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- Repositório de ferramentas para a gestão de sistemas de distribuição de águaPublication . Carriço, Nelson; Ferreira, Bruno; Antunes, André; Caetano, João; Barreira, Raquel; Covas, DídiaNo presente artigo apresenta-se um conjunto de ferramentas, disponíveis em código aberto, para a gestão de sistemas de distribuição de água, desenvolvidas no âmbito dois projetos de investigação, financiados pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT), o projeto DECIdE (https://decide.ips.pt/) e o projeto WISDom (https://wisdom.ips.pt/). No âmbito do projeto DECIdE, foram desenvolvidas ferramentas que permitem importar e tratar dados, através de ficheiros exportados de sistemas de informação geográfica (SIG), em formato shapefile, folhas de cálculo com medições para o cálculo de balanços hídrico e energético e, também, de indicadores de desempenho de sistema, como por exemplo, perdas por quilómetro de conduta. No projeto WISDom, foram desenvolvidas ferramentas para a localização ótima de sensores de pressão, para o processamento de dados de caudal, para identificação de zonas críticas da rede de distribuição e para priorização de condutas para intervenções de reabilitação. Estas ferramentas são úteis para apoiar os técnicos das entidades gestoras na operação dos sistemas e são um passo na direção da transformação digital.
- Flowrate time series processing in engineering tools for water distribution networksPublication . Ferreira, Bruno; Carriço, Nelson; Barreira, Raquel; Dias, Tiago; Covas, DídiaThe current paper presents a comprehensive methodology for processing unevenly (and evenly) spaced flowrate time series for subsequent use in engineering tools, such as the calibration of hydraulic models or the detection and location of leaks and bursts. The methodology is a four-step procedure: (a) anomaly identification and removal, (b) short-duration gap reconstruction, (c) time step normalization, and (d) long- duration gap reconstruction. The time step normalization is carried out by a numerical procedure prior to the reconstruction process. This reconstruction process uses a pattern model coupled with regression techniques (i.e., autoregressive integrated moving average and exponential smoothing). The methodology is calibrated using Monte Carlo simulations applied to a water utility flowrate time series and validated with two additional time series from different water utilities. Obtained results demonstrate that the proposed methodology can process flowrate time series from water supply systems with different characteristics (e.g., consumption pattern, data acquisition system, transmission settings) both for normal operating conditions and during the occurrence of abnormal events (e.g., pipe bursts). This methodology is a very useful tool for the daily management of water utilities, preparing the time series to be used in different engineering tools, namely, hydraulic simulation, model calibration or online burst detectio
- Optimizing short-term water demand forecasting: a comparative approach within the battle of water demand forecastingPublication . Ferreira, Bruno; Barreira, Raquel; Caetano, João; Quarta, Maria Grazia; Carriço, NelsonThe current paper presents a forecasting methodology for short-term water demand forecasting in the context of the Battle of Water Demand Forecasting. The methodology considers five distinct forecasting techniques, which are compared in terms of their forecasting ability for a preceding period, typically spanning a day or a week. The best-performing model is identified through error assessment between model predictions and actual measurements. This model is finally used to estimate the values for the forecasting horizon. This methodology directly considers the importance of tailoring the model to the specific case study and objectives. However, it is computationally intensive and relies on the fact that there will be not much variance between the preceding period and forecasting horizon results.
- Plataforma DECIdE: Transforme dados em conhecimentoPublication . Ferreira, Bruno; Carriço, Nelson; Mendes, Ana; Baio, Miguel; Barreira, Raquel; Grueau, Cédric; Antunes, André; Gomes, João; Gonçalves, Miguel; Covas, Dídia; Ferreira, João; Fernandes, Sílvia; Santos, João; Brito, Isabel; Boga, CristinaAs Entidades Gestoras (EG) de sistemas de abastecimento de água são responsáveis por assegurar água em quantidade e qualidade para as populações que servem, conforme o 6º Objetivo de Desenvolvimento Sustentável da ONU [1] sem, no entanto, comprometerem a sua integridade económico-financeira. Estas EG são responsáveis pela gestão e operação destes sistemas, recorrendo regularmente a um numeroso conjunto de sistemas de informação (SI) para recolher, armazenar e gerir o vasto conjunto de dados gerados por esta atividade. No âmbito do projeto de investigação DECIdE - Plataforma de Apoio à Decisão em Infraestruturas Urbanas de Água – foi desenvolvida uma plataforma informática que integra dados provenientes de diferentes SI da EG, incluindo ainda algumas ferramentas para o apoio à tomada de decisão. A plataforma foi desenvolvida em colaboração com cinco EGs de pequena e média dimensão, com modelos de gestão (i.e., gestão direta e gestão delegada), maturidade digital e processos de gestão da informação diferentes. A integração de informação proveniente de diversos SI numa base de dados unificada é um processo complexo, em parte devido à disparidade de processos de gestão de informação e maturidade digital presentes nas EGs parceiras. Neste sentido, foi desenvolvido um modelo de dados abrangente, assim como um mecanismo de análise, mapeamento e indexação entre o conteúdo a importar e o modelo de danos unificado, permitindo assim que diferentes entidades utilizem a plataforma. A plataforma, de forma a apoiar o processo de apoio à tomada de decisão, incorpora um conjunto de indicadores de desempenho [2], selecionados pelas EGs parceiras, de forma a refletir as necessidades por estas sentidas. Adicionalmente, foram incorporados módulos de cálculo de balanços hídrico e energético. Estes balanços permitem a avaliação da eficiência hídrica [3] e energética [4] dos sistemas. A visualização gráfica deste conjunto de indicadores de desempenho pode tornar-se de alguma forma difícil, especialmente quando se pretende realizar análises ao nível setorial (i.e., subsistema ou Zona de Medição e Controlo). Neste sentido, e com o objetivo de facilitar o processo de apoio à tomada de decisão, foi desenvolvido um dashboard baseado em filtros customizados pelo utilizador (i.e., por área de análise, conjunto de dados e indicadores, e período temporal), incluindo ainda diferentes tipos de representação gráfica (e.g., gráfico de barras, linhas, circular). O presente artigo aborda o desenvolvimento das diversas funcionalidades, módulos e ferramentas da plataforma DECIdE.
- Comparison of reconstruction methods for water supply systems flow rate time seriesPublication . Ascensão, Carlos Ferreira; Ferreira, Bruno; Barreira, Raquel; Carriço, NelsonThe purpose of this paper is to compare the performance of five univariate models for the reconstruction of flow rate time series. Errors in the measurements may occur due to problems in the sensor or in the communication system with data logger, thus generating missing data in the flow rate time series. The presence of missing values in flow rate data restricts its use in network operation processes. The performance of seasonal ARIMA, Standard and double seasonality Holt-Winters, and original and improved Quevedo approach are assessed. The analysis is made considering a real Portuguese case study and 1- month of flow rate data at 1-hour and 10-minute period. The holidays compared to the weekdays show great differences in consumption patterns. For this reason, the effect of forecasting holidays is assessed. Obtained results evidence that the improved Quevedo model can cope with different time step intervals and type of day being forecasted, with a reduced computation time.
- Comparison of reconstruction methods for water supply systems flow rate time seriesPublication . Ascenção, Carlos; Ferreira, Bruno; Barreira, Raquel; Carriço, NelsonThe purpose of this paper is to compare the performance of five uni- variate models for the reconstruction of flow rate time series. Errors in the meas- urements may occur due to problems in the sensor or in the communication sys- tem with data logger, thus generating missing data in the flow rate time series. The presence of missing values in flow rate data restricts its use in network op- eration processes. The performance of seasonal ARIMA, Standard and double seasonality Holt-Winters, and original and improved Quevedo approach are as- sessed. The analysis is made considering a real Portuguese case study and 1- month of flow rate data at 1-hour and 10-minute period. The holidays compared to the weekdays show great differences in consumption patterns. For this reason, the effect of forecasting holidays is assessed. Obtained results evidence that the improved Quevedo model can cope with different time step intervals and type of day being forecasted, with a reduced computation time
- An information systems for infrastructure asset management tailored to portuguese water utilities: platform conceptualization and a prototype demonstrationPublication . Carriço, Nelson; Ferreira, Bruno; Antunes, André; Grueau, Cédric; Barreira, Raquel; Mendes, Ana; Covas, Dídia; Monteiro, Laura; Santos, João; Brito, Isabel S.This paper presents a new information technology platform specially tailored for infrastructure asset management of urban water systems operated by water utilities of lower digital maturity level, developed in the scope of DECIdE research project. This platform aims at the integration of different data from the water utilities with several information systems and the assessment of the system performance, in terms of water losses, energy efficiency and quality of service by using developed tools (i.e., water and energy balances and key performance indicators). This platform was tested with data from five small to medium size Portuguese water utilities with different maturity levels in terms of technological and human resources. Obtained results are very promising since the platform allows to assess the systems performance periodically which constitute an important part of the infrastructure asset management for small and medium-sized water utilities
- Plataforma de apoio à decisão em infraestruturas urbanas de águaPublication . Carriço, Nelson; Ferreira, Bruno; Monteiro, Laura; Mendes, Ana; Grueau, Cédric; Covas, Dídia; Santos, João; Figueira, José Rui; Baio, Miguel; Barreira, Raquel; Silvestre, Ivo; Isidro, Rita; Mestrinho, Jorge; Faím, João; Traitolas, Sónia; Chaveiro, PauloO presente artigo aborda a problemática da integração/interligação dos dados existentes nas diferentes EGs e apresenta o projeto DECIdE - Plataforma de Apoio à Decisão em Infraestruturas Urbanas de Água. O projeto DECIdE tem como objetivo melhorar o conhecimento que as EGs municipais têm acerca das suas infraestruturas urbanas de água, propondo-se o desenvolvimento de uma plataforma informática que integre os dados provenientes dos diferentes sistemas de informação e a inclusão de algumas ferramentas para o apoio à tomada de decisão. O projeto desenrola-se em três atividades principais, nomeadamente, A1 – Caracterização dos sistemas de informação; A2 – Desenvolvimento da plataforma; e A3 – Desenvolvimento de relatórios. A primeira atividade envolve a caracterização e levantamento dos SI existentes entre as entidades parceiras do projeto. A segunda atividade consiste no desenvolvimento da plataforma que integrará os dados dos diferentes SI identificados na primeira atividade. Nesta atividade, algumas ferramentas de avaliação serão também implementadas, como o cálculo do balanço hídrico. Por fim, a terceira atividade consiste na preparação de documentação, como o guia do utilizador e as diretrizes de práticas recomendadas para a gestão eficiente da informação.
- An information system for infrastructure asset management tailored to portuguese water utilities: platform conceptualization and a prototype demonstrationPublication . Carriço, Nelson; Ferreira, Bruno; Antunes, André; Grueau, Cédric; Barreira, Raquel; Mendes, Ana; Covas, Dídia; Monteiro, Laura; Santos, João Filipe; Brito, Isabel SofiaThis paper describes a new information system developed as part of the Portuguese R&D project DECIdE. The project aimed at the development of a platform for infrastructure asset management tailored to Portuguese water utilities. The platform allows the integration of different data from several information systems of the water utilities and includes several tools for the performance assessment of the water supply systems in terms of water losses, energy efficiency and quality of service (i.e., water and energy balances and key performance indicators). The developed platform was tested with data from five small to medium size Portuguese water utilities with different maturity levels in terms of technological and human resources. The obtained results are very promising because the platform allows for periodic system performance assessment which constitutes an important part of the infrastructure asset management for small and medium-sized water utilities.