Συντάχθηκε 10-09-2018 13:15
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ ΜΠΟΓΛΟΥ
με θέμα
Σχεδιασμός και Υλοποίηση Αλγορίθμων Ελέγχου Λειτουργίας, Εντοπισμού Διαρροών και Λήψης Αποφάσεων
Διαχείρισης Δικτύου Διανομής Νερού
Design and Implementation of Algorithms for Operation Control, Leakage Detection and Decision Making for the Management of a Water Distribution Network
Τετάρτη 12 Σεπτεμβρίου 2018, 12:30 μ.μ.
Αίθουσα 2041, Κτίριο Επιστημών, Πολυτεχνειούπολη
Εξεταστική Επιτροπή
Καθηγητής Γεώργιος Σταυρακάκης (Επιβλέπων)
Αναπληρωτής Καθηγητής Ευτύχιος Κουτρούλης
Δρ. Ελευθερία Σεργάκη
Περίληψη
Ένα κατανεμημένο σύστημα διανομής νερού, αποτελείται από ποικίλα υδραυλικά στοιχεία. Το σύστημα περιλαμβάνει περιοχές από τις οποίες συλλέγεται νερό, από δίκτυο αγωγών, από εγκαταστάσεις αποθήκευσης (δεξαμενές και ρεζερβουάρ), αντλιοστάσια και κόμβους κατανάλωσης. Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στα πλαίσια εργασιών που έλαβαν χώρα κατά την υλοποίηση του προγράμματος "Σχεδιασμός ευφυούς συστήματος αειφόρου διαχείρισης υδατικών δικτύων: εφαρμογή στην Κρήτη", το οποίο υποβλήθηκε στα πλαίσια της ανοικτής πρόσκλησης GR02.03 - “Αύξηση της γνώσης σχετικά με την ολοκληρωμένη θαλάσσια και νησιωτική πολιτική ή την Προστασία και διαχείριση των παράκτιων Περιοχών”, χρηματοδοτήθηκε από το Χρηματοδοτικό Μηχανισμό Ευρωπαϊκού Οικονομικού Χώρου περιόδου 2009 - 2014 (ΧΜ ΕΟΧ 2009 — 2014) και στο οποίο εξετάστηκε το κατανεμημένο σύστημα διανομής νερού του Οργανισμού Ανάπτυξης Κρήτης Α.Ε. (ΟΑΚ.ΑΕ).
Το πρώτο θέμα που εξετάζεται, αφορά τον έλεγχο της λειτουργίας και της ροής του κεντρικού αντλιοστασίου του δικτύου του ΟΑΚ.Α.Ε., το οποίο βρίσκεται στο Βλητέ. Σε ένα σύνολο από εκτεταμένες προσομοιώσεις, κάνοντας χρήση του "SmartWaters framework", το οποίο αναπτύχθηκε από την ομάδα του ερευνητικού έργου, εξετάζονται τέσσερις αλγόριθμοι, οι οποίοι ελέγχουν έμμεσα τη λειτουργία και τη ροή του αντλιοστασίου του Βλητέ, παρακολουθώντας τη στάθμη της δεξαμενής Κορακιών, η οποία τροφοδοτείται από αυτό το αντλιοστάσιο. Αναλυτικά εξετάζονται: (i) ένας αλγόριθμος ελέγχου στάθμης δεξαμενής και προγραμματισμού λειτουργίας των αντλιών του Βλητέ με σταθερές στροφές λειτουργίας, (ii) ένας αλγόριθμος ελέγχου στάθμης δεξαμενής και προγραμματισμού λειτουργίας των αντλιών του Βλητέ με μεταβλητές στροφές λειτουργίας, (iii) ένας αλγόριθμος ελέγχου στάθμης δεξαμενής κάνοντας χρήση PI ελεγκτή και (iv) ένας αλγόριθμος ελέγχου στάθμης δεξαμενής κάνοντας χρήση PID ελεγκτή. Οι αλγόριθμοι (i) και (ii), αναπτύχθηκαν στα πλαίσια του ερευνητικού έργου, από την ομάδα που συμμετείχε σε αυτό. Οι αλγόριθμοι (iii) και (iv), αναπτύσσονται στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής.
Το δεύτερο θέμα που εξετάζεται είναι η ανάπτυξη αλγόριθμου για τον εντοπισμό μεγάλων διαρροών (μεγαλύτερων από 20-25 m^3/h) στο σύστημα δικτύου του ΟΑΚ.ΑΕ. Αρχικά εξετάζεται η ακρίβεια του "SmartWaters framework", ως προς τη μοντελοποίηση των διαρροών, προσομοιώνοντας διαρροή σε δοκιμαστικό πρότυπο δίκτυο και συγκρίνοντας τα πειραματικά αποτελέσματα της προσομοίωσης με τα αντίστοιχα της μοντελοποίησης. Στη συνέχεια εξετάζονται χαρακτηριστικά σημάτων πίεσης με εκτεταμένες προσομοιώσεις στο "SmartWaters framework" με σκοπό να καθοριστεί ποια από αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση διαρροών. Τα υπό μελέτη χαρακτηριστικά είναι: i) η διακριτή ενέργεια των σημάτων πίεσης, ii) η εντροπία των σημάτων πίεσης και iii) η ενέργεια των detail συντελεστών του 3ου επιπέδου του διακριτού μετασχηματισμού wavelet, χρησιμοποιώντας την οικογένεια Daubechies και συγκεκριμένα το 2ο βαθμό της συγκεκριμένης οικογένειας συναρτήσεων wavelet.
Abstract
A distributed water supply system is a system based on engineered hydraulic components which conveys water from the source to the consumers. A typical distributed water supply system consists of the water sources, a pipe network, storage facilities like reservoirs and water tanks, pumping stations and the consumption nodes. This Thesis is based on the project "An Intelligent system for sustainable management of water supply networks: application in the island of Crete", which was submitted for the purposes of the program GR02.03 - "Integrated marine and inland water management - Good environmental status in European marine and inland waters" and was funded by the European Economic Area grants 2009-2014 (EEAgrants 2009 -2014). In this project, the distributed water supply system of the Organization for the Development of Crete S.A. (OAK.AE) was examined.
The first part of this Thesis deals with the operation and the flow control of the main pumping station of OAK.AE water network, named "Vlites". In an extended set of simulations, by using "SmartWaters" framework, four control algorithms are examined as they indirectly control the operation and the flow of "Vlites" pumping station, by tracking the level of the feeding tank, named "Korakies". In detail are examined: i) an algorithm based on pumping station’s pumps scheduling control (ON/OFF) under constant speed operation and tank level control, ii) an algorithm based on pumping station’s pumps scheduling control under variable speed operation and tank level control, iii) an algorithm based on a PI controller and tank level control iv) an algorithm based on a PID controller and tank level control. Algorithms (i) and (ii) were implemented by the team of the scientific project. Algorithms (iii) and (iv) are implemented in this Thesis framework.
The second part of this Thesis deals with the development of an algorithm for big water leakages localization (greater than 20-25 m3/h), in OAK.AE distributed water network. Initially, an examination about the accurately simulation of water leakages in "SmartWaters" framework takes place, by simulating a leakage in a prototype network and verifying the accuracy of the leakages modeling. The algorithm is based on, a set of features, which are generated by pressure signals from an extended set of simulations in "SmartWaters framework", in order to extract features and examine which of them can be used for leakages detection. These features are: i) the discrete energy of the pressure signals ii) the entropy of the pressure signals and iii) the energy of detail coefficients of Daubechies 2 (db2), 3d level discrete wavelets decomposition.
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 2041, Πολυτεχνειούπολη
Έναρξη: 12/09/2018 12:30
Λήξη: 12/09/2018 13:30
