Konsumentenverhalten im Social Shopping - empirische Analyse mittels Logfiles
1 Systems Research Institute Polish Academy of Sciences KÖLPINSEE 2011 Rechnerunterstützte...
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Systems Research InstitutePolish Academy of Sciences
KÖLPINSEE 2011
Rechnerunterstützte Endscheidungshilfe für kommunale Wasserwerke mittels mathematischer Modelle, Krigingsapproximation und Optimierung
Jan Studzinski
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IBS PAN Warszawa
Inhalt:
•Einführung
•Konzept des rechnergestützten Wassernetzmanagements
•Bausteine des entwickelten Informationssystems
•Rechnerprogramme in den Informationssystemsbausteinen
•Kooperation von Rechnerprogrammen
•Entwickelte mathematische Modelle
•Ausgewählte Aufgaben vom System ausgeführt
•Schlussfolgerungen
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IBS PAN Warszawa
1. Einführung
Welttrend – Inbetriebnahme von integrierten Informationssystemen zum komplexen Management von kommunalen Wasserwerken, u.a. auch Wassernetzen
Integriertes System – besteht aus den zusammenarbeitenden Programmen, wodurch der Synergieeffekt entsteht
Komplexes Management – Ausführung durch das System der Aufgaben von der technischen wie auch organisatorischen Art
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IBS PAN Warszawa
Aktuelle und gemeine Praxis der Wasserwerksinformatisierung
Mangel an kompakten Systemen
Mangel an Programmintegrierung
Mangel an Handlungskomplexität der laufenden Programme
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Zustandsursachen
•Angst der Unternehmen vor den Forschungsarbeiten
•Ungewissheit hinsichtlich der zukünftigen Nutzen
•Hohe Kosten der geplanten Forschungsarbeiten
•Organisatorische Probleme
•Mangel an der erforderlichen Erfahrung
•Mangel an den geeigneten Förderprogrammen
IBS PAN Warszawa
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Struktur des integrierten Informationssystems
2. Konzept des rechnergestützten Wassernetzmanagements
IBS PAN Warszawa
vv
Mathematische Modelle
Optimierungsalgorithmen
Approximationsalgorithmen
GIS-Datenbank
GIS CIS SCADA
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3. Bausteine des entwickelten Informationssystems
Das Informationssystem:
• hat eine offene Modularstruktur
• besteht aus den folgenden Bausteinen:
o GIS (Geographical Information System) – zur Herstellung der numerischen Karte des Wassernetzes
o SCADA (System of Control And Diagnostic Analysis) – zum Monitoring des Wassernetzes
o CIS (Customers Information System) – zur Erfassung der Daten von dem verkauften Trinkwasser
o mathematische Modelle und Algorithmen zur Simulation-, Optimierung-, Vorhersage- und Approximationsberechnungen
IBS PAN Warszawa
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4. Rechnerprogramme in den Informationssystemsbausteinen
Baustein: GIS • Rechnervisualisierung des Wassernetzes• Räumlich-tematische Analysen des Wassernetzes• Berechnung der Hochkoordinaten von Wassernetzknotenpunkten• Export von Wassernetzgraphen zum Wassernetzmodel
Baustein: SCADA• Visualisierung und Registrierung der Messdaten vom Wassernetz• Ausfindung von Wasserausläufen
Baustein: CIS• Registrierung von Wassernetzbenutzern und vom Wasserverkauf
IBS PAN Warszawa
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Baustein: Modelle und Rechenalgorithmen
• Hydraulische Modellierung (Mosuw-H)
• Kalibrierung des hydraulischen Models (Mosuw-K)
• Optimierung und Planung des Wassernetzes (Mosuw-O)
• Pumpensteuerung (Mosuw-P)
• Vorhersage der hydraulischen Wassernetzbelastung (IDOL)
• Planung des Monitoringssystems (Mosuw-M)
• Ausfindung und Lokalisierung von Havariefällen (Mosuw-A)
• Berechnung der Hochkoordinaten von Wassernetzknotenpunkten (Kripog)
• Herstellung der Karten von Fluss- und Druckverteilungen im Wassernetz (Kripow)
• Herstellung der Karten der Wassernetzempfindlichkeit gegen Havariefälle (Kripom)
IBS PAN Warszawa
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Programmsatz MOSUW
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IBS PAN Warszawa
Programmsatz Krigingsapproximation
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Programmsatz Prozessmodellierung
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5. Kooperation von Rechnerprogrammen
• Monitoring von Fluss- und Druckwerten des Wassers in bestimmten Wassernetzpunkten (SCADA)
• Hydraulische Berechnungen des Wassernetzes (GIS, CIS, Mosuw-H)
• Kalibrierung des hydraulischen Models (GIS, CIS, SCADA, Mosuw-K)
• Rechnervisualisierung des Wassernetzes (GIS)
• Ausfindung und Lokalisierung von Havariefällen (GIS, SCADA, CIS, Mosuw-A)
• Optimierung und Planung des Wassernetzes (GIS, CIS, Mosuw-O)
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IBS PAN Warszawa
• Steuerung des Wassernetzes (GIS, CIS, Mosuw-P)
• Registrierung von Wassernetzbenutzern und vom Wasserverkauf (CIS)
• Durchführung von räumlich-tematischen Analysen (GIS)
• Optimale Planung des Monitoringssystems (GIS, Mosuw-M, Kripom)
• Herstellung der Karten von Fluss- und Druckverteilungen des Wassers im Wassernetz (GIS, CIS, Mosuw-H, Kripow)
• Export von Wassernetzgraphen (GIS, CIS, Mosuw-H)
• Registrierung von Havariefällen (GIS)
• Berechnung von Hochkoordinaten der Wassernetzknotenpunkten
(GIS, CIS, Mosuw-H, Kripog)
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IBS PAN Warszawa
Synergieeffekt: Verbindung von mehreren Elementen gibt einen größeren Handlungseffekt als die einfache Summe von Effekten der einzelnen Elemente
Beispiele:
• Model-H: Hydraulische Berechnung des Wassernetzes• Optimierung: Berechnung von Min/Max einer Zielfunktion• Model-H + Optimierung: Hydraulische Wassernetzberechnung +
Optimierung und Planung des Wassernetzes + Wassernetzsteuerung + Kalibrierung des hydraulischen Models des Wassernetzes
• SCADA: Monitoring von Fluss- und Druckwerten des Wassers in bestimmten Messpunkten des Wassernetzes
• Model-H: Hydraulische Berechnung des Wassernetzes• SCADA + Model-H: Monitoring von Fluss- und Druckwerten + Hydraulische
Wassernetzberechnung + Ausfindung und Lokalisierung von Havariefällen
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6. Entwickelte mathematische Modele
• Hydraulische Modelle des Wassernetzes
• Modelle zur Vorhersage der hydraulischen Wassernetzbelastung
• Modelle zur Vorhersage der Wasseraufnahme in typischen Wassernetzknoten
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IBS PAN Warszawa
Model OHIO mit der Markierung von Wasserdruckwerten in den Wassernetzknoten
Hydraulische Modelle des Wassernetzes
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Model Mosuw-H mit der Markierung von Flussrichtungen in den Wassernetzleitungen
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Neuronalmodel MLP 7-10-1
30000,00
32000,00
34000,00
36000,00
38000,00
40000,00
42000,00
1 6 11 16 21 26 31 36 41 46 51 56 61 66 71 76 81 86 91 96 101 106 111 116
Zm.zal
1. MLP 7-10-1
IBS PAN Warszawa
Modelle der hydraulischen Belastung des Wassernetzes
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Fuzzysatzmodel
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Zeitreihenmodel
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7. Ausgewählte Aufgaben vom System ausgeführt
Numerische Visualisierung des Wassernetzes
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GIS
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Visualisierung der Messpunkte des Monitoringssystems
SCADA
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Export des Wassernetzgraphes von GIS zum Wassernetzmodel
GIS + Mosuw-H
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Angegebene Zielfunktionen zur Optimierung des Wassernetzes
GIS + Mosuw-O (Optimierung und Planung)
26Resultate der Optimierung
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IBS PAN Warszawa
Festsetzung von Strängen zur Kalibrierung des Wassernetzmodels
GIS + SCADA + Mosuw-K (Modelkalibrierung)
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Angegebene Zielfunktionen zur Modelkalibrierung
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Verteilung des Wasserdruckes im Wassernetz
GIS + Mosuw-H + Kripow (Herstellung von Karten der Wasserdruckverteilung)
30Deckung des Wassernetzbereiches mit den Dreiecken
GIS + Mosuw-H + Kripog (Berechnung von Hochkoordinaten der Wassernetzknoten)
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Vergleich der Resultate von den Dreieck- und Krigingsalgorithmen
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8. Schlussfolgerungen
Ø Die Entwicklung von integrierten IT-Systemen zum komplexen Management von Wasserwerken ist zweckmäßig ( + / - )
Ø Die Anknüpfung einer engen Zusammenarbeit zwischen den Unternehmen und Forschungsanstalten ist erforderlich ( + / - )
Ø Die Anknüpfung einer engen Zusammenarbeit zwischen den Forschungsanstalten und IT-Firmen ist ratsam ( - )
Ø Der Austausch von Erfahrungen zwischen den Wasserwerken ist ratsam (+ / - )
Ø Die Unterstützung der Entwicklung von IT-Systemen für Wasserwerke und insbesondere für KMU mit passenden Förderprogrammen auf der nationalen, internationalen und europäischen Ebene ist erforderlich und notwendig (+ / - )
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Ich bedanke michfür Ihre Aufmerksamkeit