Jak využít existující data vodárny - možnosti propojení GIS a účetního systému s majetkovou a provozní evidencí, plány obnovy a simulačním modelem Ing. Lubomír Macek, CSc., MBA Aquion, s.r.o. Praha Abstrakt Příspěvek je zaměřen na lepší využití stávajících dat jednotlivých provozovatelů a vlastníků vodovodů a kanalizací. Velmi cenná data jsou uchovávána v databázích geografického informačního systému (GIS) a v účetním a fakturačním systému. Tato data lze s výhodou použít s minimem lidské práce pro navazující agendy, jako je majetková a provozní evidence vodovodů a kanalizací, investiční plány, plány obnovy nebo simulační modely. Tím, že jsou tato data využívána, odpadá velké množství lidské práce. Díky tomu je možné například ušetřit čas při zpracování majetkové a provozní evidence. Plány obnovy je možné aktualizovat podle potřeby v případě, že se náhle změní priority obnovy nebo při přípravě ročních nebo dlouhodobých investičních plánů společností. Obdobně je možné využívat data z GIS pro každodenní aktualizaci dat simulačního modelu vodovodu nebo kanalizace. Zároveň díky propojení jednotlivých agend nevytváříme nadbytečné duplicity různých dat, což nám umožňuje vložit víc práce a financí do svých primárních dat. Provozovatel či vlastník vodovodů a kanalizací má k dispozici celou řadu údajů. Většina z nich je součástí tzv. Primárních databází, to znamená databází souvisejících bezprostředně s jeho činnostmi. Tyto databáze účetní evidence, fakturace vodného, geografický infromační systém, data o kvalitě vody či měření provozních veličin pomocí dispečinku ad. představují cenný zdroj informací. Pokud ovšem chceme získat z těchto dat běžných informačních systémů jiné informace, než běžně dostupné, narazíme na omezení dané jejich charakterem. Nové údaje nebo novou funkčnost lze ze stávajících systémů dostat poměrně obtížně. Buď to znamená práci navíc, jako je dodání chybějících údajů do databáze, vytvoření excelovských tabulek nebo jinou ruční práci, náročnou na čas a zároveň potenciální zdroj chyb. Jednou z možností jak získat snadno dostupné analýzy mezi daty jednotlivých informačních systémů je vybudovat propojovací článek, který data těchto informačních systémů propojí. Tento přístup bych chtěl popsat na základě tří systémů, se kterými máme zkušenosti. Příklad 1 Majetková a provozní evidence VaK a další agendy Prvním příkladem je majetková a provozní evidence evak, kterou naše firma vyvíjí. Jedná se o databázovou evidenci, kterou můžete dobře naplnit ručním způsobem. To však přináší zbytečnou práci, jedná se o eventuální zdroj chyb a v podstatě tuto práci byste mohli využít pro doplňování údajů do některé z primárních databází. V současnosti nejčastěji propojujeme majetkovou evidenci s údaji z geografického informačního systému a provozní evidenci doplňujeme automaticky z laboratorního informačního systému. Pro import z dat jsme nově vyvinuli importní modul, který umožňuje importovat z databáze GISu v podstatě libovolná data a ta přiřadit na správné místo majetkové evidence. Na obr. 1 je zobrazen hlavní formulář tohoto importu, na obr. 2 je vidět mapování sloupců v databázi a nastavování filtrů pro jednotlivé sloupce. Díky tomuto importnímu modulu je možné načítat aktualizovaná data z GISu podle potřeby automaticky. V praxi to znamená, že místo ručního doplňování dat do majetkové evidence můžete soustředit své úsilí do vylepšování a doplňování dat do databáze GISu. Zároveň máte také jediný primární zdroj dat zo svých sítích. Důležité pro úsporu financí, lidské práce a pro snížení chyb v datech je to, že se tato data nikde nezdvojují. 175
Obr. 1 Import dat z GISu do majetkové evidence a rizikové analýzy umožňuje volit, která data importovat. Obr. 2 Import z GISu, mapování sloupců. Díky tomu je možné věnovat energii na doplnění databáze GIS. Do ní můžeme poměrně snadnými, i poloautomatickými prostředky doplnit údaje, které jsou potřebné pro zpracování rizikové analýzy opotřebenosti potrubí. Data v GISu je možné rozšířit například o údaje o hloubce podzemní vody, její agresivitě, typu zemin či dopravního zatížení. Tyto údaje je možné v určitých měřítcích dokonce nakoupit. Ideální by bylo doplnit údaje z GISu o údaje ze simulačního modelu tak by pro vodovod byly k dispozici minimální a maximální hydrostatické tlaky, maximální rychlosti či dokonce místa, kde dochází ke kulminaci tlakových rázů. U kanalizace obdobně bychom měli k dispozici informace o místech s tlakovým prouděním či vytékáním vody na povrch. Tato možnost zůstává 176
zatím otevřená pro všechny, kteří chtějí postavit na vyšší úroveň plánování obnovy vodovodních a kanalizačních sítí. Majetková a provozní evidence vodovodů a kanalizací je dále rozšířená o export dat pro majetkovou a provozní evidenci, kterou provozovatelé a vlastníci vodovodů a kanalizací každoročně koncem února odevzdávají na vodoprávní úřady. Naše majetková a provozní evidence, na rozdíl od dat, která se odevzdávají, je podstatně rozsáhlejší a úplnější, takže ji můžete použít pro správu a provoz svého majetku. Výhodou je automatické ocenění majetku buď podle Metodického pokynu Ministerstva zemědělství ČR nebo u potrubí podle vlastního ceníku. Další možnosti exportu zahrnují výkazy VH08b01 pro ČSÚ či evidenční listy neboli pasporty vodovodů a kanalizací. Aby tato data byla dále využita, doplnili jsme majetkovou a provozní evidenci o rizikovou analýzu opotřebenosti potrubí a o hodnocení částí evidence majetku u jednotlivých objektů. Z toho pak vycházejí plány obnovy. Díky značné operativnosti můžeme plány obnovy sestavovat podle potřeby a dokonce je využít pro stanovování priorit obnovy. Celý systém je doplněn o evidenci dokumentů. Uživatelovi se tak dostává do ruky softwarový databázový systém, který mu pomáhá při plnění povinností a zároveň mu dodává potřebné informace a pomáhá šetřit čas při jejich vyhledání-. Příklad 2 Provozní simulační model vodovodu Druhý příklad, který ukazuje jaké jsou možnosti propojení jednotlivých informačních systémů vodárny je program Aquis Operation, což je provozní simulační model vodovodu. Tento simulační model propojuje data z GISU to jsou zejména data o trase potrubí, materiálu a průměru jednotlivých úseků data z dispečinku to jsou data z průběžného měření a data z fakturace vodného a ze zákaznického informačního systému. Data z geografického informačního systému jsou základem výpočtů. Tento systému umožňuje pravidelně načítat aktualizované data z GIS, což znamená velké úspory lidské práce. Díky tomu je opět možné soustředit se na primární data v GISu a ty dále využívat. V tomto případě jako podklad pro simulační modelování. Druhým zdrojem dat jsou data z dispečerského měření, která můžou být doplněná o historická data z dataloggerů. Pravidelně, jak je dokončeno postupné sbírání dat z jednotlivých měřených míst, je proveden nový výpočet. Většinou se kolečko sběru dat opakuje jednou za patnáct minut. Hned po aktualizaci dat z dispečerského měření dojde k přenastavení okrajových podmínek modelu. Pokud jsou k dispozici další měřené veličiny, které je možné použít ke kalibraci a ověření modelu, je model zkalibrován. K dispozici je tak pravidelně aktualizovaný a zkalibrovaný model. Poslední data, které doplňují provozní simulančí model, jsou údaje o fakturaci. Spojením těchto tří zdrojů primárních dat GISu, dispečerského měření a fakturace vodného, dostáváme k dispozici spolehlivé údaje o tlaku, průtoku a rychlosti ve všech místech vodovodní sítě. Aquis si uchovává historické údaje o provozování sítě. Aktualizovaný a zkalibrovaný model je současně použit pro předpověď chování sítě v nejbližší budoucnosti. Díky tomu můžeme jednak analyzovat provozní parametry a současně také stanovovat úroveň ztrát vody v jednotlivých tlakových pásmech či okrscích. To nám může pomoci v rychlejším vyhledávání ztrát vody. Dispečer může použít tento simulační model pro proaktivní řízení sítě. Tím se rozumí to, že předem zadá do modelu plánované manipulace na síti a vyhodnocuje jejich dopad na provozní parametry. Pokud tyto parametry neodpovídají požadavkům na kvalitní zásobování vodovodní sítě vodou, může dispečer změnit plánované manipulace tak, aby nedošlo například ke snížení tlaku ve špičkovém období, nebo může předem odeslat e-maily či SMSky s upozorněním na poklesy tlaku nebo úplnou uzavírku vody. Cílem nasazení takto propojeného simulačního modelu je snížení nákladů na provoz vodovodu a zajištění co možná nejstabilnější funkce vodovodu. 177
Provozní simulační model, který je průběžně aktualizovaný a kalibrovaný, může použít také zákaznické centrum. Jednak okamžitě vidí, jakou má dotyčný odběratel spotřebu vody a zda hradí své závazky. Zároveň vidí, zda v minulosti došlo k poklesu tlaků nebo výpadků zásobování vodou, nebo zda se na trase vody k odběrateli objevili vysoké rychlosti, které mohou zvýšit zákal vody. Díky tomu je možné přesněji reagovat na stížnosti zákazníků. Obr. 3 Zobrazení rychlostí ve vodovodní síti. Nahoře vlevo je časová osa, na které je zobrazena nejbližší minulost a budoucnost. Pohybem kurzoru na této linii si můžeme přehrávat průběh zásobování vodou v čase. Obr. 4 Zobrazení velikosti odběratelů a možnost vyhledání konkrétního odběratele. 178
Díky automatickému propojení simulačního modelu s daty v GISu a v dispečerské databázi má provozovatel či vlastník k dispozici hodnověrný zdroj informací, které může použít v proaktivním řízení vodovodní sít, k odpovědi na případné stížnosti zákazníků založené na exaktních údajích o fungování sítě, a zároveň dobrý počáteční model pro případné plánování a ověřování uvažovaných parametrů plánovaných investic. Jaký má popsané propojení jednotlivých systémů význam? Jednak odpadá poměrně velmi pracná část aktualizace topologických dat podle změn dat v GISu. Myslím si dokonce, že manuální průběžná aktualizace je těžko proveditelná. Další výhodou je pravidelná kalibrace modelu na základě výsledků měření, sesbíraných dispečinkem. Další výhodu je prostředí, které spojuje čtyři systémy ve společnosti GIS, dispečink, fakturaci vodného a zákaznický informační systém a simulační model. V jednom prostředí jsou tak k dispozici, za nejnižších možných nákladů, informace o fungování sítě. Ty pomáhají jak při optimalizaci provozu, vyhledávání úniků, odpovídání na dotazy a stížnosti odběratelů tak při plánování rozvoje a investic. Systém dokonce umí informovat zákazníky, které jsou v modelu dotčeni výlukou dodávky vody či poklesem provozních parametrů e-maily nebo SMSkami. Příklad 3 propojení GISu, simulačního modelu a nástrojů pro projektování Posledním příkladem propojování či prorůstání funkčnosti informačních systémů je další software, který vyvíjíme. Jedná se o simulační model vodovodů, plynovodů a kanalizací, který může sloužit zároveň jako GIS u malých a středních provozovatelů a vlastníků. Pro velké vodárny tento simulační model umožňuje načítat data z GISu. GIS/simulační model je plně ve 3D, to znamená, že je možné pohlížet na provozované sítě nejen na ploše v situaci, ale také prostřednictví podélných profilů. Simulační model jsme rozšířili ještě o další funkčnost nástroje pro projektování. Tyto nástroje umožňují navíc editaci dat v podélném profilu a export výkresové dokumentace situací a podélných profilů, výkazů výměr, vytyčovacích prvků atd. Postupně jsme vyvinuli a dále vyvíjíme nástroj, který umožňuje vytvořit dobrý pasport/data pro GIS a tyto data použít pro simulační modelování. Simulační modelování nejčastěji využijeme pro posuzování stávajícího stavu sítě a jejího rozvoje v podobě generelu, ať se jedná o vodovod, kanalizaci nebo plynovod. Opatření, navržená v generelu pak pomocí nástrojů pro projektování zrealizujeme a vyprojektujeme. Díky propojení nástrojů pro projektování a simulačního modelování pak projekt lépe odpovídá budoucím potřebám. Závěr Jak je vidět z uvedených příkladů, propojení jednotlivých agend a jednotlivých informačních systémů přináší novou kvalitu dat, úspory práce, umožňuje soustředit úsilí na důležité na pořizování a zdokonalování primárních dat a zároveň ze svých dat dostávat nové možnosti jejich analýz. Díky propojení majetkové a provozní evidence s daty v GIS a rizikovou analýzou a plány obnovy máme nástroj, který umožňuje využívat majetkovou a provozní evidenci pro manažerské potřeby a průběžně aktualizovat plány obnovy a dokonce stanovovat priority obnovy. Ocenění majetku provádíme automaticky a u potrubí je dokonce možné volit z různých ceníků. Součástí jsou také exporty dat pro vodoprávní úřady a Český statistický úřad. Provozní simulační model propojuje data z GISu, dispečerského měření, fakturace vodného a zákaznického informačního systému. Díky tomu představuje hodnověrný nástroj pro proaktivní řízení sítě, odpovídání na stížnosti a dotazy zákazníků a pro plánování rozvoje vodovodní sítě. Díky propojení jednotlivých IS dochází jednak k velké úspoře lidské práce 179
a prostředků, propojení umožňuje věnovat patřičnou péči příslušným primárním datům a stejně jako v předchozím případě, zbytečně nezdovojovat či neztrojovat data a práci. Propojení klíčových informačních systémů umožňuje nahlížet na chování vodovodu v minulosti a v budoucnosti dokonce pro běžné pracovníky dispečery a pracovnice v zákaznickém centru. Propojení GISu, simulačního modelu a nástrojů pro provozování představuje jiný pohled na postup integrace IS a jejich funkčnosti. Díky tomuto propojení a plnokrevné práci ve 3D dostáváme kvalitnější výsledek projekt průběžně ověřovaný výsledky modelování. Při tvorbě a využití popsaných aplikací stále přemýšlíme o tom, jakým způsobem provázat či propojit jednotlivé informační systémy. Propojení musí být co nejjednodušší. Musí šetřit práci. Musí přinést nové možnosti analýzy dat. Propojovat jednotlivé systémy je vhodné tehdy, pokud očekáváme úspory práce nebo nové výsledky křížového využití dat. Zároveň je dobré soutředit úsilí na zdokonalování primárních dat a doplňování funkčnosti jejich vzájemného propojení. Obr. 5 Příklad využití programu SiteFlow jako GIS, simulačního modelu a nástroje pro projektování Kontakt lubomir.macek@aquion.cz 180