Projektdaten

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Optimales Druck- und Wasserverweildauer-Management in Wasserversorgungssystemen

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Das Ziel des geplanten Projekts besteht in der Durchführung einer systematischen Studie, in der gleichzeitig die Wasserverluste und die Verweildauer des Wassers während des Betriebs eines Trinkwasserversorgungssystems (TWVS) minimiert werden sollen. Der Schwerpunkt liegt einerseits auf der Entwicklung eines Modells, das den Verkopplungseffekt des Drucks und der Wasserverweildauer berücksichtigt, und andererseits auf der Optimierungsmethode zum Druck- und Verweildauer-Management in TWVS. Letzteres soll möglichst in Echtzeit und in einem Regelungskonzept realisiert werden. Zum Druckmanagement müssen Druckminderungsventile (DMV) und Drucksensoren im Netz lokalisiert werden, während für das Verweildauer-Management nötig ist, die Berechnung zur Platzierung von Sensoren durchzuführen, die eine Aussage über die Verweildauer gestatten. Eine minimale Anzahl an DMVs und eine minimale Anzahl der weiteren Sensoren sind hinsichtlich der Kostengesichtspunkte gewünscht. Die Problemformulierung führt auf ein hochdimensionales gemischt-ganzzahliges nichtlineares Programmierungsproblem für jede der Aufgabenstellungen. Letztlich soll ein modellprädiktives Regelungsschema entwickelt werden, um eine optimale Echtzeit-Regelung (Betriebsführung) von TWVS zu realisieren. Die Betriebsführungsstrategien für Pumpen und DMVs auf einem gleitenden Optimierungszeithorizont werden auf der Basis von Messdaten der optimal platzierten Druck- und weiteren Sensoren abgeleitet.