Dwa systemy mają kluczowe znaczenie dla zaspokajania tych wzajemnie powiązanych potrzeb. System informacji geograficznej (GIS), taki jak Esri ArcGIS, zarządza wszystkimi rodzajami danych biznesowych o charakterze geoprzestrzennym, w tym informacjami na temat zagospodarowania terenu, a także lokalizacji i podstawowej charakterystyki zasobów wodociągowych i kanalizacyjnych. System modelowania hydraulicznego (HMS), taki jak WaterGEMS czy SewerGEMS firmy Bentley, dostarcza dodatkowych informacji na temat parametrów hydraulicznych elementów sieci i oferuje wgląd na poziomie inżynierskim w złożone zagadnienia działania sieci, które definiują jej wydajność.

Te dwie uzupełniające się technologie dostarczają rozwiązań analitycznych do planowania, projektowania i pozyskiwania informacji operacyjnych dla przedsiębiorstw wodociągowych i kanalizacyjnych. Aplikacje do modelowania sieci wod-kan mogą zapewniać zaawansowane możliwości w zakresie modelowania hydraulicznego za pośrednictwem znanej użytkownikom Esri platformy ArcGIS. Aplikacje te mogą wykorzystywać wszelkiego rodzaju dane geoprzestrzenne zgromadzone w geobazach danych Esri, a także pliki shapefile. Funkcjonalność ta umożliwia zespołom ds. modelowania hydraulicznego i GIS jednoczesne budowanie i aktualizowanie modeli sieci za pomocą danych pochodzących z geobaz Esri oraz sieci geometrycznych, a także zarządzanie danymi hydraulicznego modelu sieci w ramach geobazy Esri.

Systemy informacji geograficznej (GIS)

Początki GIS były skromne – systemy te stanowiły cyfrową mapę sieciowego majątku trwałego. To kluczowa usługa dla dostarczania danych przestrzennych i zaawansowanych możliwości pozwalających przedsiębiorstwom z branży wodociągów lub kanalizacji usprawnić zarządzanie, eksploatację i utrzymanie infrastruktury o znaczeniu krytycznym. Technologia GIS, taka jak ArcGIS, wspomaga zarządzanie danymi geoprzestrzennymi, tworzenie wizualizacji, formułowanie zapytań, analizę i raportowanie w kontekście przestrzennym.

Zespół ds. GIS w przedsiębiorstwie wodociągowym zazwyczaj odpowiada za zachowanie aktualności danych o sieci i innych wspomagających danych geoprzestrzennych, a także za ułatwianie dostępu do tych informacji pozostałym komórkom w ramach organizacji. Jedną z najbardziej wymagających grup potrzebujących dostępu do tych danych jest zespół ds. modelowania hydraulicznego. Technologie GIS rzeczywiście ewoluowały wraz z rozwiązaniami modelowania hydraulicznego, aby stać się nieodłączną funkcjonalnością dla zespołów ds. modelowania sieci wodociągów i kanalizacji jako źródło analizy przestrzennej i wsparcia procesu decyzyjnego.

Modelowanie hydrauliczne

Modelowanie hydrauliczne obejmuje symulacje i analizy dotyczące systemów sieci wodociągowych, kanalizacji sanitarnej i deszczowej. Technologia ta wykorzystuje modele matematyczne do rozwiązywania określonych problemów projektowych, planistycznych i eksploatacyjnych związanych z przepustowością, przepływem, ciśnieniem, jakością wody, energią i innymi kwestiami wykraczającymi poza charakterystykę fizyczną i geoprzestrzenną, zarządzaną przez technologię GIS.

Zespół ds. modelowania hydraulicznego w przedsiębiorstwie wodociągowym lub firmie konsultingowej składa się ze specjalistów z dziedziny inżynierii hydraulicznej lub środowiskowej, którzy dysponują szeroką wiedzą i doświadczeniem z zakresu modelowania, w tym dla planowania głównego, planowania pracy pomp i analizy jakości wody. Technologia GIS i dane geoprzestrzenne odgrywają ważną rolę w skutecznej realizacji zadań z zakresu modelowania hydraulicznego, dostarczając planistom i operatorom bardziej rzetelnych wejściowych danych geoprzestrzennych do wykorzystania procesach modelowania, dlatego też specjaliści ds. modelowania hydraulicznego mają „GIS we krwi”.

Planiści, inżynierowie i technicy zyskują dostęp do aktualniejszych informacji, a integracja GIS z modelowaniem hydraulicznym umożliwia przedsiębiorstwom wodociągowym uzyskanie maksymalnego zwrotu z inwestycji w oba systemy. Przekłada się to na istotny i mierzalny zysk dla przedsiębiorstwa przy ocenie przepustowości i niedoborów, zapobieganiu przepełnieniu ścieków sanitarnych i łączonych, wykrywaniu i lokalizowaniu wycieków, optymalizacji zużycia energii i zmniejszaniu wynikających z tego kosztów – a to jedynie niektóre z usprawnień. Integracja ta stanowiła również zachętę do bliższej współpracy zespołów ds. modelowania hydraulicznego i GIS, dzięki czemu każda z tych grup zyskała większą świadomość wzajemnych potrzeb.

Wartość wynikająca z interoperacyjności danych

Potrzeba zarządzania modelem

Modelowanie hydrauliczne wymaga dokładnych i aktualnych informacji przedstawiających bieżący stan sieci, jednak konstruowanie i utrzymanie modelu hydraulicznego może z biegiem czasu stać się czasochłonne, kosztowne i podatne na błędy. Ważność danych o sieci przechowywanych w bazie danych geoprzestrzennych utrzymywana jest na bieżąco poprzez częste aktualizacje mające na celu odzwierciedlenie stanu systemu „w trakcie eksploatacji”.

Przed integracją z technologią GIS proces konstruowania, kalibracji i utrzymania modelu był specjalistycznym zadaniem, przeprowadzanym niezależnie od rutynowych procedur biznesowych i procesów pracy w przedsiębiorstwie. Gromadzenie i digitalizacja danych z wielu różnorodnych źródeł były przeprowadzane ręcznie, co często skutkowało ich niedokładnością. W odpowiedzi na ten problem dostawcy oprogramowania do modelowania hydraulicznego opracowali możliwości, które zapewniają zespołom ds. modelowania konstruowanie i utrzymywanie modeli sieci z zachowaniem większej wydajności i dokładności, korzystając z pełniejszych, różnorodnych i wydajnych źródeł, dzięki czemu przedsiębiorstwa mogą efektywniej budować i utrzymywać precyzyjne modele.

GIS a zarządzanie modelem

Rozwiązanie GIS wspierające model hydrauliczny wymaga wysokiej jakości, dokładności i szczegółowości danych. Wymaga to opracowania modelu danych sieci, schematu i metamodelu w rozwiązaniu GIS obsługującym tworzenie i aktualizację modeli hydraulicznych, w tym wszystkich obiektów sieci i ich atrybuty oraz, co najważniejsze, łączność między elementami w ramach sieci.

Do celów mapowania poglądowego zakończenia rurociągów muszą jedynie wizualnie być blisko siebie, nie muszą jednak koniecznie być połączone topologicznie w GIS. Rozwiązanie to nie jest jednak wystarczające dla systemów modelowania hydraulicznego, ponieważ dokładne informacje na temat połączeń mają kluczowe znaczenie dla określania, czy woda będzie przepływać lub nie pomiędzy określonymi rurami. Systemy do modelowania zapewniają tym samym możliwości, które pozwalają na wykrywanie błędów topologicznych w bazie danych GIS i pomagają w ręcznym lub automatycznym naprawianiu tych błędów. To doskonały przykład tego, jak zespoły ds. modelowania hydraulicznego mogą zwiększyć wartość danych geoprzestrzennych poprzez weryfikację, poprawę dokładności i uzupełnianie informacji.

W przeszłości model sieci był zazwyczaj konstruowany jako „migawka” z bazy danych geoprzestrzennych i był aktualizowany jedynie sporadycznie. Obecnie modele mogą być aktualizowane częściej, ponieważ zespoły ds. GIS i modelowania hydraulicznego w zależności od potrzeby mogą stosować odpowiednią funkcjonalność z rozwiązania GIS lub aplikacji do modelowania. Co więcej, systemy GIS zarządzają dużymi ilościami danych i zwiększają częstotliwość aktualizacji, a także automatyzują proces tworzenia modelu, wpływając na poprawę wydajności. Dzięki temu, że zespoły ds. GIS utrzymują odpowiednio zbudowaną bazę danych geoprzestrzennych dotyczących elementów sieci, specjaliści ds. modelowania hydraulicznego mogą poświęcić więcej czasu na przeprowadzanie symulacji i analiz inżynierskich w celu oceny wydajności systemów wodociągowych i kanalizacyjnych.

Elastyczność technologii – GIS, CAD lub jedno i drugie

Wszechstronne, wieloplatformowe środowisko pracy uwalnia użytkowników od konieczności używania konkretnej platformy, umożliwiając specjalistom ds. modelowania udostępnianie pojedynczego zbioru danych pochodzących od dowolnego dużego dostawcy rozwiązań CAD lub z ArcGIS. Oznacza to, że specjaliści ds. modelowania mogą używać tego samego pliku modelu i otwierać go w każdej z obsługiwanych aplikacji CAD lub GIS. Dla użytkowników Esri oznacza to możliwość pracy w najlepiej znanym im interfejsie ArcGIS ArcMap i wykorzystywania istniejących funkcji geoprzestrzennych wbudowanych w ArcGIS.

Firma Bentley Systems oferuje elastyczność realizacji projektów modelowania hydraulicznego za pomocą niezależnej od GIS platformy z wykorzystaniem WaterGEMS lub SewerGEMS za pośrednictwem autonomicznego interfejsu lub poprzez platformy GIS/CAD, takie jak MicroStation czy AutoCAD. Użytkownicy oprogramowania Bentley mają unikalną możliwość korzystania ze wspólnej aplikacji do modelowania i połączonego środowiska danych, z tym samym modelem, danymi i funkcjonalnością, niezależnie od stosowanej platformy.

Przeczytaj także: Modelowanie powodziowe a ograniczanie skutków niszczycielskich zjawisk naturalnych - rozmowa z Bobem Mankowskim, wiceprezesem firmy Bentley Systems