MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci ...pszw.edu.pl/images/publikacje/t037_pszw_2011_studzinski_barski... · JAN STUDZINSKI, ALEKSY BARSKI, ANDRZEJ ZIÓŁKOWSKI MOSKAN

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



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.




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().




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




284

Rys 6. Wygenerowany wykres profilu obci��enia hydraulicznego kanału

285

Rysunek 7. Wyniki prezentowane w formie tabelarycznej




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.




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: [email protected]

Documents

MOSKAN – aplikacja interentowa do modelowania sieci ...pszw.edu.pl/images/publikacje/t037_pszw_2011_studzinski_barski... · JAN STUDZINSKI, ALEKSY BARSKI, ANDRZEJ ZIÓŁKOWSKI MOSKAN