IBM Intelligent Water

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IBM Intelligent Water

Progetto WATERGRID [MIUR PON01_01596 ]Gennaio 2015

WATERGRID

Progetto di ricerca industriale (MIUR PON01‐01596)

•Durata– Ottobre 2011- Settembre 2014

•Partners– ABC (ex ARIN). Azienda

idrica di Napoli– Università di Napoli

“Federico II” (Dipartimento di Ingegneria Civile, Tecnica e Ambientale)

– IBM Italia (Rome Smart Solutions Lab)

Obbiettivi– Modellazione, ottimizzazione,

simulazione e controllo di reti idriche urbane

– Focus della ricerca• Grid modeling• Model calibration,

sampling design• Optimal grid partitioning

(distrettualizzazione)• Risparmio e recupero

dell’energia • Reports del bilancio idrico• Rilevamento automatico di

anomalie

WATERGRID / Il contributo del team IBM

Responsabilità di progetto– Modellazione di reti idriche– Integrazione con sistemi GIS– Posizionamento ottimale di

sensori di pressione– Partizionamento ottimale

della rete in District Metered Areas (DMA)

– Rilevamento di anomalie

Moduli software sviluppati– IBM WGMOS(*) SW

• WGMOS Studio• WGMOS Server

(*) Water Grid Modeling Optimization and Simulation - Software assets developed and owned by the Rome Smart Solutions Lab

IBM Intelligent Water (IW)– Piattaforma flessibile di

integrazione per monitoraggio, analisi e visualizzazione di reti idriche

– WGMOS Server • OPC-based integration of

SCADA sensor data• SOA-based integration of

metering data from ITRON• Exploitation of COGNOS data

analytics and reporting• Adaptive near-real-time

detection of anomalies (pipe failures)

WGMOS Server – Funzionalità

• Gestione di modelli multipli (per distretto)– Supporta il calcolo del bilancio idrico per distretto– Flessibilità: modelli con aree di sovrapposizione

• Integrazione con sistemi AMR di terze parti– Misure orarie (memorizzate negli smart‐meter)– Raccolta giornaliera automatica da sistema AMR

• Integrazione con sistemi SCADA (sensori)– Acquisizione dati dai sensori ad ogni minuto– Profili di riferimento inizializzati con dati storici e aggiornati automaticamente a supporto di anomaly‐detection

– Gestione dati storici del bilancio idrico– Anomaly detection effettuata ogni 2‐6 minuti 

WGMOS Server – Rete Idrica Demo

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WGMOS Server – Bilancio Idrico

• Calcolo del bilancio idrico per distretto– Bilancio orario con visualizzazione su base giornaliera

• Disponibile per tutti i giorni di cui sono stati raccolti i consumi

– Componenti del bilancio• Acqua totale immessa

• Consumo totale misurato

• Stima delle perdite di rete (estremo superiore, basato sulla ‘minima notturna’)

• Perdite non spiegate

WGMOS Server – Bilancio Idrico

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WGMOS Server – Rilevamento anomalie

• Funzionalità– Creazione dinamica delle soglie di attenzione (per sensore)

• Inizializzate sulla base dei dati storici

• Aggiornate automaticamente nel caso di lenta deriva

– Monitoraggio di anomalie• Transienti (deviazioni che rientrano nella norma su brevi periodi)

• Deviazioni di lunga durata– Possono rientrare nella norma precedentemente stabilita– Possono stabilizzarsi su un nuovo profilo (nuove soglie)

• Visualizzazione anomalie (tipica frequenza di aggiornamento: 6’)

– Icona visibile per il sensore cui è associata una anomalia attiva– Stato (verde, giallo, arancio, rosso) rispetto alle soglie di riferimento

WGMOS Server – Profili di riferimento dinamici

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WGMOS Server – Simulazione di Rotture temporanee [1]

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WGMOS Server – Simulazione di Rotture temporanee [2]

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WGMOS Server – Simulazione di Rotture temporanee [3]

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WGMOS Studio

• Funzionalità– Import/Export

• Processo di creazione dal GIS del modello GMOS

• Formato EPANET INP 

• Formato WGMOS      (ad esempio generato con estrattore da GIS)

– Visualizzazione e modifica della rete idrica• Uso del solver EPANET2

– Posizionamento ottimale dei sensori di pressione• Uso dei solutori K‐MEANS e CPLEX per la ricerca dell’ottimo

– Partizionamento ottimale in distretti• Generazione di un ampio insieme di partizioni «plausibili»

• Ordinamento delle partizioni funzionalmente «accettabili»

• Calcolo automatico del settaggio ottimale delle valvole.

WGMOS Studio – Creazione dal GIS del modello GMOS

WGMOS Studio – Visualizzazione e modifica delle rete idrica

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WGMOS Studio – Posizionamento ottimale dei sensori

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WGMOS Studio – Partizionamento ottimale in distretti

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