View
213
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
JAN STUDZINSKI, ALEKSY BARSKI, ANDRZEJ ZIÓŁKOWSKI
MOSKAN – APLIKACJA INTERENTOWA DO MODELOWANIA SIECI
KANALIZACYJNYCH1
Streszczenie
W artykule przedstawiono opis realizacji systemu modelowania sieci kanaliza-
cyjnych z wykorzystaniem aplikacji internetowej współpracuj�cej z program SWMM-
5 uruchamianym na serwerze.
Słowa kluczowe: Modelowanie sieci kanalizacyjnych, SWMM-5, aplikacje internetowe
1. Wprowadzenie
Rozwi�zywanie problemów kanalizacyjnych jest znacznie bardziej zło�one, ni� problemów wodoci�gowych. Zadaniem systemów wodoci�gowych, lub szerzej: systemów zaopatrzenia w wod�, jest ujmowanie, uzdatnianie i dostarczanie wody do odbiorców w sposób zorganizowany i ci�gły w niezb�dnej ilo�ci, o wymaganym ci�nieniu i odpowiedniej jako�ci. Natomiast celem systemów wodoci�gowych jest całkowite zaspokojenie potrzeb wodnych ludno�ci. Natomiast zadaniem systemu kanalizacji jest wprowadzenie do wód lub do ziemi wód zu�ytych na cele by-towe lub przemysłowe, wód opadowych i roztopowych w sposób zorganizowany i ci�gły. Celem systemu kanalizacji jest równie� całkowite zaspokojenie potrzeb ludno�ci w tym zakresie [1].
Aby poprawnie rozwi�zywa� zadania zwi�zane z zarz�dzaniem sieciami wodoci�gowymi i kanalizacyjnymi, od kilkunastu co najmniej lat wprowadza si� do przedsi�biorstw wodoci�go-wych informatyzacj�. Pocz�tkowo polegało to na instalowaniu w przedsi�biorstwach komputerów i prostych programów do wykonywania oblicze� zwi�zanych głównie z gospodark� finansow�, obecnie informatyzacja polega ju� na wdra�aniu zło�onych systemów GIS (Geographical Infor-
mation System) do generowania map numerycznych sieci wodoci�gowo-kanalizacyjnych, system SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) do monitorowania bie��cej pracy sieci, czy systemów CIS (Customers Information System) do rejestracji u�ytkowników sieci i sprzedawanej im wody. W dalszym ci�gu s� to jednak pojedyncze programy pracuj�ce niezale�nie w ró�nych działach przedsi�biorstwa wodoci�gowego. Kolejny krok iw informatyzacji, zgodny ze �wiato-wym trendem rozwojowym w tym obszarze, to rozwijanie i wdra�anie zintegrowanych systemów kompleksowego zarz�dzania przedsi�biorstwem wodoci�gowym, w którym wymienione wy�ej programy pełniłyby role jego współpracuj�cych ze sob� modułów [6]. W takim systemie kluczow�rol� powinien pełni� tak�e model hydrauliczny sieci wodoci�gowej i sieci kanalizacyjnej, umo�li-wiaj�cy symulacje komputerowa tych sieci i wyznaczanie warto�ci przepływów i ci�nie� w sieci wodoci�gowej i przede wszystkim przepływów w sieci kanalizacyjnej.
1 Artykuł wykonany w ramach projektu badawczego MNiSW nr NN 514 2977 33.
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
276
Dysponuj�c modelem hydraulicznym sieci i odpowiednim algorytmem optymalizacji mo�na rozwi�zywa� bardzo ró�norodne zadania zwi�zane z zarz�dzaniem przedsi�biorstwem wodoci�-gowym. Takie zadania, to na przykład optymalizacja, projektowanie i sterowanie sieci� wodoci�-gow� lub kanalizacyjn�, wykrywanie i lokalizacja awarii i ukrytych wycieków wody lub �cieków,
generowanie planów inwestycyjnych rewitalizacji sieci.
W przypadku sieci wodoci�gowej opracowanie i nawet kalibracja modeli hydraulicznych jest
stosunkowo proste, poniewa� sieci wodoci�gowe s� sieciami ci�nieniowymi i równania modelu s�w znacznym stopniu analogiczne do powszechnie znanych i stosowanych w elektrotechnice rów-
na� Kirchhoffa. Powszechny obecnie brak zastosowa� modeli hydraulicznych w sieciach wodo-
ci�gowych jest spowodowany przede wszystkim tym, �e ich efektywne u�ycie wymaga współpra-
cy ze wspomnianymi systemami GIS, SCADA i CIS, i chocia� takie systemy ju� funkcjonuj� w
przedsi�biorstwach wodoci�gowych, to działaj� one niezale�nie i po��dana współpraca nie jest
wtedy mo�liwa.
W przypadku modeli hydraulicznych sieci kanalizacyjnych sprawa jest bardziej skompliko-
wana, poniewa� sieci kanalizacyjne, w odró�nieniu od sieci wodoci�gowych, nie s� jednorodne.
Wyró�niamy tutaj sieci kanalizacyjne ci�nieniowe, grawitacyjne, deszczowe, sanitarne i ogólno-
spławne. Ka�da z tych sieci funkcjonuje inaczej i wymaga innego opisu matematycznego. Praw-
dziwy problem pojawia si� wówczas, gdy rzeczywista sie� kanalizacyjna, na przykład miejska,
składa si� fragmentami z tych wszystkich rodzajów sieci, poniewa� opis matematyczny takiej sieci
jest wówczas bardzo zło�ony i niejednorodny. Niestety, taka sytuacja wyst�puje prawie po-
wszechnie w przypadku starych miejskich sieci kanalizacyjnych, które były latami w ró�ny sposób
rozbudowywane.
Dodatkowy problem, to przenikanie wody i �cieków przez �cianki kanałów �ciekowych.
W przypadku sieci wodoci�gowych, obj�to�� wody zawartej w przewodach sieci i doprowadzanej
do u�ytkowników odpowiada zwykle ilo�ci wody wprowadzanej do sieci w pompowniach �ró-
dłowych, z dokładno�ci� do ilo�ci wody traconej w wyniku wycieków awaryjnych lub zu�ywanej
na czyszczenie sieci. Te ró�nice mi�dzy ilo�ci� wody wprowadzanej i sprzedawanej u�ytkowni-
kom mo�na stosunkowo łatwo oszacowa�. W przypadku sieci kanalizacyjnej wyst�puje zjawisko przenikania do kanałów �ciekowych
wody gruntowej, je�eli jej poziom jest wysoki, na przykład w stanach powodziowych na terenie
danej zlewni, lub odwrotnie, przenikania �cieków do gruntu, gdy poziom wody gruntowej jest
niski, na przykład w okresach suszy na danym terenie. Oznacza to, �e ilo�� �cieków w sieci kana-
lizacyjnej odpowiada ilo�ci zu�ytej wody wprowadzonej do systemu kanalizacji z sieci wodoci�-gowej, pomniejszonej o �cieki tracone w przypadku ich infiltracji do gruntu, lub powi�kszonej
o wody gruntowe, w przypadku ich infiltracji do kanałów �ciekowych. Te ilo�ci traconych lub
zyskiwanych �cieków powinny by� uwzgl�dnione w modelu hydraulicznym sieci kanalizacyjnej,
chocia� ich oszacowanie jest bardzo trudne, poniewa� praktycznie nie s� one mierzalne.
Przedstawione wy�ej trudno�ci z modelowaniem sieci kanalizacyjnych powoduj�, �e stoso-
wanie modeli hydraulicznych tych sieci do wspomagania zarz�dzania systemami kanalizacyjnym
praktycznie nie wyst�puje w przypadku krajowych przedsi�biorstw wodoci�gowych. Sytuacj� t�dodatkowo komplikuje fakt, �e aby model hydrauliczny sieci mógł by� efektywnie wykorzystany,
musi on współpracowa� z systemem monitoringu. Jest to konieczne na przykład do tego, aby do-
kona� poprawnej kalibracji modelu. Systemy monitoringu dla sieci kanalizacyjnej s� znacznie
dro�sze, ni� dla sieci wodoci�gowych, poniewa� s� drogie przepływomierze instalowane w kana-
łach o du�ych przekrojach, w których przepływ �cieków odbywa si� w sposób grawitacyjny.
277
Z wymienionych wy�ej powodów modelowanie matematyczne systemów kanalizacyjnych ma obecnie przede wszystkim aspekt badawczy. Takie badania od kilku lat prowadzi si� w Instytucie Bada� Systemowych PAN w Warszawie. Dotychczas opracowano i przetestowano model hydrau-liczny sieci kanalizacyjnej ci�nieniowej MOSUK, w du�ym stopniu oparty ma modelu hydraulicz-nym sieci wodoci�gowej. Jednocze�nie prowadzi si� prace nad modelem sieci grawitacyjnej. W takim modelu przepływ �cieków jest opisywany za pomoc� równa� ró�niczkowych cz�stko-
wych, w odró�nieniu od modeli sieci ci�nieniowych opisywanych równaniami algebraicznymi.
Formułowanie modeli ró�niczkowych i ich rozwi�zywanie numeryczne jest kolejnym utrudnie-
niem przy modelowaniu sieci kanalizacyjnych.
Obecny etap prac badawczych dotyczy opracowania modelu sieci kanalizacyjnej grawitacyj-
nej. W przyszło�ci oba rodzaje modelu b�d� poł�czone w jeden uogólniony model hydrauliczny
Jednocze�nie, uwzgl�dniaj�c obecne trendy w rozwijaniu oprogramowania aplikacyjnego, tworzy
si� system internetowy, w ramach którego oba modele niezale�nie, i model uogólniony, b�d�funkcjonowa�.
Dost�p do Internetu stwarza nowe mo�liwo�ci realizacji systemów modelowania i organizacji
pracy grup zajmuj�cych si� modelowaniem. Przede wszystkim Internet zapewnia łatw� i szybk�wymian� informacji mi�dzy członkami zespołu bez konieczno�ci organizowania spotka�. Na pod-
stawie wspólnie przygotowanych danych u�ytkownicy mog� przeprowadza� wiele ró�nych bada�, przygotowywa� ró�ne scenariusze i analizowa� ró�ne aspekty otrzymanych wyników.
Stale rozwijaj�ce si� metody realizacji aplikacji internetowych umo�liwiaj� ju� tworzenie in-
terfejsów niewiele ró�ni�cych si� od interfejsów programów desktopowych. J�zyk JavaScript
w poł�czeniu z u�yciem funkcji XmlHttpRequest zapewnia szybk� i płynn� wymian� informacji
z serwerem oraz mo�liwo�� dokonywania lokalnych zmian na wy�wietlanej stronie internetowej
bez konieczno�ci przesyłania pełnej informacji i przemalowywania całej strony.
W pracy przedstawiono prób� realizacji systemu modelowania sieci kanalizacyjnych grawita-
cyjnej w formie aplikacji internetowej, zapewniaj�cej wygodny dost�p wielu u�ytkowników do
wyników przeprowadzonych bada� symulacyjnych. Dane do modeli mog� by� przygotowywane w
formie importowanych plików tekstowych lub mog� by� wprowadzane w trybie interakcyjnym.
Badane sieci kanalizacyjne prezentowane s� w postaci graficznej na tle map terenu uzyskiwanych
z aplikacji firmy Google. Obliczenia prowadzone s� na serwerze a wyniki s� prezentowane za
po�rednictwem aplikacji internetowej na komputerach u�ytkowników. Do modelowania sieci
kanalizacyjnej, w przypadku sieci ci�nieniowej, stosuje si� program MOSUK opracowany w IBS
PAN, natomiast w przypadku sieci ci�nieniowej wykorzystano popularne oprogramowanie
SWMM-5 rozwijane od wielu lat w EPA (U.S. Environmental Protection Agency) [5]. To opro-
gramowanie jest równie� podstaw� dost�pnego na rynku programu MIKE URBAN, rozprowadza-
nego przez du�sk� firm� DHI.
Celem ko�cowym prowadzonych bada� jest stworzenie nowoczesnej i zgodnej z ostatnimi
trendami �wiatowymi aplikacji internetowej do modelowania i optymalizacji zło�onych, tzn. ci-
�nieniowych, grawitacyjnych, sanitarnych i ogólnospławnych miejskich systemów kanalizacyj-
nych. Aplikacja ta b�dzie docelowo elementem systemu informatycznego wspomagaj�cego kom-
pleksowe zarz�dzanie miejskim przedsi�biorstwem wodoci�gowym. Zgodnie z przyj�t� koncep-
cj�, aplikacja internetowa stwarza lepsze mo�liwo�ci testowania opracowanych programów po-
przez łatwiejszy i szerszy dost�p potencjalnych u�ytkowników oraz mo�liwo�� pozyskiwania
danych do oblicze� lub wizualizacji sieci kanalizacyjnych bezpo�rednio z ró�nych �ródeł, za po-
�rednictwem Internetu. Ta koncepcja wzgl�dnie hipoteza zostanie zweryfikowana podczas prowa-
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
278
dzonych bada�, jednak ju� teraz mo�na zauwa�y�, �e tworzenie aplikacji internetowych, czy to w postaci systemów agentowych, czy tzw. terminali wirtualnych, staje si� ostatnio na �wiecie coraz bardziej powszechna i popularna.
W docelowym systemie informatycznym, oprócz modułu dotycz�cego sieci kanalizacyjnej, s�uwzgl�dnione równie� moduły dotycz�ce sieci wodoci�gowej i oczyszczalni �cieków oraz jest
uwzgl�dniona wzajemna współpraca mi�dzymodułowa.
2. Program SWMM-5 do modelowania sieci kanalizacyjnych
Program SWMM posiada dług� histori�. Pocz�tki si�gaj� roku 1971 r., kiedy to w USA opra-
cowano jego pierwsz� wersj�. Był przez wiele lat rozwijany i testowany w zastosowania praktycz-
nych. Ze wzgl�du na skomplikowan� obsług� i pracochłonn� procedur� przygotowania danych
w 1994 r. opracowano wersj� działaj�c� w systemie operacyjnym Windows z interfejsem graficz-
nym. Kod �ródłowy programu został udost�pniony przez EPA. Sprawdzone i dobrze wytestowany
program jest ch�tnie wykorzystywany do tworzenia pakietów komercyjnych, takich jak MIKE
firmy DHI (Dania) lub Hystem-Extran firmy ITWH (Niemcy).
Ostatni� udost�pnion� wersj� jest wersja 5.0. Program składa z napisanej w j�zyku C cz��ci
odpowiedzialnej za obliczenia symulacyjne oraz napisanej w j�zyku Pascal cz��ci odpowiedzialnej
za interfejs. Cz��ci te komunikuj� si� za po�rednictwem plików zawieraj�cych dane do oblicze�oraz wyniki o do�� zło�onej ale dobrze udokumentowanej budowie. W systemie MOSKAN wyko-
rzystujemy jedynie, napisan� w j�zyku C, cz��� wykonuj�c� obliczenia symulacyjne, natomiast
interfejs steruj�cy programami obliczeniowymi i odpowiedzialny za komunikacj� z u�ytkowni-
kiem jest tworzony jako własne oprogramowanie.
3. Budowa, sposób działania systemu MOSKAN
Podstawowe elementy składowe systemu MOSKAN przedstawiono na rys. 1. Po stronie u�yt-
kownika mamy moduł MOSKAN-JS odpowiedzialny za realizacj� interfejsu. Wszystkie decyzje
i dane wprowadzane przez u�ytkownika s� przekazywane poprzez wywołania funkcji
XmlHttpRequest do modułu MOSKAN-CGI. Wszystkie informacje u�ywane w systemie s� prze-
chowywane w prostej XML-owej bazie danych XMLDB. Aby przeprowadzi� obliczenia, moduł
MOSKAN-CGI przygotowuje dane w postaci wymaganej przez program SWMM-5 a nast�pnie go
uruchamia. Z wyników generowanych przez program SWMM-5 moduł MOSKAN-CGI filtruje
potrzebne informacje i w zale�no�ci od ��da� u�ytkownika, prezentuje je w formie raportu, zesta-
wie� tabelarycznych, wykresów lub animacji. W podobny sposób jest zrealizowana współpraca
z systemem modelownia sieci kanalizacyjnych ci�nieniowych MOSUK, w którym stosowane s�inne formaty danych.
279
Rysunek 1. Elementy składowe systemu MOSKAN
4. Najwa niejsze funkcje systemu MOSKAN
W systemie MOSKAN mo�emy wyró�ni� nast�puj�ce grupy funkcji: • Obsługa u ytkowników – w wi�kszo�ci aplikacji internetowych zachodzi potrzeba ogra-
niczenia uprawnie� do wykonywania wybranych funkcji. Potrzebne s� funkcje dodawa-nia nowych u�ytkowników i nadawania im okre�lonych uprawnie�. Po zalogowaniu uprawniony u�ytkownik mo�e korzysta� tylko z funkcji systemu okre�lonych w upraw-nieniach.
• Obsługa projektów – ka�dy model sieci zawieraj�cy parametry opisuj�cy wszystkieelementy oraz wzajemne powi�zania elementów stanowi osobny projekt. Mo�emy two-rzy� i usuwa� projekty oraz udost�pnia� je wybranym grupom u�ytkowników.
• Umieszczanie modelowanej sieci na mapie – realizacja systemu w postaci aplikacji in-ternetowej pozwoliła wykorzysta� aplikacj� Google-maps do prezentowania sieci wodo-
ci�gowej na tle mapy. Odpowiednie fragmenty mapy mo�na łatwo znale�� na podstawie
nazwy miejscowo�ci i nazwy ulicy.
• Import/export danych w postaci plików tekstowych – dane o modelowanych sieciach
mog� by� przygotowane w postaci plików tekstowych w ró�nych formatach: w formacie
XML, w formacie u�ywanym w programie SWMM-5 oraz w formacie programu
MOSUK.
• Wprowadzanie i modyfikowanie sieci w trybie interakcyjnym – jakkolwiek przygo-
towywanie danych w postaci plików tekstowych jest szybsze i wygodniejsze to jednak
mo�liwo�� wprowadzania i modyfikowania danych w trybie interakcyjnym jest niezb�d-
na.
• Edycja parametrów opisuj�cych elementy sieci – wszystkie parametry opisuj�ce w�-zły, kanały, kolektory, pompy, itp. mog� by� modyfikowane w trybie interakcyjnym.
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
280
• Przeprowadzanie oblicze� – po przygotowaniu wszystkich danych wymaganych w mo-delu symulacyjnym mo�emy uruchomi� obliczenia wykonywane przez program SWMMna serwerze.
• Prezentacja wyników w postaci tabelarycznej i graficznej – wyniki przeprowadzonychoblicze� symulacyjnych s� prezentowane w postaci raportu oraz wy�wietlanych na ��da-nie szczegółowych wyników w postaci zestawienia tabelarycznego lub wykresu.
• Prezentacja animacji obrazuj�cej przeci� enia w sieci – zmieniaj�ce si� w czasie ob-
ci��enia sieci mog� by� prezentowane w postaci grafu sieci ze zmieniaj�cym si� kolorem
odcinków i w�złów odpowiadaj�cym wielko�ci przeci��enia. Animacja mo�e by� wyko-
nywana w sposób ci�gły lub krok po kroku aby łatwiej było mo�na zbada� ich zmiany.
5. Interfejs systemu MOSKAN
Poniewa� wa�n� funkcj� systemu jest wizualizacja sieci kanalizacyjne w postaci grafu, który
mo�e by� do�� skomplikowany wygodnie jest u�ywa� do pracy z systemem du�ego ekranu. Pro-
jektuj�c interfejs przyj�to zało�enie, �e u�ytkownicy b�d� dysponowali du�ymi ekranami – co
najmniej 1920x1200 pikseli.
Rys 2. Interfejs systemu MOSKAN – widok ogólny
281
Rysunek 3. Tworzenie nowego projektu – wybór mapy w tle
Ogólny widok ekranu działaj�cego systemu MOSKAN przedstawiono na rys. 2. Po lewej
stronie wy�wietlane jest menu główne a pod nim submenu, którego zawarto�� zmienia si� po wy-
braniu pozycji z menu głównego. W �rodkowej cz��ci znajduje si� kwadratowy obszar roboczy
o wymiarach 1000x1000 pikseli, w którym wy�wietlany jest graf sieci kanalizacyjnej na tle mapy.
Obszar ten jest równie� wykorzystywany do prezentacji obszernych danych tekstowych, na przy-
kład wyników symulacji w postaci raportu, tabel z parametrami opisuj�cymi elementy sieci czy
importowanych lub eksportowanych plików z danymi.
Na prawo od obszaru roboczego zamieszczono w�ski pasek z ikonami narz�dzi edycji. Na
prawo od niego znajduje si� obszar u�ywany do wy�wietlania i edytowania informacji szczegóło-
wych, na przykład warto�ci parametrów wybranego w�zła lub kanału. Informacje szczegółowe s�wy�wietlane po klikni�ciu na wybranym elemencie sieci w obszarze roboczym.
Graf sieci widoczny w obszarze roboczym mo�e by� przesuwany, powi�kszany i zmniejsza-
ny. U�ytkownik mo�e wybra� do edycji tylko potrzebny fragment. Mo�e równie� ustali� odpo-
wiedni stopie� widoczno�ci tła. Edycja w trybie interakcyjnym obejmuje dodawanie, usuwanie
i ł�czenie kanałami wszystkich elementów sieci oraz okre�lanie ich parametrów.
Wybór wy�wietlanego w tle obszaru mapy okre�la si� przez podanie współrz�dnych geogra-
ficznych i stopnia przybli�enia (rys. 3). Współrz�dne geograficzne mo�na łatwo ustali�, podaj�c
nazw� miasta i ulicy. Do realizacji tej funkcjonalno�ci wykorzystano funkcj� goo-
gle.maps.Geocoder().
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
282
Rysunek 4. Fragment pliku danych do modelowania w formacie XML
Oprócz przygotowywania danych do oblicze� w trybie interakcyjnym, mo�liwe jest równie�przygotowywanie danych w formie tekstowej. Pełny zestaw danych projektu mo�e by� eksporto-
wany do pliku tekstowego w formacie XML (rys. 4) lub w formacie programu SWMM-5 (rys. 5)
czy w formacie programu MOSUK. Po wykonaniu poprawek w trybie off-line plik mo�e by� po-
nownie importowany.
W systemie MOSKAN, ze wzgl�du na zastosowanie natywnej, XML-owej bazy danych
XMLDS do przechowywania danych o projektach, podstawowym formatem zapisu jest format
XML. Pliki XML-owe mog� zawiera� dodatkowe informacje, nie u�ywane w systemie a potrzeb-
ne do innych celów, na przykład planowania remontów sieci, przechowywania informacji o awa-
riach itp.
Wyniki symulacji s� prezentowane w formie raportu. U�ytkownik mo�e uzyska� równie�szczegółowe wyniki dla dowolnego elementu sieci w postaci tabeli z warto�ciami parametrów
283
(rys. 7) lub w postaci wykresów (rys. 6 i 8). Ogóln� ocen� zagro�e� mo�na uzyska� na podstawie animacji przedstawiaj�cej zmieniaj�ce
si� obci��enia sieci. Stopie� obci��enia sieci jest uwidaczniany przez zmian� koloru w narysowa-nym grafie sieci (rys. 9). Animacja mo�e by� wykonywana w sposób ci�gły, ale mo�na równie�wykonywa� j� krokowo aby dokładnie prze�ledzi� zachodz�ce zmiany.
Rysunek 5. Fragment pliku z danymi do modelowania w formacie SWMM
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
284
Rys 6. Wygenerowany wykres profilu obci��enia hydraulicznego kanału
285
Rysunek 7. Wyniki prezentowane w formie tabelarycznej
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
286
Rysunek 8. Wyniki symulacji – przykładowy wykres
Rysunek 9. Animacja – prezentacja obci��e� sieci
6. Uwagi ko�cowe
Przedstawiona w pracy aplikacja ma charakter pilotowy. Aby mogła by� u�ywana w praktyce,
konieczne jest zrealizowanie wielu funkcji pomini�tych w pierwszym etapie i dopracowanie wielu
szczegółów. Jej realizacja pozwoliła oceni� mo�liwo�ci tworzenia zło�onych systemów modelo-
wania sieci kanalizacyjnych w postaci aplikacji internetowych.
Niew�tpliw� zalet� zastosowanych rozwi�za� jest łatwo�� organizacji pracy zespołowej. Raz
przygotowane dane do modelowania mog� by� wykorzystywane przez wiele osób zajmuj�cych si�
287
ró�nymi problemami. Łatwiej jest utrzyma� aktualny stan informacji o modelowanej sieci i udo-st�pnia� wyniki wszystkim zainteresowanym. Inn� wa�n� zalet� jest mo�liwo�� wy�wietlania grafu sieci na tle aktualnych map dost�pnych poprzez aplikacj� Google-map.
Zastosowana technologia realizacji aplikacji internetowej, polegaj�ca na u�yciu j�zyka Ja-vaScript w poł�czeniu z u�yciem funkcji XmlHttpRequest, zapewniła szybk� wymian� informacji z serwerem, na którym przeprowadzano obliczenia symulacyjne. Opó�nienia wynikaj�ce z przesy-łania tych informacji przez sie� były praktycznie niezauwa�alne.
Kolejny etap bada�, to integracja modelu grawitacyjnego SWMM-5 i modelu ci�nieniowego MOSUK do postaci uogólnionego modelu hydraulicznego sieci kanalizacyjnej, oraz uwzgl�dnie-nie w tym modelu fragmentów stanowi�cych sie� sanitarn�, sie� deszczow� i sie� ogólnospławn�.
Mo�na zada� pytanie, po co tworzy� własne modele hydrauliczne sieci kanalizacyjnej, skoro istniej� na rynku powszechnie dost�pne pakiety komercyjne, takie jak MIKE firmy DHI (Dania) lub Hystem-Extran firmy ITWH (Niemcy). Podobna kwestia dotyczy tak�e modeli hydraulicznych sieci wodoci�gowych, rozwijanych ju� od kilkunastu lat w Instytucie Bada� Systemowych PAN. Jednak w Instytucie przyj�to koncepcj� tworzenia własnego oprogramowania z dwóch powodów. Po pierwsze, umo�liwia ona zastosowanie w programach własnych algorytmów obliczeniowych, słu��cych, na przykład, do rozwi�zywania du�ych układów równa� algebraicznych czy ró�nicz-kowych. Po drugie, powstaje wówczas mo�liwo�� łatwej integracji ró�nych programów, co jest istotne przy tworzeniu zintegrowanego systemu kompleksowego zarz�dzania przedsi�biorstwem wodoci�gowym; tej mo�liwo�ci nie ma, je�eli ma si� do czynienia z gotowymi programami zaku-pionymi w firmach informatycznych. Problem integracyjny staje si� szczególnie widoczny przy rozwi�zywaniu zada� zwi�zanych jednocze�nie z modelowaniem i optymalizacj� obiektów lub procesów przedsi�biorstwa wodoci�gowego. Korzystanie z oddzielnych programów jest wówczas ogromnie czasochłonne i stwarza du�e problemy obliczeniowe. Wła�ciwym rozwi�zaniem staje wtedy integracja algorytmów modelowania i optymalizacji do postaci jednolitego oprogramowa-nia, co jest praktycznie mo�liwe jedynie wówczas, gdy dysponuje si� kodami �ródłowymi pro-gramów i gdy odno�ne algorytmy obliczeniowe stanowi� własne rozwi�zania.
Bibliografia
[1] Biedugnis S.: Metody informatyczne w wodoci�gach i kanalizacji. Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej. Warszawa 1998.
[2] Błaszczyk W., Stomatello H., Błaszczyk P.: Kanalizacja. ARKADY, Warszawa 1983 [3] Bourret R.: Going native: Use cases for native XML databases,
http://www.rpbourret.com/xml/usecases.htm. [4] E. Kołodzi�ski, R. Fedorowicz, Malinowska A..: Komputerowe wspomaganie zarz�dzania
eksploatacj� sieci wodoci�gowej i kanalizacyjnej. Materiały I Sympozjum naukowego Syste-my Informacji o Terenie w zarz�dzaniu, dowodzeniu i kierowaniu, Jelenia Góra, 2000.
[5] Storm Water Management Model (SWMM), http://www.epa.gov/ednnrmrl/models/swmm [6] Studzi�ski J.: Innowacje XXI wieku – nowoczesne techniki informacyjne wspomagania za-
rz�dzania w przedsi�biorstwach sieciowych. W: Innowacyjne Mazowsze – Główny strate-giczny partner naukowy i gospodarczy rozwoju Polski w najbli�szym 20-leciu (A. Straszak, red.) Wydawnictwo SWPW, Płock 2010.
[7] Studzi�ski J.: O informatyzacji miejskich systemów zaopatrzenia w wod� w Polsce. Forum Eksploatatora 1/2010 (46) 76–80.
Studies & Proceedings of Polish Association for Knowledge Management Nr 37, 2011
Jan Studzi�ski, Aleksy Barski, Andrzej Ziółkowski
MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci kanalizacyjnych
288
[8] Studzi�ski J.: Koncepcja i niezb�dne narz�dzia informatyzacji miejskich sieci wodoci�go-wych. Wodoci�gi i Kanalizacja 5 (75) 2010, 34–37.
[9] Studzi�ski J.: IT dla zarz�dzania miejskim systemem zaopatrzenia w wod�. Przemysł, Zarz�-dzanie, rodowisko, 1–2, 2011, 18–20.
[10]�uchowicki A.: Projektowanie sieci wodoci�gowej i kanalizacyjnej. Wydawnictwo Uczelnia-
ne Politechniki Koszali�skiej. Koszalin 2004 r.
MOSKAN – AN INTERNET APPLICATION FOR SEWERAGE NET MODELING
Summary
In the article an internet application for sewerage net modeling is presented.
Keywords: Sewerage net modeling, SWMM-5, internet applications
Jan Studzi�ski
Aleksy Barski
Instytut Bada� Systemowych PAN Warszawa
Andrzej Ziółkowski
Wyzsza Szkoła Informatyki Stosowanej i Zarz�dzania Warszawa
e-mail: studzins@ibspan.waw.pl
Recommended