Δομή Πράξης – Αναλυτικοί στόχοι

Στο πλαίσιο της δράσης γίνει η προμήθεια, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία των απαραίτητων τοπικών σταθμών παρακολούθησης και ελέγχου ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών του δικτύου, και συγκεκριμένα:

• Παροχή
• Πίεση
• υπολειπόμενο χλώριο
• θολότητα
• αγωγιμότητα
• θερμοκρασία
• pH

Οι τοπικοί σταθμοί θα είναι πλήρως ενεργειακά αυτόνομοι με τη χρήση φωτοβολταϊκών πάνελ και μπαταρίας, θα πραγματοποιούν μετρήσεις τουλάχιστον ανά ώρα, θα καταγράφουν και θα αποστέλλουν τα δεδομένα ανά τουλάχιστον 4 ώρες σε κεντρικό server του Δήμου που θα φιλοξενεί επιπλέον το λογισμικό DSS που θα αναπτυχθεί.

Επιπλέον για τον έλεγχο της πίεσης θα γίνει η προμήθεια και εγκατάσταση Βαλβίδας Ανακούφισης της πίεσης (PRV), η οποία με τη χρήση τηλεμετρικού καταγραφικού ή PLC θα μπορεί να ελέγχει την πίεση της κλειστής ζώνης για την αποφυγή επιπλέον διαρροών.

Επιπλέον, στο πλαίσιο της δράσης αυτής θα πρέπει να γίνει η προμήθεια απαραίτητου πακέτου λογισμικού προσομοίωσης δικτύου ύδρευσης, με σκοπό την υλοποίηση του υδραυλικού μοντέλου. Το λογισμικό προσομοίωσης δικτύου ύδρευσης θα είναι ένα λογισμικό που διευκολύνει την ολοκλήρωση όλων των σταδίων της μοντελοποίησης – την ετοιμασία των δεδομένων για εισαγωγή στο μοντέλο, την μετέπειτα ανάλυση των δεδομένων, και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων των μηχανών προσομοίωσης (simulation engines). Το λογισμικό μετά την ανάπτυξη του υδραυλικού μοντέλου της κλειστής ζώνης, θα μπορεί χρησιμοποιώντας τα δεδομένα από τους τοπικούς σταθμούς παρακολούθησης και ελέγχου ποσοτικών και ποιοτικών χαρακτηριστικών να κάνει ανίχνευση πιθανών αφανών διαρροών και υποβάθμιση της ποιότητας των υδάτων της κλειστής ζώνης ελέγχου, ενώ θα επικοινωνεί και θα διαλειτουργεί με το σύστημα υποστήριξης αποφάσεων DSS, επιτρέποντας την παρακολούθηση, ανίχνευση συμβάντων (διαρροών ή υποβάθμισης ποιοτικών χαρακτηριστικών υδάτων) και αυτοματοποιημένης διαχείρισης παραμέτρων δικτύου ύδρευσης.

Τέλος, στο πλαίσιο του υποέργου θα προβλεφθεί η υποστήριξη του δήμου από τον ανάδοχο για την παρακολούθηση της προόδου του έργου.

Πακέτο Εργασίας WP1: Προμήθεια, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία τριών (3) τοπικών σταθμών παρακολούθησης και ελέγχου ποσοτικών και ποιοτικών παραμέτρων

Παραδοτέα: 1.1. Προμήθεια, εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία τριών (3) τοπικών

σταθμών παρακολούθησης και ελέγχου ποσοτικών και ποιοτικών παραμέτρων

Στο πλαίσιο του υποέργου 2, θα κληθεί το Εργαστήριο Κλιματολογίας και Ατμοσφαιρικού Περιβάλλοντος του Τμήματος Γεωλογίας και Γεωπεριβάλλοντος του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ) να αναπτύξει και να παραμετροποιήσει την υδραυλική μοντελοποίηση και προσομοίωση του ψηφιακού διδύμου κλειστής ζώνης του δικτύου ύδρευσης της περιοχής Παραμυθιάς του Δήμου Σουλίου.

Το ψηφιακό δίδυμο και τα σενάρια προσομοίωσης που θα υλοποιηθούν, και θα υλοποιούνται κατά τη διάρκεια του έργου, θα λαμβάνουν δεδομένα σε πραγματικό χρόνο από τους εγκατεστημένους αισθητήρες, ενώ το σύστημα υδραυλικής μοντελοποίησης και προσομοίωσης θα διαλειτουργεί με το σύστημα λήψης αποφάσεων, ώστε να αξιοποιούνται τα σενάρια προσομοίωσης ή/και να εκτελείται νέα προσομοίωση σε περίπτωση που αυτό κριθεί απαραίτητο και θα αποστέλλονται αναφορές στο σύστημα υποστήριξης λήψης αποφάσεων για τη βέλτιστη διαχείριση των παραμέτρων του δικτύου ύδρευσης.

Η προσφερόμενη εφαρμογή θα πρέπει να διευκολύνει την ολοκλήρωση όλων των σταδίων της μοντελοποίησης – την ετοιμασία των δεδομένων για εισαγωγή στο μοντέλο (που θα βασίζεται στο εργαλείο US-EPA SWMM5), την μετέπειτα ανάλυση των δεδομένων, και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων από τη μηχανή προσομοίωσης (simulation engines). Θα πρέπει να λαμβάνει δεδομένα της ζώνης σε σχεδόν πραγματικό χρόνο και κατόπιν βελτιστοποίησης να προσομοιώνει την κατανάλωση σε μέγεθος δικτύου υδραυλικά στεγανής ζώνης (DMA – District Metered Area).

Η εφαρμογή θα πρέπει να είναι ένα εξειδικευμένο πακέτο δυναμικής προσομοίωσης δικτύων και να παρέχει τις παρακάτω προσομοιώσεις:

1. σταθερής κατάστασης (steady state simulations)
2. παρατεταμένης περιόδου (extended period simulations)
3. ποιότητας του νερού σε παρατεταμένες περιόδους

Η εφαρμογή Προσομοίωσης Δικτύου Ύδρευσης θα έχει τους ακόλουθους στόχους:

1. Την εξέταση των εναλλακτικών σεναρίων της κατανάλωσης.
2. Την βελτιστοποίηση της εκμετάλλευσης των στοιχείων του δικτύου κατά την διάρκεια υψηλών καταναλώσεων.
3. Την εξοικονόμηση υδατικών πόρων και ενέργειας.
4. Την δημιουργία ζωνών παρακολούθησης του δικτύου (για έλεγχο της κατανάλωσης).

Το μοντέλο πρέπει να διαθέτει κατ’ ελάχιστο τα παρακάτω χαρακτηριστικά:

1. Δυνατότητες δυναμικής προσομοίωσης.
2. Δυνατότητα διαχείρισης των δεδομένων του δικτύου (network data management) για τα συστήματα συλλογής και διανομής νερού στο δικτύου ύδρευσης.
3. Αποτελεσματική διαχείριση δεδομένων με βάση τον χρόνο (time series data management) και ισχυρές δυνατότητες παρουσίασης

Απαραίτητες λειτουργίες του Συστήματος Δυναμικής Προσομοίωσης είναι:

1. Παραγωγή και δυνατότητα εκτύπωσης θεματικών χαρτών.
2. Παρουσίαση επιπρόσθετων απεικονίσεων (views) των διαφορετικών οντοτήτων π.χ. παρουσίαση των καταναλώσεων σαν θεματική αναπαράσταση και παράλληλα να παρουσιάζεται γραφικά το επίπεδο των υδρομετρητών χωρίς θεματική αναπαράσταση.
3. Παρουσίαση των χαρακτηριστικών και των συστημάτων υπό μορφή ετικέτας (Labelling).

Στόχος της εφαρμογής είναι να δέχεται τα δεδομένα από την μοντελοποίηση του υδραυλικού μοντέλου και την επίλυση της μοντελοποίησης, και να εξάγει χρήσιμες αναφορές κάνοντας χρήση νευρωνικών δικτύων για την αξιολόγηση της υφιστάμενης κατάστασης των διαρροών και της ποιότητας του νερού, έτσι ώστε να υποστηρίζει τον Δήμο στην λήψη αποφάσεων με σκοπό τη μείωση των διαρροών στη ζώνη ελέγχου και την αποφυγή υποβάθμισης της ποιότητας του νερού.

Πακέτο Εργασίας WP2: Ανάπτυξη και παραμετροποίηση υδραυλικής μοντελοποίησης και προσομοίωσης ψηφιακού διδύμου κλειστής ζώνης του δικτύου ύδρευσης της περιοχής Παραμυθιάς του Δήμου Σουλίου

Παραδοτέα: 2.1. Ανάπτυξη υδραυλικής μοντελοποίησης δικτύου ύδρευσης Δήμου

Σουλίου

2.2. Παραμετροποίηση υδραυλικής μοντελοποίησης δικτύου ύδρευσης Δήμου Σουλίου

2.3. Προσομοίωση υδραυλικής μοντελοποίησης και σενάρια λειτουργίας

2.4. Παρουσίαση υδραυλικής μοντελοποίησης και εκπαίδευση χρηστών

Στο πλαίσιο του υποέργου 3, θα κληθεί το Νορβηγικό Πανεπιστήμιο Επιστημών Ζωής (Norwegian University of Life Sciences) να αναπτύξει εικονικούς αισθητήρες για τη διαχείριση και παρακολούθηση αφανών διαρροών και ποιοτικών παραμέτρων της κλειστής ζώνης ελέγχου του δικτύου ύδρευσης του Δήμου.

Τα δεδομένα των εικονικών αισθητήρων, μαζί με τα δεδομένα πραγματικού χρόνου από τους φυσικούς αισθητήρες που θα εγκατασταθούν στους σταθμούς ελέγχου της κλειστής ζώνης του δικτύου ύδρευσης του Δήμου Σουλίου, θα αξιοποιούνται από το σύστημα υποστήριξης λήψης αποφάσεων DSS, το οποίο θα διαλειτουργεί με το σύστημα υδραυλικής μοντελοποίησης και προσομοίωσης, για την βέλτιστη διαχείριση παραμέτρων δικτύου ύδρευσης.

Η παρακολούθηση των διαρροών και της ποιότητας νερού είναι μια περίπλοκη διαδικασία, και απαιτείται εξελιγμένη τεχνολογία με αξιόπιστους αισθητήρες από διάφορους κατασκευαστές. Υπάρχουν διαφόρων ειδών αισθητήρων και συστημάτων IoT για την παρακολούθηση διαρροών και της ποιότητας του νερού με μικρότερη ή μεγαλύτερη ακρίβεια, βαθμό και κλίμακα. Επίσης, υπάρχουν οικονομικοί και αξιόπιστοι αισθητήρες για μετρήσεις σε απλές παραμέτρους όπως παροχή, pH, θερμοκρασία, αγωγιμότητα, πίεση ενώ πιο ακριβοί για πιο εξειδικευμένες μετρήσεις όπως υπολειπόμενο χλώριο, θολότητα, TOC, DOC, NO3, UV254, DO και ελεύθερο χλώριο, ενώ επίσης σε κάποιες από αυτές τις παραμέτρους διαφέρει ο τρόπος μέτρησης που δεν ενδείκνυται για πεδίο, αλλά για εργαστήριο. Όμως, δεν υπάρχουν αξιόπιστοι αισθητήρες για κάποιες από τις βασικές παραμέτρους ποιότητας του νερού όπως residual aluminum ή άλλοι μικροβιολογικοί παράγοντες, οι οποίοι μετρούνται αποκλειστικά στο εργαστήριο.

Ανάπτυξη εικονικών αισθητήρων (ή softsensors/surrogatesensors)

Στο πλαίσιο αυτού του υποέργου, στόχος είναι να αναπτυχθούν εικονικοί αισθητήρες για παραμέτρους που δεν δύναται να μετρηθούν στο πεδίο.

Οι εικονικοί αισθητήρες χρησιμοποιούν φυσικές και στατιστικές σχέσεις για να εκτιμήσουν δύσκολες / ακριβείς παραμέτρους μέσω φθηνότερων φυσικών παραμέτρων. Από μεγάλες ιστορικές βάσεις δεδομένων, χρησιμοποιώντας προηγμένες στατιστικές μεθόδους, είναι δυνατόν να αναπτυχθούν αξιόπιστοι αλγόριθμοι για την εκτίμηση των παραμέτρων που σε άλλη περίπτωση είναι είτε δύσκολο ή αδύνατο να μετρηθούν με ακρίβεια. Οι εικονικοί αισθητήρες μπορούν επίσης να αντικαταστήσουν μερικούς από τους υφιστάμενους αισθητήρες εάν τα αποτελέσματά τους μπορούν να εκτιμηθούν αξιόπιστα χρησιμοποιώντας τις άλλες παραμέτρους. Σε αυτό το έργο, στόχος είναι να μειωθεί στο ελάχιστον η ανάγκη για φυσικούς αισθητήρες, ώστε η ποιότητα του νερού να μπορεί να προβλεφθεί σε περισσότερα σημεία δειγματοληψίας με το ίδιο κόστος. Στόχος είναι να αναπτυχθούν εικονικοί αισθητήρες για παραμέτρους όπως TOC, DOC, NO3 και ελεύθερο χλώριο. Η διαφορά μεταξύ των πολυπαραμετρικών αισθητήρων και των εικονικών αισθητήρων είναι ότι χρησιμοποιούνται προ-βαθμονομημένοι αλγόριθμοι, ενώ οι εικονικοί αισθητήρες βαθμονομούν τους αλγόριθμους για τοπικές συνθήκες και τους επαναβαθμονομούν με τα αυξανόμενα λειτουργικά δεδομένα. Έτσι, η ακρίβεια γίνεται καλύτερη και μπορεί επίσης να παρέχει εκτιμήσεις για παραμέτρους που δεν μπορούν να μετρηθούν χρησιμοποιώντας φυσικούς αισθητήρες.

Η συμβολή των εικονικών αισθητήρων στην ανίχνευση διαρροών

Οι γνώσεις σχετικά με τον εντοπισμό διαρροών με χρήση φυσικών αισθητήρων IoT έχουν αναπτυχθεί ραγδαία κατά την τελευταία δεκαετία και αρκετές ερευνητικές ομάδες αναπτύσσουν καινοτόμες ιδέες. Το πλεονέκτημα όμως των εικονικών αισθητήρων είναι η ικανότητα εντοπισμού των κρυφών σχέσεων μεταξύ των φυσικών αισθητήρων και των διαρροών, αναλύοντας ιστορικά δεδομένα. Θα αναλυθούν αυτά τα δεδομένα που δημιουργούνται κατά τη διάρκεια του έργου και θα διερευνηθούν οι δυνατότητες εντοπισμού διαρροών και δυναμικών διαρροών, οι οποίες θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες στη λήψη αποφάσεων, στο σχεδιασμό πόρων κ.λπ.

Πακέτο Εργασίας WP3: Ανάπτυξη και παραμετροποίηση εικονικών αισθητήρων για διαχείριση / παρακολούθηση αφανών διαρροών δικτύου ύδρευσης και επιπλέον ποιοτικών παραμέτρων.

Παραδοτέα: 3.1. Χρήση ΙοΤ για Διαχείριση Διαρροών, Βέλτιστες Πρακτικές και

Τεχνολογίες

3.2. Ανάπτυξη, βαθμονόμηση εικονικών αισθητήρων και αποτίμηση απόδοσης

3.3. Διαμόρφωση δομής μαθήματος δια βίου μάθησης και κατάλληλου υλικού για εκπαίδευση προσωπικού

Στο πλαίσιο της δράσης 4, θα κληθεί το Εργαστήριο Δικτύων και Προηγμένων Υπηρεσιών του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών – Πανεπιστήμιου Δυτικής Μακεδονίας να σχεδιάσει και να υλοποιήσει ένα σύστημα υποστήριξης λήψης αποφάσεων DSS για την ορθή και αυτοματοποιημένη διαχείριση των παραμέτρων του δικτύου ύδρευσης και συγκεκριμένα της κλειστής ζώνης ελέγχου του Δήμου.

Στόχος του Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων DSS είναι να ανιχνεύει και να ανταποκρίνεται άμεσα και με αυτοματοποιημένο τρόπο σε πιθανά συμβάντα διαρροών ή/και υποβάθμισης ποιοτικών χαρακτηριστικών υδάτων για τη βέλτιστη διαχείριση των παραμέτρων του δικτύου ύδρευσης της κλειστής ζώνης ελέγχου του Δήμου.

Επιδιωκόμενα αποτελέσματα του Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων:

• Μείωση διαρροών και εξοικονόμηση υδατικών πόρων

• Διασφάλιση επάρκειας και κατάλληλης ποιότητας πόσιμου νερού στο δίκτυο ύδρευσης

Το Σύστημα Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων DSS θα ολοκληρώνει, θα συσχετίζει και θα αναλύει δεδομένα πραγματικού χρόνου από τους εγκατεστημένους τοπικούς σταθμούς παρακολούθησης και ελέγχου, θα αξιοποιεί δεδομένα που απορρέουν από τη χρήση εικονικών αισθητήρων στο δίκτυο ύδρευσης, θα αξιοποιεί υφιστάμενα σενάρια ελέγχου του μοντέλου προσομοίωσης του δικτύου ύδρευσης ή / και θα αλληλεπιδρά με το λογισμικό υδραυλικής προσομοίωσης σε περίπτωση που κριθεί σκόπιμη με βάση υπολογισμούς / εκτιμήσεις κατάλληλων δεικτών η εκτέλεση μίας νέας υδραυλικής προσομοίωσης, με απώτερο στόχο την ανίχνευση διαρροών ή/και συμβάντων υποβάθμισης ποιοτικών χαρακτηριστικών του πόσιμου νερού. Σε ενδεχόμενη ανίχνευση συμβάντων (διαρροών ή/και υποβάθμισης ποιοτικών χαρακτηριστικών του πόσιμου νερού) θα αποκρίνεται άμεσα και με αυτοματοποιημένο τρόπο με αποστολή κατάλληλων μηνυμάτων ελέγχου – συναγερμών για λήψη κατάλληλων μέτρων σε καθορισμένες ομάδες ή/και αποστολή εντολών απομακρυσμένα σε στοιχεία του δικτύου ύδρευσης με στόχο τη βέλτιστη διαχείριση παραμέτρων δικτύου ύδρευσης (μείωση πίεσης, κλείσιμο ηλεκτροβάνας κλπ.).

Πακέτο Εργασίας WP4: Σχεδίαση Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων (DSS) για τη βέλτιστη διαχείριση παραμέτρων δικτύου ύδρευσης.

Παραδοτέα: 4.1. Σχεδίαση Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων (DSS) για τη

βέλτιστη διαχείριση παραμέτρων δικτύου ύδρευσης

4.2. Ανάπτυξη Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων (DSS)

3.3. Αποτίμηση Απόδοσης του Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων (DSS) και Παρουσίαση στο Δήμο Σουλίου

Στο πλαίσιο του έργου θα πρέπει να υλοποιηθεί αντίστοιχα Σχέδιο επικοινωνίας της Δράσης, το οποίο θα περιλαμβάνει:

• ανάρτηση προσωρινής πινακίδας, σημαντικού μεγέθους, στα σημεία εγκατάστασης του εξοπλισμού του Υποέργου 1 σε ορατό σημείο από το κοινό.
• μόνιμη αναμνηστική πλάκα μετά την υλοποίηση της πράξης σε σημείο εύκολα ορατό από το κοινό, εντός τριών μηνών από την ολοκλήρωση της πράξης
• Προβολή όλων των δράσεων πληροφόρησης και επικοινωνίας που υλοποιεί, το έμβλημα του ΧΜ ΕΟΧ 2104-2021, με αναφορά στο ΧΜ ΕΟΧ 2014-2021 που στηρίζει την πράξη.
• Ανάρτηση στον διαδικτυακό τόπο του Δήμου στοιχεία της πράξης, όπως σύντομη περιγραφή, ανάλογη με το επίπεδο της στήριξης, στόχους και αποτελέσματα, επισημαίνοντας τη χρηματοδοτική στήριξη από τον ΧΜ ΕΟΧ.
• Τοποθέτηση αφίσας με πληροφόρηση σχετικά με την πράξη.
• Δημιουργία ξεχωριστής ιστοσελίδας για την προτεινόμενη πράξη η οποία θα περιλαμβάνει στοιχεία του έργου, όπως σύντομη περιγραφή, την πρόοδο, τους στόχους και τα αποτελέσματα, στην ελληνική και αγγλική γλώσσα, η οποία θα ενημερώνεται τακτικά και θα επισημαίνει τη χρηματοδοτική στήριξη από τον ΧΜ ΕΟΧ 2014-2021.
• Υλοποίηση τριών δράσεων δημοσιότητας της πράξης, με επιλογή εκ των παρακάτω:
  • Συνέδριο με αρμόδιους φορείς για την έναρξη της πράξης
  • Συνέδριο με αρμόδιους φορείς για την λήξη της πράξης και ενημέρωση για τα αποτελέσματά της
  • Δελτία τύπου για την υλοποίηση των υποέργων
  • Συμμετοχή σε επιστημονικά συνέδρια για διάχυση των αποτελεσμάτων
  • δράσεις ενημέρωσης στα ΜΜΕ

Πακέτο Εργασίας WP5: Σχέδιο επικοινωνίας της Δράσης.

Παραδοτέα: 5.1. Υλοποίηση Σχεδίου Επικοινωνίας

Στόχος του παρόντος υποέργου είναι η προώθηση των διμερών σχέσεων μεταξύ της Ελλάδας και της δότριας χώρας Νορβηγίας μέσω της δικτύωσης, της ανταλλαγή εμπειριών και καλών πρακτικών στη διαχείριση των δικτύων ύδρευσης μεταξύ εταίρων στην Ελλάδα (Δήμος Σουλίου, ΕΚΠΑ & Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας) και πιθανόν πρόσθετων Επιχειρήσεων Ύδρευσης της χώρας και φορέων διαχείρισης υδάτων και φορέων από τις δότριες χώρες (Νορβηγικό Πανεπιστήμιο NMBU & Εταιρεία Ύδρευσης Oslo). Στο πλαίσιο του υποέργου θα πραγματοποιηθούν επισκέψεις στους κύριους φορείς (Δήμος Σουλίου) και (Νορβηγικό Πανεπιστήμιο και Εταιρεία Ύδρευσης του Oslo με την οποία το Νορβηγικό Πανεπιστήμιο NMBU έχει επίσημη συμφωνία συνεργασίας), όπου και θα πραγματοποιηθούν ενημερωτικές ημερίδες για την ανταλλαγή καλών πρακτικών.

Πακέτο Εργασίας WP6: Δικτύωση μεταξύ των φορέων.

Παραδοτέα: 6.1. Επισκέψεις διμερών σχέσεων