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