Portal WEB, Aplicație WEBGIS pentru evaluarea riscurilor în cazul defecțiunilor la sistemul de canalizare

 

Rezumat. Lucrarea de față prezintă o abordare spațială a informației existentă în diferite baze de date ale societății și a modului cum poate fi ea folosită, pentru ca societatea să aibă o reacție rapidă în cazul producerii unui eveniment nedorit, care ar putea să ducă la o poluare accidentală.

Informația este accesată și analizată cu ajutorul tehnologiei WebGIS folosind modele și tehnologii OPEN SOURCE.

Cuvinte cheie: WebGIS, rețele utilități, instrument GIS.

 

 

  1. Introducere

Societatea S.C. VITAL S.A. este operatorul regional care furnizează / prestează servicii de alimentare cu apă și de canalizare în județul Maramureș.

Preocupările pentru implementarea tehnologiei WebGIS [1] datează din anul 2006, când s-a pus problema afișării informațiilor primite de la senzorii de presiune instalați în orașul Baia Mare într-o pagina WEB. Pentru aceasta s-au facut măsuratori cu sisteme GPS [2]  iar după realizarea paginii, informațiile au fost puse în valoare prin  afișarea presiunilor pe o hartă în timp real. Datele obtinute in urma masuratorilor pot fi folosite si la determinarea zonelor din oraș care ar putea fi afectate de inundații[3], în cazul în care ar apărea avarii ale rețelelor. În continuare, s-a studiat impactul hidrologic al avariilor[4] rețelelor asupra zonei rurale. În următoarea etapă a studiului[5] s-a luat în calcul și datele de la radarul meteorologic și s-au analizat diverse scenarii determinând în final simularea scurgerii apei din rețeaua avariată. Rezultatele obținute au fost:

– determinarea zonelor și posibililor clienți afectați de avarie ;

– crearea unui model GIS pentru zonele rurale ;

– dezvoltarea unor metodologii de calcul a volumului de apă evacuat, în cazul unei spărturi în conducta de apă ;

– harta zonelor inundabile în cazul apariției unei avarii majore ;

– determinarea impactul hidric al rețelelor de apă avariate în funcție de mai mulți parametri.

Preocuparea pentru GIS s-a concretizat prin realizarea unui portal cu ajutorul căruia să se poată realiza un management[6]  performant al  rețelelor.

Regionalizarea a reprezentat o provocare pentru societate, aceasta trebuind să facă față diverselor probleme apărute în cadrul acestui proces. O problemă majoră a fost găsirea unei modalități de a gestiona multiple informații și de a comunica EFICIENT și în TIMP REAL cu toate compartimentele (tehnic, economic, operativ, suport) care împreună asigură serviciul de alimentare cu apă și canal.

Pentru a putea avea o colaborare între compartimentele societății a fost implementat un portal WEB în care personalul, pe bază de utilizator, parolă și drepturi de acces poate vedea și consulta diferitele baze de date ale societății.    Portalul a fost gândit și creat ca un instrument de management cu ajutorul căruia să se poata monitoriza întreaga activitate, iar în urma analizelor realizate pe datele obținute, să se poată lua deciziile corecte atât din punct de vedere tehnic, cât și economic. Cu ajutorul portalului pot fi integrate datele rezultate de la diversele compartimente ale societății: relații cu clienții, dispecerat, GIS, comercial – abonați, contabilitate, managementul activelor, proiectare, exploatarea rețelelor și SCADA, obţinându-se analize spațiale foarte complexe.

  1. Conținutul lucrării

Managementul rețelei de canal reprezintă o componentă importantă a activității pe care o desfăşoară societatea, iar evaluarea riscurilor care pot apărea în cazul unor defecțiuni ale elementelor sistemului constitue o preocupare majoră.

Pentru a putea face analize, a trebuit ca rețeaua de canal să fie digitalizată, iar pentru aceasta s-au parcurs următoarele etape:

  • consultarea documentelor existente în cadrul societății
  • scanarea planurilor
  • georeferențierea planurilor
  • culegerea de informații de la departamentul care se ocupa cu exploatarea rețelei
  • desenarea într-un strat temporar a traseului rețelei în sistemul național de coordonate Stereo70
  • măsurarea poziţiei căminelor de canal
  • măsurarea și fişarea conductelor care intră și ies din căminul de canal
  • realizarea de poze
  • prelucrarea pozelor pentru reducerea dimensiunii
  • scanarea fișelor
  • introducerea elementelor fișelor într-o bază de date
  • redesenarea în alt strat/model în poziţia corectă a traseului rețelei în sistemul național  de coordonate
  • actualizarea permanentă a informației

 

 

Digitalizarea rețelei s-a realizat cu AutoCAD Map / Raster Design, dar din cauza costurilor mari de licenţiere pentru lucrul colaborativ, s-a încercat trecerea către produse și tehnologii OPEN SOURCE/WEBPORTAL.

În perioada 2011-2015, prin derularea proiectului de investiţii “Extinderea şi reabilitarea infrastructurii de apă şi apă uzată în judeţul Maramureş”, proiect cofinanţat din Fondul de Coeziune POS Mediu , a fost implementat un model matematic al rețelelor de canal existente la acea dată în baza de date a societății. Acest model este de tip OPEN SOURCE și poate fi descărcat de pe interenet de la urmatoarea adresă:

https://github.com/QGEP/datamodel

și folosește pentru rețelele de canal standardele elvețiene SIA 405 și VSA-DSS

http://www.sia.ch/de/dienstleistungen/sia-norm/geodaten/

https://www.vsa.ch/fachbereiche-cc/siedlungsentwaesserung/vsa-dss/

Datele existente au fost migrate într-o bază de date PostgreSQL cu extensia spațială PostGIS instalată. În aplicația WebGIS au fost implementate formularele necesare descrierii elementelor de rețea, datele putând fi editate și actualizate.

Pentru editarea și crearea datelor spațiale s-a folosit pe calculatoarele din dotarea biroului GIS un program care nu necesită licență, fiind de tip OPEN SOURCE – QGIS și care poate fi descărcat de la următoarea adresă:

http://www.qgis.org/en/site/forusers/download.html

Programul este o alternativă gratuită pentru softurile GIS comerciale proprietare și beneficiază de suportul comunității internaționale.

Valorificarea datelor introduse în sistem prin implicarea altor compartimente din cadrul societății a fost îngreunată de anumite probleme:

  • distribuirea geografică regională a utilizatorilor;
  • cunoştintelor limitate în utilizarea programelor GIS;
  • necesitatea reinstalării repetate a programelor;
  • refacerea unitară a structurii proiectului în cazul apariției unor modificări,
  • etc.

Soluţia identificată a fost implementarea unei platforme bazată pe tehnologie WEB. Avantajele sunt multiple:

  • în cazul modificării proiectului setările se fac într-un singur loc, reducând semnificativ timpul de administrare;
  • utilizatorul are acces la resursele disponibile  în funcție de drepturile setate de administrator;
  • utilizatorul nu mai poate modifica interfața proiectului, nemaifiind nevoie de intervenția administratorului;
  • utilizatorul nu mai poate adăuga alte seturi de date salvate în alte diferite locații, păstrând astfel unitar proiectul;
  • toţi utilizatorii au acces la acelaşi set de date,  îmbunătățind continuu precizia proiectului;
  • există salvat un istoric al modificărilor, existând posibilitatea de a reveni în cazul unor erori.

 

Acuratețea cu care pot fi desenate în portal datele spațiale este dată de precizia aparatelor cu care se fac măsuratorile. În cazul nostru, am folosit GPS-uri cu dublă frecventă și corecţii diferenţiale, obţinând o precizie centimetrică. Coordonatele punctelor măsurate în sistemul ETRS89 au fost transformate în sistemul național Stereo70 cu ajutorul parametrilor de transformare furnizați de ANCPI, folosind aplicația TRANSDAT. Pentru locațiile în care nu s-au putut efectua măsuratori GPS, s-a folosit o stație totală și un soft de prelucrare a măsurptorilor. În final, s-a obţinut un fişier cu coordonatele punctelor în sistemul național, care poate fi incărcat în portal (Fig. 1.) și folosit ca bază pentru desenarea elementelor rețelei de canal.

Fig. 1. Importarea fişierelor de coordonate necesare spațializării informației.

 

Din portal se pot crea sau modifica (Fig. 2.) toate elementele componente ale  rețelei de canal.

Acestea sunt descrise cu ajutorul atributelor (Fig. 3.) care pot fi alese din liste derulante, eliminând astfel erorile de introducere a datelor.

Fig. 3. Formulare pentru introducerea corectă a datelor.

ERP-ul companiei conţine bază de date cu clienții, dar în acesta nu este  înregistrată locația geografică și nici căminul în care este realizat racordul la rețeaua de canal. Pentru a putea rezolva aceasta problemă în portal s-a creat o modalitate de ataşare de geometrie unei locații de client (Fig. 4.). Din meniul “Unelte” pot fi selectate codurile de locații client din ERP, la care li se ataşează geometria căminului de racord.

Fig. 4. „Unealta” pentru realizarea interconexiunii între baza de date GIS și baza de date a sistemului ERP.

Tot cu ajutorul portalului web pot fi atasate, pe lângă poze, fişa căminului  de canal, documente din istoricul managementului activelor, date comerciale, date tehnice și alte documente relevante pentru descrierea și exploatarea rețelelor de canal. (Fig. 5,6,7.)

Fig. 5. „Unealta” pentru ataşarea de documente

Dacă există introdusă informația, aceasta poate fi vizualizată ulterior foarte ușor prin interogarea stratului care conține elementul respectiv(Fig. 8.).

Fig. 8. Afişarea informației ataşate

După introducerea datelor, se poate vizualiza profilul rețelei (Fig. 9.) de canal, putându-se verifica usor dacă acestea au fost introduse corect sau dacă există erori de proiectare sau execuție

Fig. 9. Vizualizarea profilului rețelei de canal.

Lucrarea de față, în cadrul temei ” Aspecte de mediu – Riscuri în exploatarea rețelelor “ îşi propune să arate modul în care societatea noastră  acţionează în cazul producerii unei avarii, pentru diminuarea riscurilor de producere a unor prejudicii asupra mediului.

 

În cazul în care a fost înregistrată o avarie, în portal se introduce locația ei(Fig. 10).

Fig. 10.  Poziţionarea pe hartă a avariei.

 

După introducerea locației, se completează un formular în care se completează detalii despre avarie. (Fig. 11.)

Fig. 11. Descrierea avariei.

Aplicația WebGIS poate face analiza zonei afectate de poluarea accidentală sau avaria unui element al rețelei de canal. (Fig. 12,13.)

Fig. 12. Rezultatele analizei spațiale

Fig. 13. Stabilirea zonei afectate

După identificarea zonei din care se colectează apele uzate, se pot determina zonele, care ar putea fi afectate în cazul în care rețeaua de canal nu functionează. (Fig. 14.)

Fig. 14.  Determinarea suprafetei spațiului verde afectat

 

Ordonanța de Urgenţă a Guvernului numărul 68/2007, privind răspunderea de mediu cu referire la prevenirea şi repararea prejudiciului asupra mediului, impune operatorului regional să ia măsuri în vederea diminuării riscurilor de producere a unor prejudicii asupra mediului.

Conform art. 14. – (1) „Operatorul este obligat să:

  1. a) acţioneze imediat pentru a controla, izola, elimina sau, în caz contrar, pentru a gestiona poluanţii respectivi şi/sau orice alţi factori contaminanţi, în scopul limitării sau prevenirii extinderii prejudiciului asupra mediului şi a efectelor negațive asupra sănătăţii umane sau agravării deteriorării serviciilor.
  2. b) ia măsurile reparatorii necesare, conform art. 17–19. Dacă a fost creat un astfel de prejudiciu, operatorul trebuie să identifice poluatorul, să îl facă să răspundă financiar și să urmarească ca un astfel de eveniment să nu se mai producă.”

În  cazul în care se constată că o avarie majoră la sistemul de canalizare ar putea bloca funcţionarea rețelei de canalizare, dispecerul poate să:

  • anunţe abonații să utilizeze minimal sistemul, astfel încat să nu se producă o poluare accidentală;
  • coordoneze intervenţia cu autospeciale pentru vidanjarea şi transportul apelor uzate în alte puncte de descărcare autorizate din rețea;
  • furnizeze informații tehnice clare pentru intervenţia rapidă în vederea eliminarii blocajului;
  • restrangă zona de proveniență a poluării și să identifice potențialul poluator (Fig. 15).

Fig. 15. Identificarea posibilului poluator

Cu ajutorul aplicației WebGIS, se poate obţine usor un raport al clienților, care trebuie verificați (din informațiile deja existente în contractul de furnizare întocmit cu agenții economici) în cazul apariției unei poluări accidentale, reducând semnificativ timpul de reacţie al echipei care se ocupă cu prelevarea probelor necesare documentării incidentului respectiv.

  1. Concluzii

În urma implementării soluției prezentate, s-au obţinut următoarele beneficii:

  • un management performant
  • o viteză de reacţie crescută a echipelor de intervenţie în cazul apariției unui incident
  • o planificare mai exactă a activității
  • o reducere a costurilor generate de o avarie a rețelei de canal
  • eficientizarea managementului activelor
  • costuri reduse cu instruirea personalului
  • reducerea semnificativă a costurilor
  • posibilitatea utilizării instrumentelor portalului în teren cu ajutorul dipozitivelor mobile
  • o îmbunatățire a imaginii companiei

Prin multitudinea datelor integrate, portalul implementat are funcţii complexe, de analiză şi prognoză a întregului sistem, oferind informaţii pertinente şi în timp real atât pentru top-management, managementul de linie cât şi pentru operatori. Platforma poate fi folosită de toate compartimentele societătii pentru a lua cele mai bune decizii, adaptate situaţiei şi momentului.

 

BIBLOGRAFIE

[1]. Văduva B., Marian R. A., Haidu I., The use of geotools library în developing WEB GIS dashboards for pressure sensors, Geographia Technica, no. 2, p. 77-84, 2007 .

[2]. Văduva B., Marian R. A., Keller I. E., Integrate GPS surveys and PDA to gather the necessay data for a hydraulic model of water management systems, Buletinul Institutului Politehnic din Iași, Secția Hidrotehnică, tomul LV (LIX), Fasc. 1, pp. 47-54., 2009.

[3]. Keller I. E., Bilașco Ș., Haidu I., Văduva B., Using GIS to determine the flooded areas and risk assessment in the water supply system, RevCAD – Journal of Geodesy and Cadastre, Alba Iulia nr. 10, pp. 239-248, 2010.

[4]. Marian R. A.,Haidu I.,Crăciun I. A.,Văduva B., GIS utility for hydrological impact evaluation caused by damages of water supply network in rural areas. Applications in Baia Mare Depression, Geographia Napocensis, anul VI, nr. 2, pp. 103 – 109, 2012.

[5]. Marian R. A.,Geoinformatics Study Regarding the Hydrological Impact of the Damage to Water Supply Networks in Rural Areas. Application to Baia Mare Depression, PhD Thesis, Babeș Bolyai University Cluj-Napoca, 2013.

[6]. Matuz B. T., Marian R. A., Văduva B., New methods in the management of water networks, Revista de Management şi Inginerie Economică, Vol. 15, Nr. 4, pp. 726 – 745, 2016.

 

AUTORI

RADU ALEXANDRU MARIAN[1], MIRCEA IOAN MECEA[2],VADUVA BOGDAN[3]

S.C. VITAL S.A, Gh. Șincai 21, Baia Mare, Maramures, office@vitalmm.ro

[1]               Phd.Eng, VITAL S.A. Baia Mare, Romania, e-mail: radu.marian@vitalmm.ro

[2]               Phd.Eng, VITAL S.A. Baia Mare, Romania, e-mail: mircea.mecea@vitalmm.ro

[3]               Eng., VITAL S.A. Baia Mare, Romania, e-mail: bogdan.vaduva@vitalmm.ro