Water Distribution Network Modeling Based on NARX

Xu, Zhe; Yang, Jie; Cai, Huaqiang; Kong, Yaguang; He, Bo

doi:10.1016/j.ifacol.2015.09.162

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“…Previous research on natural resources has tended to relate to the design of the collective pressure of the WDN so that it is able to meet consumer demand [1]; to the optimal network layout design so as to minimize the total network cost [2]; to the resolution of hydrant discharge according to the size of the location of the water distribution [1]; to the determination of the design of water flow per pipe, in accordance with a predetermined supply guarantee [3]; to the calculation of optimal pipe diameter size to minimize investment and energy costs [4]; and to the analysis of network enactment under various operating conditions [5] in order to find out in which situations a failure of the water supply from the network or water pump source is likely to occur [6]. Lubis and Mawengkang [7] have also presented a model that contains reliability in water flow.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Water Distribution Network Optimization Model with Reliability Considerations in Water Flow (Debit)

Mawengkang,

Syahputra,

Sutarman

et al. 2023

Water

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Water distribution networks (WDNs) are defined as the planning for the development, distribution, and utilization of water resources. The main challenge of WDNs is to preserve limited water resources while providing effective benefits from these resources in accordance with environmental considerations. Water distribution networks use hydraulic components to connect water resources to consumers. The diameter of each pipe, the layout of the pipe network, and the total length of pipes all contribute to the most effective layout for a water distribution system. This study considers the assurance that the flow (discharge) of water is in accordance with what is expected, with such aspects apt to be described as a particular form of reliability. As a result, this study proposes a stochastic optimization model with non-linear probability constraints for overcoming the challenges of water distribution networks while taking water flow reliability into account. The pressure drop equation causes the non-linear shape. The stochastic model of the opportunity constraint is changed to a deterministic multi-objective model using an approach based on integer programming and sample averaging to solve the resulting model. The direct search approach (neighbourhood search) is then applied to tackle the integer part.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Water Distribution Network Optimization Model with Reliability Considerations in Water Flow (Debit)

Mawengkang,

Syahputra,

Sutarman

et al. 2023

Water

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“…Generally, ANN models are divided into two general categories: static and dynamic or recursive networks (Gómez-Ramos and Wongas-Martinez, 2013). Reviewing the researches shows that ANN models, especially dynamic ANNs are widely used in different elds of water engineering problems (Daniell, 1991;French et al, 1992;Hall and Minns, 1993;Hsu et al, 1995;Hamlet et al, 2002;Lin and Chen, 2005;Cigizoglu, 2008;Hung et al, 2009;Shen and Chang, 2013;Ruslanet al, 2013;Rani and Parekh, 2014;Banihabib et al, 2014;Yin et al, 2014;Zhe et al, 2015).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Trend Analysis of Water Inflow Into The Dam Reservoirs Under Future Conditions Predicted By Dynamic NAR And NARX Models

Hadiyan

Moeini

Ehsanzadeh

et al. 2022

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Nowadays, the use of artificial intelligence is extended to various scientific and engineering fields including water management and planning. This study investigates the performance of dynamic artificial neural network (ANN) models in prediction of water inflow into the Sefidruod dam reservoir (Iran). For this purpose, first, the discharge time series of tributaries of the Sefidruod dam are analyzed for trends for a 47 year time period (1345-1392) using parametric regression and non-parametric Mann-Kendall tests considering independence, short-term, and long-term persistence assumptions. Also, the homogeneity of the data is investigated using three statistical tests including Cumulative Deviations, Worsley's Likelihood Ratio, and Bayesian inference. Then, the inflow discharges into the reservoir of Sefidruod dam from GhezelOzan and Shahroud tributaries are simulated using dynamic Nonlinear Auto-Regressive (NAR) and Nonlinear Auto-Regressive with exogenous input (NARX) models. Further, water inflow values of both rivers are predicted for the next 5 years in future using dynamic NAR and NARX models. Finally, the obtained results are investigated using trend analysis approach. Obtained results show a significant decreasing trend in both rivers. Results also show a continuous downward trend for the following 5-year period predicted by NAR and NARX models. In addition, it was found that the results obtained by the NARX model are less accurate compared to those by the NAR model.

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“…As RNs ganharam notoriedade nas pesquisas associadas aos sistemas de distribuição de água, aplicadas no desempenho da estação de tratamento (HAMED et al, 2004), na otimização de operação (SALOMONS et al, 2007), na previsão de demanda Herrera et al, 2010;JAIN et al, 2001) (ZHE et al, 2015) ou ainda as máquinas de vetor suporte que mapeiam espaços característicos em espaços altamente dimensionais a partir de transformações não-lineares.…”

Section: Algoritmos De Aprendizado De Máquinasunclassified

Localização de fonte de contaminação em caso de intrusão química em redes de distribuição de água

Oliveira¹

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Um dia eu escolhi fazer mestrado, e como consequência viria a mudança de estado, a vida longe da família e a volta à vida acadêmica. Muitas coisas pesavam contra, mas minha decisão foi abraçada por minha família e segui com a escolha.Fui apresentado a professora Lubienska, cuja proposta era receber um menino do interior, desconhecido, sem nenhuma experiência e num tema de pesquisa que estava se iniciando. Ela me aceitou e me tratou como filho desde o primeiro dia em que nos conhecemos. Me introduziu nos caminhos da vida acadêmica, me mostrou um mundo até então desconhecido. E se tornou meu maior exemplo de professor.O grupo de pesquisa já tinha dois membros, Eva e Sandra, as quais se tornaram amigas de lutas, vitórias, derrotas e devaneios, tanto acadêmicos quanto pessoais. Meninas com os corações enormes, acolhedores e dispostos. Mesmo com os prazos sempre curtos e as infindáveis programações e estudos, nós dividimos momentos de risadas e de cafés, de dúvidas e de certezas, de otimismos e pessimismo, de sonho e realidade, de conversa e silêncio, e nunca momentos de guerra.Tive como coorientador o Bruno, rapaz novo, com um currículo excelente e que teria que parar para me ensinar programação básica. Com ele partilhei batalhas, caminhadas, dúvidas, sonhos e lanches. Ele me ensinou, me corrigiu, me repreendeu e me orientou. Ele se tornou meu amigo e meu maior exemplo de pesquisador.Partilhei um apartamento e a vida com a Samira, amiga de faculdade e da vida. Com ela conheci a cidade grande e os problemas de uma casa. Com ela compartilhei sonhos, dores, alegrias, vitórias e problemas pessoais. Com ela passei momentos inesquecíveis.Vivi longe da família, perdi momentos de comunhão, mas sempre senti o amor deles por mim. Mesmo vivendo distante fui amparado por meus irmãos, ajudado pelos meus cunhados, abraçado pelos meus sobrinhos e amado por meus pais. "Afinal, aquilo que amamos sempre será parte de nós".Segui rumo ao desconhecido, mas sempre Deus zelou por mim.Hoje eu sei que fiz uma boa escolha. ResumoO sistema de abastecimento de água pode ser visto como uma estrutura física em potencial para ações de ataques terroristas por estar vulnerável a uma gama de ameaças, dentre elas a contaminação química. Investigar as possíveis ameaças destas contaminações no sistema de abastecimento de água, por meio da detecção precoce de eventos e ações pode ajudar as concessionárias a tomarem decisões assertivas em caso de o sistema estar vulnerável a essas ações. Assim, há a necessidade do uso de ferramentas para o auxílio na identificação desses eventos e ações. Esta pesquisa desenvolveu ferramenta computacional capaz de diminuir o empirismo na tomada de decisão e minimizar o número de vítimas em caso de ataques em sistemas de água potável, através de um modelo de localização de intrusão de contaminação por compostos químicos. Em uma primeira fase, com o propósito de localizar anomalias nos dados de monitoramento por sensores, foram utilizadas Redes Neurais, Máquinas de Vetores de Suporte e Random Forest aplicadas na classificaçã...

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Water Distribution Network Modeling Based on NARX

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Trend Analysis of Water Inflow Into The Dam Reservoirs Under Future Conditions Predicted By Dynamic NAR And NARX Models

Localização de fonte de contaminação em caso de intrusão química em redes de distribuição de água

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