Глава 4. Электронная модель систем водоснабжения и водоотведения

Глава 4. Электронная модель систем водоснабжения и водоотведения

1. Общее назначение электронной модели систем водоснабжения и водоотведения

Электронная модель систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов" на базе информационно-графической системы "CityCom-ГидроГраф" (далее по тексту: электронная модель) разрабатывается в целях:

- обеспечения соблюдения требований постановления Правительства Российской Федерации от 5 сентября 2013 г. N 782 "О схемах водоснабжения и водоотведения";

- повышения эффективности информационного обеспечения процессов принятия решений в области текущего функционирования и перспективного развития систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- проведения единой политики в организации текущей деятельности предприятий и в перспективном развитии систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- обеспечения устойчивого градостроительного развития муниципального образования "Город Саратов";

- разработки мер для повышения надежности систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- минимизации вероятности возникновения аварийных ситуаций в системах водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- создания единой информационной платформы для обеспечения мониторинга развития систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов".

Программное обеспечение (пакет программ) электронной модели обеспечит решение следующих задач:

- создание общегородской электронной схемы существующих и перспективных водопроводных и канализационных сетей и объектов систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов", привязанных к топооснове города;

- моделирование перспективных вариантов развития систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- оперативное моделирование обеспечения водой потребителей при аварийных ситуациях;

- мониторинг развития систем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов";

- сохранность информации о системах водоснабжения и водоотведения;

- обеспечение ежегодной актуализации Схем водоснабжения и водоотведения муниципального образования "Город Саратов".

Электронная модель обеспечит выполнение всех требований, предъявляемых к электронным моделям в соответствии с постановлением Правительства Российской Федерации от 5 сентября 2013 г. N 782 "О схемах водоснабжения и водоотведения":

а) графическое представление объектов систем водоснабжения и водоотведения с привязкой к топографической основе городского округа и с полным топологическим описанием связности объектов;

б) паспортизацию объектов систем водоснабжения и водоотведения (рис. 1, 2);

в) паспортизацию и описание расчетных единиц территориального деления, включая административное;

г) гидравлический расчет водопроводных сетей любой степени закольцованности;

д) моделирование всех видов переключений, осуществляемых в водопроводных сетях (реализуется путем изменения состояния запорно-регулирующей арматуры, внесенной в электронную модель);

ж) составление пьезометрических графиков для сопоставления расчетных и фактических параметров;

з) расчет показателей надежности водоснабжения;

и) групповые изменения характеристик объектов по заданным критериям с целью моделирования различных перспективных вариантов схем водоснабжения;

к) сравнительные пьезометрические графики для разработки и анализа сценариев перспективного развития водопроводных сетей.

2. Расчетные модули информационно-графической системы "CityCom-ГидроГраф"

2.1. Общие положения

Электронная модель имеет в своем составе следующие основные модули:

- базовый комплекс,

- подсистема "Гидравлика",

- подсистема "Локализация аварий",

- подсистема "Зоны канализования",

- подсистема "Повреждения",

- подсистема "Переключения",

- подсистема "Заявки",

- подсистема "Абоненты",

- подсистема "AnWater".

2.2. Базовый комплекс ИГС "CityCom-ГидроГраф"

Базовый комплекс представляет собой функциональную платформу и пользовательскую среду, включающую в себя:

- ГИС-компоненту с многооконным интерфейсом, послойным представлением объектов и полным набором функций, присущих ГИС;

- многокритериальный информационно-поисковый функционал;

- инструментарий для графического, топологического и семантического описания сетей инженерных коммуникаций;

- единую информационно-аналитическую модель;

- специальным образом сконфигурированную многопользовательскую базу данных открытого формата, содержащую всю информацию, необходимую для функционирования комплекса - от графических данных до паспортов оборудования сетей;

- аналитический инструментарий, включающий в себя как графические (раскраски, выделения, подписи), так и табличные (справки, запросы, отчеты, документы) методы анализа данных;

- инструментарий для каталогизации "внешних" документов и мультимедийных данных (фотоизображения, видеофрагменты, документы Office и т.п.) с привязкой их к конкретным объектам сетей;

- средства для межсистемного обмена графической информацией со сторонними ГИС с использованием стандартных обменных форматов.

2.3. Подсистема "Гидравлика"

Подсистема включает в себя полный набор функциональных компонентов и соответствующие им информационные структуры базы данных, необходимых для гидравлического расчета и моделирования водопроводных сетей.

Размерность рассчитываемых водопроводных сетей, степень их закольцованности, а также количество источников, работающих на общую сеть, - не ограничены.

2.4. Подсистема "Локализация аварий" (только водопровод)

Одна из наиболее востребованных подсистем для водопроводных сетей, предназначенная для формирования и выдачи рекомендаций по локализации аварийных участков. Высокая потребность в этом инструменте объясняется сильной закольцованностью водопроводных сетей и нетривиальным алгоритмом поиска решения в условиях, когда не вся ближайшая секционирующая арматура доступна для переключений.

Как результат выполнения локализации, пользователь может получить разнообразные отчеты по локализованной области: перечень отключаемых потребителей водопроводной сети, список отключенных колодцев, содержащих гидранты, общую длину и объем отключаемой сети водоснабжения, а также ряд других справочных сведений.

2.5. Подсистема "Зоны канализования" (только водоотведение)

Подсистема позволяет на основании топологической модели сети водоотведения определить дерево стоков (зону канализования) для произвольного узла сети. Эта задача имеет практическое применение при возникновении засоров. Для указываемой на схеме сети точки засора автоматически формируется соответствующая данной точке зона канализования, которая "подсвечивается" графически. Для найденной таким образом зоны могут быть сформированы любые необходимые аналитические отчеты.

2.6. Подсистема "Повреждения"

Данная подсистема предназначена для ведения и обработки архива повреждаемости сетей.

Каждая запись электронного журнала повреждений связана с конкретным участком или узлом сети, изображенным на схеме. При формировании новой записи поврежденный участок (узел) может быть найден и выбран на графическом представлении сети, либо в диалоге - по адресу или иному поисковому критерию. Паспортные данные поврежденного участка (узла) автоматически заносятся в журнал повреждений.

По каждому повреждению в журнал заносится набор данных, характеризующих как характер самого повреждения, так и сведения о моменте обнаружения и ликвидации. Подсистема автоматически отслеживает состояние записей о повреждениях. Виды повреждений, аварий и неисправностей классифицированы, что, с одной стороны, значительно упрощает ввод, а с другой стороны - дает возможность статистической обработки журнала с выдачей разнообразных отчетов о повреждаемости.

2.7. Подсистема "Переключения" (только водопровод)

Данная подсистема предназначена для эксплуатации в диспетчерской службе предприятия и позволяет вести электронный журнал переключений на сети.

В отличие от "модельного" режима переключений, реализованного в рамках подсистемы "Гидравлика", здесь все переключения ведутся на контрольной диспетчерской базе, при этом для каждого переключения фиксируется штамп времени и ФИО диспетчера, его осуществившего. В системе ведется список лиц, допущенных к производству переключений на сети (как правило, это сотрудники диспетчерской службы), и осуществляется их аутентификация. Таким образом, контрольная диспетчерская модель водопроводной сети в любой момент времени отражает реальное состояние всех динамических элементов (задвижек, насосных станций, источников, регуляторов), а в информационной системе зарегистрированы все изменения во времени состояний переключаемых объектов водопроводной сети. Во всем остальном осуществление переключений не отличается от "модельного": по их результатам производится автоматический гидравлический расчет, выдаются отчеты об отключениях и т.д.

2.8. Подсистема "Заявки"

В подсистеме "Заявки" реализована технология компьютерного ведения журналов заявок, обеспечивающая следующие основные возможности:

- значительное упрощение процедур контроля за работами по заявкам (выборка заявок по этапам их "жизненного цикла", просмотр всех заявок по заданному объекту и т.д.);

- быстрый поиск требуемой заявки с гибко настраиваемым критерием поиска;

- ведение архива дефектов на сетях и выполняемых по заявкам работ на основе формализованного классификатора, с подведением итогов за временной интервал;

- возможность автоматического формирования разнообразных отчетов по заявкам;

- графическое отображение мест дефектов на схеме сетей;

- ведение журнала использования машин и механизмов;

- ведение журнала работы членов бригады по заявкам;

- быстрые переходы от журнала заявок к схеме сети и наоборот;

- прочие функции.

2.9. Подсистема "Абоненты"

В рамках ИГС "CityCom-ГидроГраф" возможно создание специального механизма автоматизированного регламентного обмена "абонентской" информацией с обособленными информационными системами, эксплуатируемыми в соответствующих службах предприятия. Этот механизм позволяет по согласованному регламенту обновлять нагрузочные и описательные характеристики потребителей системы водоснабжения в информационной модели "CityCom-ГидроГраф" по данным служб, ответственных за их достоверность. Тем самым снижаются трудозатраты на актуализацию данных и практически исключается их рассогласованность.

2.10. Подсистема "AnWater" (только водопровод)

Назначение подсистемы - внедрение "безбумажной" технологии работы диспетчерской службы и обеспечение экономичных режимов источников и насосных станций.

Информационной основой подсистемы являются ведущиеся в диспетчерских службах электронные журналы параметров режима во временном разрезе, при наличии автоматизированной системы сбора данных (АСУ ТП, SCADA) часть измеряемых параметров поступает в базу данных автоматически. С этой целью подсистема "AnWater" снабжена различными интерфейсными средствами для переноса информации из телеметрической системы в базу данных.

Подсистема позволяет осуществлять оптимальное, с точки зрения расхода электроэнергии, управление группами насосных агрегатов на насосных станциях и регулирующих узлах. На основе хранящихся в архиве моментов изменений состояния насосов и давлений на входе и выходе насосной станции по характеристикам насосных агрегатов рассчитываются почасовая подача воды и суточный расход электроэнергии.

На основе многолетних архивов, хранящихся в базе данных подсистемы, возможно осуществление прогнозов водопотребления. Рассчитываются сбалансированные прогнозы водопотребления города на различных интервалах времени (год, месяц, сутки, час).

В настоящее время в МУПП "Саратовводоканал" проводятся работы по формированию полной электронной базы данных по водопроводным и канализационным сетям с разбивкой по районам города в требуемом формате и наполнению ее необходимыми для работы подсистем показателями.