پايش بهينه شبكه توزيع آب مبتني بر مدل پوياي شبيه سازي كيفي

كارشناسي ارشد

تشخيص آلودگي¬هاي عمدي يا تصادفي در سيستم¬هاي توزيع آب براي حفاظت از سلامت مصرف كنندگان ضروري است. پيشرفت¬هايي كه اخيراً در فن¬آوري حسگرهاي بي¬سيم و سيمي رخ¬داده¬اند، امكان استفاده از شبكه¬هاي حسگر را ميسر و اندازه گيري پارامترهاي كيفي آب، جمع آوري و انتقال مداوم داده¬ها در لحظه (آنلاين) را تسهيل نموده است. بر اساس مطالعات انجام شده، پارامترهاي معمول كيفيت آب (به عنوان مثال كلر، pH، رسانايي الكتريكي، كل كربن آلي و موارد ديگر) در واكنش به آلاينده¬هاي ورودي، دچار تغييراتي مي¬گردند كه اين تغييرات پويـاي كيفي آب، مي¬تواند تشخيص رخداد آلودگي در شبكه توزيع آب را تسهيل نمايد. در اينكار تحقيقاتي، با هدف شبيه سازي واقع گرايانه¬تر پاسخ پارامترهاي معمول كيفي آب به يك رويـداد آلودگي در شبكه توزيع از مدل EPANET-MSX استفاده مي¬شود. هدف از مطالعه حاضر، جانمائي بهينه حسگرهاي ثابت يا متحرك و نيز تركيب آنها با هدف 1- كاهش زمان تشخيص آلودگي، 2- افزايش درست نمائي تشخيص و 3- كاهش مصرف آب آلوده مي باشد كه در قالب مسائل تك هدفه و دو هدفه (اهداف دو به دو) دنبال مي¬گردد. معيار آلودگي در گره¬ها تغييرات قابل توجه و افت پارامتر كيفي كلر در پاسخ به ورود آلاينده پتاسيم سيانيد به شبكه توزيع آب است. الگوريتم بهينه ساز ازدحام ذرات (PSO) در ارتباط با نتايج مدل EPANET-MSX به منظور تعيين جانمائي بهينه حسگرهاي ثابت و متحرك و زمان رهاسازي حسگر متحرك در شبكه استفاده مي گردد. با توجه به عدم قطعيتهاي موجود در سناريوهاي رخداد آلودگي در شبكه، 1000 سناريوي تصادفي مبتني بر تابع توزيع يكنواخت و متاثر از زمان شروع تزريق، شدت جرمي تزريق، مكان تزريق و تداوم تزريق آلودگي تعريف و در ارزيابي عملكرد حسگرها و جانمايي بهينه آنان مورد توجه قرار مي گيرد. بررسي تأثير تعداد حسگرهاي ثابت و متحرك بر درست نمائي تشخيص آلودگي، زمان مورد انتظار تشخيص آلودگي و مصرف آب آلوده بيانگر تاثير مثبت افزايش تعداد حسگرها بر اهداف مديريت شبكه بوده است. بر اساس نتايج حاصل، حسگرهاي متحرك قابليت حفاظت و تشخيص پائين تري از كيفيت منابع آب شبكه نسبت به حسگرهاي ثابت دارند و اين مهم به اين دليل تغييرپذيري مكاني و حضور محدود آنان در شبكه توزيع آب مي باشد. بررسي مسائل حل شده در تحقيق حاضر، بيانگر رابطه مستقيم درست نمائي و زمان تشخيص آلودگي، رابطه مستقيم درست نمائي تشخيص آلودگي و مصرف آب آلوده و رابطه عكس زمان تشخيص آلودگي و مصرف آب آلوده است. در بررسي نقش تركيبي حسگرهاي ثابت و متحرك، بكارگيري تعداد متعدد حسگرهاي متحرك به ازاي يك حسگر ثابت، بيانگر كاهش مصرف آب آلوده و نيز كاهش زمان تشخيص آلودگي بوده است. بر اساس نتايج حاصل در بررسي اثر پوشش شبكه، افزايش درصد پوشش گره¬هاي سينك، زمان مورد انتظار تشخيص آلودگي را مي¬كاهد. همچنين با افزايش پوشش شبكه از 80% به 100%، زمان تشخيص آلودگي ثابت باقي خواهد ماند. بررسي اثر عمر باتري بر زمان تشخيص آلودگي در شبكه يك حسگر ثابت-چند حسگر متحرك، بيان مي¬دارد كاهش عمر باتري به 8 ساعت و كمتر در موارد افزايش يك تا سه حسگر متحرك، اثرگذاري منفي در اهداف حفاظتي كيفيت منابع آب شبكه خواهد داشت. بر اساس نتايج مطالعات حاضر، تغييرات عمر باتري نسبت به پوشش شبكه عامل به مراتب اثرگذارتري در اهداف حفاظتي كيفيت شبكه توزيع آب است.

194090

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي و مديريت منابع آب

دكتر مطهره سعادت پور