Sztuczna sieć neuronowa jako narzędzie wspomagające w analizie awaryjności przewodów wodociągowych

• Autorzy: Kutyłowska Małgorzata , Cieżak Wojciech

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2023.3.7

Warianty tytułu

EN

Artificial neural network as a support tool in failure analysis of water pipes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono możliwości zastosowania sztucznych sieci neuronowych jako wspomagającego narzędzia do przewidywania wskaźnika intensywności uszkodzeń, będącego jednym ze wskaźników oceny poziomu niezawodności działania przewodów wodociągowych. Coraz częściej występujące sytuacje nietypowe (stan epidemii, wojna, powodzie, susze) stwarzają konieczność nagłej reakcji na zdarzenia awaryjne mające miejsce w całym systemie zaopatrzenia w wodę. Nowoczesne narzędzia informatyczne jawią się jako obiecujące w analizie bieżącej sytuacji w przedsiębiorstwach zarządzających infrastrukturą krytyczną. Podstawą wykonanych badań były dane eksploatacyjne z jednego systemu wodociągowego w Polsce. Zbudowano w sumie 40 modeli sztucznych sieci neuronowych, dokonano analizy wrażliwości i oceny przydatności wybranych modeli do przewidywania zmiennej zależnej na podstawie wektora jakościowych i ilościowych predyktorów. Uzyskane wyniki wskazują na konieczność dalszych prac w tym zakresie, gdyż zmieniająca się sytuacja eksploatacyjna wymusza ciągłe ulepszanie i dostosowywanie narzędzi matematycznych do coraz to nowych warunków pracy systemu zaopatrzenia w wodę.

EN

The possibilities of using artificial neural networks as a support tool in failure rate analysis were shown. On the basis of failure rate the reliability of water pipes could be established. In unusual and very frequent situations (epidemic, war, floods, droughts) it is necessary to make a quick reaction when damages occur in water-pipe networks. Modern IT tools seem to be an alternative method in the analysis of current situation in management of critical infrastructure. On the basis of exploitation data of one water system the investigations were carried out. Totally 40 models of artificial neural networks were built. Sensitivity analysis and assessment of usefulness of chosen models for dependent variable prediction using quality and quantity predictors were performed. The obtained results point out that further investigations are necessary. The changing exploitation situation forces improvement and using mathematical tools in new conditions of water-pipe networks.

Słowa kluczowe

PL

poziom awaryjności; przewody wodociągowe; sytuacja ekstremalna; sztuczna inteligencja

EN

failure frequency; water pipes; extreme situation; artificial intelligence

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2023
• Tom: nr 3
• Strony: 41--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kutyłowska Małgorzata

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-8425-9041

autor

Cieżak Wojciech

• Wydział Inżynierii Środowiska, Politechnika Wrocławska, Wrocław

• https://orcid.org/0000-0001-6210-8728

Bibliografia

• [1] J. Rak, „Reguły określania przynależności do infrastruktury krytycznej”, Technologia Wody, pp. 16-19, 1 2020.
• [2] A. Kuliczkowski i J. Mazur, „Cyberterroryzm realnym zagrożeniem dla systemów zarządzania infrastrukturą wodociągową”, Instal, pp. 50-56, 1 2016.
• [3] J. Rak i K. Pietrucha-Urbanik, “Survey research associated with lack of water supply in crisis situations”, pp. 54-58, Instal, 2 2016.
• [4] K. Pietrucha-Urbanik i J. Rak, “Consumers’ perceptions of the supply of tap water in crisis situations”, Energies, pp. 3617-3638, 13 2020. DOI:10.3390/en13143617
• [5] K. Boryczko, I. Piegdoń, D. Szpak i D. Żywiec, “Risk assessment of lack of water supply using the hydraulic model of the water supply”, Resources, pp. 43-57, 10 2021. https://doi.org/10.3390/resources10050043
• [6] I. Zimoch i B. Mulik, „Przedsiębiorstwa wodociągowo-kanalizacyjne a epidemia koronawirusa”, Technologia Wody, pp. 54-57, 2 2020.
• [7] https://www.igwp.org.pl/who-o-monitoringu-sciekow - dostęp 3.01.2022.
• [8] S.H. Antwi, D. Getty, S. Linnane i A. Rolston, “COVID-19 water sector responses in Europe: A scoping review of preliminary governmental interventions”, Science of the Total Environment, pp. 143068, 762 2021. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.143068
• [9] J. Stoler, J.D. Miller, A. Brewis, M.C. Freeman, L.M. Harris, W. Jepson, A.L. Pearson, A.Y. Rosinger, S.H. Shah, C. Staddon, C. Workman, A. Wutich i S.L. Youn, “Household water insecurity will complicate the ongoing COVID-19 response: Evidence from 29 sites in 23 low - and middle-income countries”, International Journal of Hygiene and Environmental Health, pp. 113715, 234 2021. https://doi.org/10.1016/j.ijheh.2021.113715
• [10] S. Renukappa, A. Kamunda i S. Suresh, “Impact of COVID-19 on water sector projects and practices”, Utilities Policy, pp. 101194, 70 2021. https://doi.org/10.1016/j.jup.2021.101194
• [11] J.E. Pesantez, F. Alghamdi, S. Sabu, G. Mahinthakumar i E.Z. Berglund, “Using a digital twin to explore water infrastructure impacts during the COVID-19 pandemic”, Sustainable Cities and Society, pp. 103520, 77 2022. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.103520
• [12] P. Dzimińska, J. Stańczyk, S. Drzewiecki i P. Licznar, „Wykorzystanie systemu rejestracji danych z dużą częstotliwością do analizy nierównomierności zużycia wody”, Instal, pp. 24-30, 1 2022. DOI: 10.36119/15.2022.1.3
• [13] D. Kowalski i P. Suchorab, „The impact assessment of water supply DMA formation on the monitoring system sensitivity”, Applied Sciences, pp. 1554, 13 2023. https://doi.org/10.3390/app13031554.
• [14] M. Iwanek, “Set of suffosion holes occurring after a water supply failure as a structure with fractal features”, Journal of Ecological Engineering, pp. 164-171, 23(6) 2022. https://doi.org/10.12911/22998993/147808.
• [15] T. Cichoń i J. Królikowska, Obecne uwarunkowania w zakresie gospodarki wodomierzowej”, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, pp. 6-9, 9 2020. DOI: 10.15199/17.2020.9.2
• [16] K. Miszta-Kruk, M. Kwietniewski i A. Mika, „Awarie przewodów kanalizacyjnych nie zależą tylko od wieku” Wodociągi-Kanalizacja, pp. 40-43, 9 2020.
• [17] M. Kutyłowska, „Metody regresyjne i klasyfikacyjne w analizie i ocenie poziomu awaryjności przewodów wodociągowych”, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2019.
• [18] K. Boryczko, „Ocena skutków wyłączenia strategicznej magistrali wodociągowej”, Instal, pp. 45-47, 3 2020. DOI: 10.36119/15.2020.3.6.
• [19] M. Kutyłowska, „Przewidywanie wskaźnika awaryjności z wykorzystaniem sztucznych sieci”, Instal, pp. 44-46, 1 2016.
• [20] K. Banaszkiewicz, I. Pasiecznik, W. Cieżak i E. den Boer, „Household e-waste management: a case study of Wroclaw, Poland”, Sustainability, pp. 11753, 14(18) 2022. https://doi.org/10.3390/su141811753

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).