„Wykorzystanie systemu GIS do wspomagania zarządzania eksploatacją sieci wod-kan
      w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji m. st. Warszawy S.A.”

 

Jednym z kluczowych zadań w pracy przedsiębiorstwa eksploatującego sieci infrastruktury wodociągowo-kanalizacyjnej, energetycznej, gazowej i innych jest utrzymywanie prawidłowego stanu obiektów sieci przy jednoczesnej minimalizacji ponoszonych nakładów. Oznacza to zarówno sprawne usuwanie awarii, jak i wykonywanie prac planowanych, przeglądów, wymian czy też nowych inwestycji.  Oczywistym jest wykorzystanie systemu GIS do zarządzania planami sieci i innymi informacjami o terenie.

Do optymalnego zarządzania eksploatacją konieczna jest jednak również wiedza o pracach prowadzonych aktualnie, w przeszłości i planowanych na przyszłość, a także możliwość kontroli zgodności prowadzonych działań z założonym harmonogramem. Te informacje, jak również ewidencja kosztów generowanych przez prowadzone działania, wykraczają poza funkcjonalność systemu GIS – są jednak koniecznym elementem kompletnego systemu zarządzania eksploatacją.

Niniejsza praca przedstawia korzyści z integracji oprogramowania GIS z systemami zarządzania eksploatacją sieci na przykładzie wdrożenia dokonanego w Zakładach Sieci  Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji m. st. Warszawy S.A.

1. Wprowadzenie 

Zastosowanie systemów map numerycznych w przedsiębiorstwach eksploatujących sieci pozwala na istotną poprawę jakości i aktualności informacji o tych sieciach. Łatwość nanoszenia aktualizacji, uzupełniania informacji o dodatkowe warstwy tematyczne oraz zagospodarowania terenu czy wreszcie łatwość wymiany aktualnych danych pomiędzy przedsiębiorstwami branżowymi stanowią istotne zalety w porównaniu z tradycyjną dokumentacją techniczną i geodezyjną.

Należy jednak podkreślić, iż specyfika przedsiębiorstw eksploatujących sieci infrastruktury stawia dodatkowe wymagania systemom GIS. W przeciwieństwie do systemów geodezyjnych i kartograficznych, plany sieci powinny w omawianym przypadku udostępniać również informacje dynamiczne, do których można zaliczyć:

·         wyłączenia z zasilania np. odcinków sieci wodociągowej lub energetycznej,

·         miejsca wystąpienia uszkodzeń sieci,

·         miejsca prowadzonych prac,

·         lokalizacja ekip naprawczych,

·         dane na temat odbiorców np. energii elektrycznej lub składu odprowadzanych ścieków.

Oczywiście informacje te nie są przedmiotem zainteresowania systemów geodezyjnych, mają natomiast kluczowe znaczenie dla efektywnej pracy przedsiębiorstwa eksploatującego np. sieć wodociągową. Drugi istotny obszar zainteresowania przedsiębiorstw sieciowych to przebieg eksploatacji obiektów infrastruktury – awarie, przeglądy, nowe inwestycje, wymiany i konserwacje. Wszystkie te operacje dotyczą konkretnych obiektów sieci – obiektów, które są ewidencjonowane na planach w systemie GIS.  Obiektami mogą być zarówno odcinki sieci, jak i zasuwy, studnie, stacje transformatorowe oraz  wiele innych.  

Historia eksploatacji, data wystąpienia ostatniego uszkodzenia czy też ostatniego przeglądu to informacje, które powinny być dostępne po wybraniu obiektu mapy.  Informacje te stanowią bardzo istotne uzupełnienie podstawowych informacji technicznych jakie można odnaleźć w standardowym systemie GIS.

W pracy niniejszej przedstawiono ideę i zasadę konstrukcji cyfrowych planów sieci udostępniających nie tylko podstawowe dane techniczne, ale również dane o bieżącym stanie obiektów, prowadzonych na nich pracach oraz przebiegu ich eksploatacji.  Funkcjonalność systemu zarządzania eksploatacją sieci została przedstawiona na podstawie wdrożenia dokonanego w Zakładach Sieci obsługujących eksploatację sieci wodociągowej i kanalizacyjnej miasta stołecznego Warszawy.

2. Idea integracji systemów GIS i systemów zarządzania

Sukcesywne poszerzanie systemów GIS o dodatkowe informacje z zakresu eksploatacji jest zadaniem skomplikowanym. Wprowadzanie dodatkowych danych do warstw opisowych z poziomu aplikacji GIS jest zarówno uciążliwe, jak i kosztowne. Trudno przy tym oczekiwać, iż informacje na temat np. wyjazdów i powrotów ekip czy też kosztów i rodzaju wykorzystanych materiałów będą wprowadzane z wykorzystaniem stacji graficznej i aplikacji GIS. Systemy GIS to bowiem z definicji systemy obsługi w pierwszym rzędzie map, nie zaś informacji opisowych. Rozwiązanie stanowi więc integracja map cyfrowych z systemami zarządzania przedsiębiorstwem – zarówno od strony finansowo-księgowej, jak i technologicznej. Mapy cyfrowe sieci powinny bowiem stanowić integralną część całościowego systemu zarządzania pracą przedsiębiorstwa, a nawet punkt centralny takiego systemu.

Integracja map cyfrowych sieci z systemami zarządzania przedsiębiorstwem powinna więc zapewniać m.in:

·       integrację z systemem zarządzania eksploatacją - po zaznaczeniu obiektu na mapie możliwe powinno być uzyskanie historii jego eksploatacji,

·      wykorzystanie systemów monitoringu sieci – wybranie z mapy opomiarowanego obiektu  powinno zapewnić bieżący dostęp do wartości pomiarów uzyskanych np. z przepływomierzy,

·       dostęp do danych działu ochrony środowiska – np. w celu dostępu do danych firmy odprowadzającej ścieki,

·      bieżąca informacja o stanie techniczno-prawnym nowych inwestycji – od wykonania projektu przez kolejne szczeble zatwierdzeń i odbiorów,

·      naliczanie kosztów bezpośrednich prowadzonych działań i ich dekretacja w centralnym systemie księgowym, a także wykorzystanie zebranych informacji do zasilania hurtowni danych.

Oczywiście pełna integracja to również możliwość automatycznego tworzenia map tematycznych, wśród których można wymienić np.:

·       odcinki sieci, na których wystąpiły awarie,

·       obiekty sieci nie będące własnością przedsiębiorstwa, ale przez to przedsiębiorstwo eksploatowane,

·       obiekty przed odbiorem technicznym,

·       obiekty, które są przedmiotem prac firm obcych.

Tego typu potrzeby integracji podnoszą oczywiście poziom wymagań stawianych wykonawcom wdrożeń. Pełne wdrożenie wymaga bowiem wiedzy i doświadczeń z zakresu wielu dziedzin - od systemów GIS, przez bazy danych po systemy automatyki przemysłowej. Jednak otwiera ono możliwość stworzenia systemu, w którym zaznaczenie obiektu na mapie jest wstępem do uzyskania kompletnej informacji na jego temat z różnych działów. W innym przypadku system GIS pozostaje jedynie jeszcze jednym oderwanym od innych systemów modułem. 

Reasumując integracja systemów GIS może dostarczyć znacznych korzyści w bieżącej pracy przedsiębiorstwa, wymaga jednak świadomych decyzji projektowych w konstrukcji samego systemu. Do najważniejszych należy wybór architektury bazy danych, integracja bazy danych z innymi współuczestniczącymi systemami, powiązanie z systemami monitoringu sieci i pracy zakładów produkcyjnych. Przykład zasad takiego wdrożenia oraz jego rezultaty przedstawiono w punkcie 4.

 3. Zarządzanie eksploatacją infrastruktury sieciowej

Jednym z kluczowych zadań przedsiębiorstwa eksploatującego sieci infrastruktury jest bieżące utrzymanie poprawnego funkcjonowania sieci. Oznacza to zarówno prace związane z usuwaniem awarii, jak i całą gamę prac konserwacyjnych i przeglądowych oraz oczywiście realizację nowych inwestycji. Niezależnie od rodzaju prowadzonych prac zawsze dotyczą one konkretnych obiektów. Wiedza o historii  ich eksploatacji oraz aktualnie prowadzonych pracach jest kluczowa dla prawidłowego funkcjonowania działów pogotowia oraz technicznych. Jednocześnie prawidłowe zarządzanie eksploatacją oznacza terminową realizację wszelkiego rodzaju zleceń naprawczych, inwestycyjnych, remontowych i okresowych. Dla tej realizacji konieczna jest z jednej strony zawsze aktualna lista prac do wykonania, z drugiej zaś informacja o zespołach wykonawczych oraz dostępnym sprzęcie.

Wszystkie te elementy zawarte są w systemie „Ewidencja-Awarie”. Zarządza on kompleksową ewidencją obiektów, na którą składają się:

·       dane techniczne – typ konstrukcyjny i parametry techniczne,

·       dane eksploatacyjne – historia prac, modernizacji, przeglądów i awarii,

·       dane inwestycyjne – przebieg procesu inwestycyjnego, numery i daty wydania koniecznych decyzji i zezwoleń.

Bazując na tak stworzonej ewidencji obiektów, system pozwala na faktyczny, bieżący nadzór nad stanem realizacji zleceń, weryfikacją zgłoszeń awarii i rozdysponowywaniem prac do wykonania. Jednocześnie codzienna eksploatacja oprogramowania „Ewidencja-Awarie” pozwala na zbieranie informacji o historii eksploatacji obiektów.

Sam system jest efektem ponad dziesięciu lat doświadczeń. Szeroka gama dostępnych w nim informacji znacznie wykracza poza standardowy opis obiektu mapy dostępny w systemie GIS.  Informacje te mogą zostać wykorzystane do wybrania grupy obiektów i wskazania ich na mapie sieci lub pokazania pojedynczego obiektu na mapie. Jednocześnie takie wskazanie obiektu lub grupy obiektów na mapie pozwala na ich dalszą edycję z dostępem do pełni funkcji systemu Ewidencja-Awarie, w tym możliwości zarejestrowania awarii lub prac dotyczących tak określonej grupy obiektów.

4. Wdrożenie zintegrowanego systemu w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji w m. st. Warszawie S.A.

 Celem niniejszego punktu jest przedstawienie efektów wdrożenia systemu map cyfrowych sieci i ich integracji z systemem zarządzania na przykładzie wdrożenia dokonanego w Zakładach Sieci Miejskiego Przedsiębiorstwa Wodociągów i Kanalizacji w m. st. Warszawie S.A.. Przedmiotem wdrożenia był system eksploatacji sieci Ewidencja-Awarie oraz moduł wizualizacji graficznej sieci o nazwie Mb_MapyWWW. Oba produkty są autorstwa firmy Megabit, która przeprowadzała również ich wdrożenie.

 We wdrożeniu w Miejskim Przedsiębiorstwie Wodociągów i Kanalizacji w m. st. Warszawie S.A. przydzielono obu systemom następujące role:

·         System Ewidencja-Awarie:

o        Obsługa pracy pogotowia – przyjmowanie zleceń, wysyłanie ekip rozpoznawczych, zapis efektów rozpoznania, przekazywanie potwierdzonych zgłoszeń do realizacji,

o        Obsługa pracy działu wykonawczego – każdy dział wykonawczy ma do dyspozycji listę potwierdzonych zleceń do niego skierowanych, kierownik działu podejmuje decyzje o priorytetach realizacji i przydziela pracę ekipom wykonawczym. Każdy z brygadzistów otrzymuje z systemu kartę pracy – określającą zakres i miejsce wykonania prac. Po wykonaniu prac – brygadziści samodzielnie wprowadzają informacje z przebiegu wykonania. Kierownik może zadecydować o kolejnych etapach realizacji każdego zgłoszenia (np. wymiana odcinka po wykonaniu wykopu). System pozwala również na zlecanie prac podwykonawcom zewnętrznym. Zarówno pracownicy działów wykonawczych, jak i pogotowia w każdej chwili mają pełny obraz stanu realizacji zleceń. Kierownicy działów wykonawczych wprowadzają i rozdzielają do wykonania również prace innych kategorii (przeglądy, inwestycje, remonty, wymiany itp.). Przedmiotem każdego zadania jest obiekt lub grupa obiektów sieci – wybierana z centralnej ewidencji obiektów sieci. Każdy z uprawnionych pracowników ma więc dostęp do pełni danych o obiekcie – zarówno technicznych, jak i eksploatacyjnych (historia prac, zmian stanu, przebieg oddania do użytku).

o        Dział techniczny – dział ten zasila ewidencję obiektów danymi, przy pomocy systemu na bieżąco kontroluje i nadzoruje również procesy inwestycyjne włącznie z kolejnymi etapami wykonania i zatwierdzania nowych odcinków sieci. Zadaniem działu jest też bieżąca aktualizacja map sieci

o        Praca magistral sieci wodociągowej jest monitorowana z wykorzystaniem systemu SCADA. Alarmy informujące o przekroczeniu dopuszczalnych wartości eksploatacyjnych są rejestrowane w systemie Ewidencja-Awarie automatycznie w postaci zgłoszeń awarii. Dzięki temu system udostępnia całościową bazę zgłoszeń prac – zarówno pochodzących od mieszkańców, jak i zdiagnozowanych przez pracowników Przedsiębiorstwa i automatycznie przez systemy monitoringu. Dla każdej z tych kategorii można sprawdzić aktualny stan realizacji zgłoszenia.

o        W systemie można precyzyjnie zdefiniować plan prac okresowych np. kontroli pracy obiektów lub kręcenia zasuw. W każdej chwili możliwe jest sprawdzenie stanu jego realizacji.

 ·         System Mb_MapyWWW i zakres integracji z systemem Ewidencja-Awarie:

o        Obsługa pracy pogotowia – w trakcie przyjmowania zleceń dyspozytorzy pogotowia mogą sprawdzić położenie sieci w terenie oraz wskazując np. odcinek na mapie sprawdzić jego stan (np. pozbawiony zasilania), a także historię zgłoszeń awarii i wykonywanych prac (np. awaria została już zgłoszona przez inną osobę lub trwa przegląd odcinka, którego zakończenie planowane jest za godzinę). Dostęp do historii wykonywanych prac oznacza dostęp do pełni informacji dostępnych w systemie Ewidencja-Awarie – włącznie ze szczegółami zgłoszeń, wyjazdów ekip, ich składu, planowanych dat zakończenia i raportów z realizacji. Pracownicy pogotowia mogą również w każdej chwili uzyskać mapę lokalizacji obiektów  pozbawionych zasilania – np. w celu ustalenia miejsc wysyłki beczkowozów.

o        Obsługa pracy działu wykonawczego – podobnie jak dział pogotowia, dział ten ma bezpośredni dostęp do wszystkich informacji zarejestrowanych dla obiektów mapy w systemie Ewidencja-Awarie. Może również wyniki skomplikowanych nieraz analiz wyświetlać na mapie np.:

·         mapa wszystkich odcinków danej średnicy będących kiedykolwiek przedmiotem awarii,

·         lokalizacja obiektów pochodzących od danego producenta,

·         wszystkie obiekty, które w ciągu ostatniego roku były poddawane przeglądowi danego typu,

·         obiekty, które były lub są przedmiotem prac prowadzonych przez wskazaną firmę obcą,

·         obiekty, na których powinny być w danym terminie wykonane prace okresowe.

Tak uzyskane mapy tematyczne mogą posłużyć jako załącznik do wydrukowanych z systemu poleceń wykonania prac (karty pracy dla brygady własnej lub polecenia prac dla firmy zewnętrznej).

o        Obsługa pracy działu technicznego – pracownicy działu nanosząc na mapie nowe odcinki wypełniają dane opisowe w systemie Ewidencja-Awarie, co pozwala na wykorzystanie specjalizowanego interfejsu i składowanie informacji w jednej bazie danych.

o        Po zaznaczeniu na mapie obiektu opomiarowanego z wykorzystaniem systemu SCADA możliwe jest sprawdzenie aktualnych danych pomiarowych – bezpośrednio z przeglądarki map MbMapyWWW.

 Rozwiązania techniczne:

o        Oba systemy są dostępne dla wszystkich uprawnionych użytkowników (w chwili obecnej ok. 100 przeszkolonych osób w obu zakładach),

o        Dzięki konsekwentnie zastosowanej technologii klient-serwer, zapewniono możliwość dostępu zarówno z wykorzystaniem sieci lokalnej, jak i łącz modemowych w tym bezprzewodowych np. GPRS. Co istotne, wykorzystanie zarówno systemu Ewidencja-Awarie, jak i Mb_Mapy przez kolejnych użytkowników nie pociąga za sobą konieczności ponoszenia dodatkowych opłat licencyjnych

o        Serwerem całości bazy danych jest Ms SQL Server 2000.

o        Mapy są udostępniane do przeglądania przez serwer ArcIMS firmy ESRI, dostęp do nich jest wykonywany za pośrednictwem przeglądarki Mb_MapyWWW wykorzystującej przeglądarkę Ms Internet Explorer. Przeglądarka Mb_MapyWWW zapewnia możliwość wykonywania odwołań do aplikacji Ewidencja-Awarie w celu odczytu lub edycji danych wskazanych obiektów. Jednocześnie system Ewidencja-Awarie umożliwia wyświetlanie w przeglądarce Mb_Mapy lokalizacji wybranego obiektu lub wielu obiektów.

o        Edycja map odbywa się w oparciu o moduł ArcView 8.2 ze specjalizowaną nakładką edycyjną integrującą plany sieci z systemem Ewidencja-Awarie. Dzięki temu dane opisowe nowych obiektów trafiają wprost do centralnej bazy danych na Ms SQL Server.

o        W przypadku wykorzystania komputerów przenośnych z modemami GPRS do dostępu do obu  systemów możliwa jest również lokalizacja pojazdów w oparciu o system GPS. Współrzędne pojazdów mogą być wysyłane wówczas do zakładów i rejestrowane na bieżąco w bazie programu Ewidencja-Awarie – w kartotece sprzętu.

5. Podsumowanie

Przedsiębiorstwa branży sieciowej w codziennej pracy wykorzystują nie tylko statyczną dokumentację sieci, ale również dane o jej bieżącym stanie, uszkodzeniach i prowadzonych pracach. Dla skutecznego planowania remontów i modernizacji konieczne są również precyzyjne zapisy na temat historii eksploatacji i awaryjności poszczególnych obiektów.  Dane te wykraczają poza zawartość systemu GIS przygotowanego w oparciu o dokumentację techniczną bądź geodezyjną.

Potrzeba zbierania i udostępniania dodatkowych informacji eksploatacyjnych jest najlepiej realizowana przez specjalizowane systemy. Systemy te zarządzając pracami i zadaniami realizowanymi przez poszczególne działy zbierają jednocześnie informacje na temat historii eksploatacji sieci. Ich integracja z systemami GIS pozwala na stworzenie mapy, która oddaje dynamicznie zmieniający się stan sieci.

Zalety takiego rozwiązania przedstawione zostały w niniejszej pracy na przykładzie efektów wdrożenia w Zakładach Sieci MPWIK w Warszawie. W planach przedsiębiorstwa jest dalsze wykorzystanie najnowszych technologii do kolejnych usprawnień w zarządzaniu eksploatacją sieci WOD-KAN. Tego typu rozwiązania podkreślają korzyści płynące z integracji map cyfrowych z systemami zarządzania w przedsiębiorstwach infrastruktury sieciowej i wskazują na znaczenie całościowego planowania rozwoju systemu informatycznego. System GIS powinien bowiem tworzyć integralną całość z pozostałymi systemami obsługi eksploatacji.

 

 

 

 

9-11.10.2003