Zakładu Sieci
Wodociągowej tworzenie raportów statystycznych
dotyczących awaryjności sieci oraz zestawianie ilości
sieci przeznaczonych do remontu.
***
Zarządzanie eksploatacją sieci, obejmujące monitoring, sterowanie i regulację oraz planowanie
działań, wymaga posiadania systemu, niezbędnego
BMP Ochrona Środowiska 1/2014
13
ZARZĄDZANIE SIECIĄ
do gromadzenia i zarządzania danymi przestrzennymi. Wdrożenie komputerowej bazy danych typu
GIS przynosi wymierne efekty, polegające na możliwości racjonalnego wykorzystywania istniejącej
infrastruktury oraz oszczędnościach ekonomicznych
i czasowych w ich eksploatacji. GIS stanowi zintegrowaną platformę dla gromadzenia, przetwarzania
danych oraz ich pozyskiwania. Ciągła aktualizacja
RYS. 2
Struktura materiałowa
sieci wodociągowej
[GIS MPWiK S.A.
Kraków 2012]
14
bazy GIS oraz różnorodność wprowadzanych danych
pozwala na ich wykorzystywanie przez szeroką grupę
użytkowników. Nie bez znaczenia jest możliwość
pozyskiwania wyników w postaci dowolnych prezentacji. Najlepsze efekty wdrażania GIS uzyskuje
się przy zintegrowanych działaniach, które obejmują
cały system w sposób kompleksowy. Korzystanie
z danych pozwala na analizę stanu majątku przedsiębiorstwa, pozyskiwanie informacji o pracy sieci
i obiektów, planowanie prac związanych z remontami i konserwacjami. Elektroniczne archiwum
dokumentów oraz szybki dostęp do informacji
BMP Ochrona Środowiska 1/2014
pomaga w definiowaniu celów polityki eksploatacyjnej sieci i obniżaniu kosztów przedsiębiorstwa
wodociągowego.
Literatura
[1] Kwietniewski M. 2008, GIS w wodociągach i kanalizacji, Wydawnictwo Naukowe PWN SA, Warszawa.
[2] Kwietniewski M., Miszta- Kruk K., Wróbel K. 2007. Możliwości
zastosowania GIS w wodociągach na przykładzie wybranego systemu dystrybucji wody. Ochrona Środowiska, 3(29)/2007, 73-76.
[3] Myszczyszyn P. 2013, Analiza zasobów Systemu Informacji
Przestrzennej (GIS) MPWiK S.A. w Krakowie, Uniwersytet Ekonomiczny w Krakowie.
[4] Raport Roczny 2012. Wodociągi krakowskie. 2013. Miejskie
Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji Spółka Akcyjna
w Krakowie.
[5] Windak A. 2011. Zastosowanie technologii GIS w Miejskim
Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji S.A. w Krakowie.
Uniwersytet Rolniczy w Krakowie.
[6] Windak A. 2013. Analiza awaryjności sieci wodociągowej
w dzielnicach Rejonu Podgórze w Krakowie. Uniwersytet Rolniczy
w Krakowie.
[7] Żaba T., Iwanejko R., Bajer J. 2012. Wybrane zagadnienia monitoringu krakowskich wodociągów. Instal, 12/2012, 80-83.
www.ochrona.e-bmp.pl