İçme suyu şebeke arızalarına müdahale için karar destek sisteminin geliştirilmesi

Yıl 2017, Cilt: 23 Sayı: 9, 1049 - 1054, 29.12.2017

Önder Halis Bettemir , Özgür Özdemir , Mahmut Fırat

Öz

İçme suyu
şebekelerinde meydana gelen arızalara müdahale edilmesi önemli bir karar alma
problemidir. Şebeke arızalarına hiç beklenmeyecek bir şekilde müdahale edilmesi
amaçlanırsa çok sayıda ekibin istihdam edilmesi gerekir. Ekip sayısının düşük
tutulması durumunda ise arızalara müdahale süresi çok uzayacak ve arızaların
yol açtığı işletme maliyeti önemli boyutlara ulaşacaktır. Arıza sıklığının
mevsimsel değişim göstermesi problemin çözümünü daha da zorlaştırmaktadır. Bu
çalışmada içme suyu dağıtım sistemlerindeki arızalara müdahale probleminin
çözümü için Diferansiyel Gelişim Algoritması ile en iyileme yapan bir karar
destek sistemi önerilmiştir.  Bunun için
Malatya Su ve Kanalizasyon İdaresi (MASKİ) hizmet alanında bulunan su dağıtım
sistemine ait geçmişte gözlenmiş arıza kayıtlarından yararlanılmıştır. Geçmiş
yıllarda gerçekleşen arıza sayılarından yola çıkarak gelecek yıllarda
gerçekleşmesi beklenen arıza sayıları regresyon ile tahmin edilmiştir.
Şebekenin gelecekteki durumu modellenip arıza sayıları tespit edilerek onarım
ekiplerinin müdahale edebileceği arıza sayısından yararlanarak arıza
ihbarlarının bekleme süreleri belirlenmiştir. Gerekli ekip sayıları arızanın
yol açtığı maliyetlerinin ve personel giderlerinin toplamı en az olacak şekilde
Diferansiyel Gelişim Algoritması ile belirlenmiştir. Bu sayede gelecekte olması
muhtemel arızaların en düşük maliyetle çözülebilmesi için istihdam edilmesi
gereken ekip sayıları tahmin edilmiştir. Bu çalışmada içme suyu şebekelerinde
görülen arızalara en düşük işletme maliyeti ile müdahale edilebilmesi için bir
karar destek uygulaması geliştirilmiştir. Karar destek sisteminin uygulanması
ile arıza müdahale maliyetlerinde önemli tasarrufların sağlanabileceği
belirlenmiştir. Bu sistemi kullanan yerel yönetimler hem mevcut ekiplerinin
dağılımını en uygun biçimde düzenleyip işletme maliyetlerinde tasarrufa
gidebilirler hem de gelecekte ihtiyaç duyacakları personel sayılarını
belirleyip daha verimli istihdam politikaları uygulayabileceklerdir.

Anahtar Kelimeler

İçme suyu şebekesi, Karar destek sistemi, Diferansiyel gelişim

Development of a decision support system for the maintenance of water distribution network

Öz

Dealing with the failures of the water distribution network is an
important decision making problem. If decision makers aim to immediately react
all of the failures, then it is required to employ too many crews which will be
idle throughout the low demand periods. On the other hand, if insufficient
number of crews is employed, reaction will be too late and the adverse effects
of the failure may be significant. Frequency of failures fluctuates seasonally
which complicates the problem further. In this study, a decision support system
which optimizes the maintenance of water distribution network problem by
differential evolution algorithm is proposed. In this respect, past failure
records of the Malatya
Water Distribution System are used. Number of failures of the network is
estimated for the future by using a regression model fed by the past records of
failure. Future state of the network is modeled and number of failures is
reckoned to estimate the reaction times to the failures. Optimum crew size
which minimized the summation of the adverse effects of the failure and the
employment cost is determined by Differential Evolution algorithm. Thus, number
of crews which minimizes the maintenance cost of the prospected failures is
determined. Implementation of the decision support system provides the
opportunity of saving important amount of resource and money. Consequently, the
local authorities which implement the proposed decision support system can
reduce the maintenance cost and execute efficient employment policy.

Anahtar Kelimeler

Water distribution network, Decision support system, Differential evolution

Kaynakça

• Web-1. https://bim.maski.gov.tr.
• MASKİ. (2015). Malatya Su ve Kanalizasyon İdaresi Genel Müdürlüğü.
• Vamvakerıdou-Lyroudıa LS, Savic DA, Walters GA. “Fuzzy hierarchical decision support system for water distribution network optimization”. Civil Engineering and Environmental Systems. 23(3), 237–261, 2006.
• Vasan A, Simonovic SP. “Optimization of water distribution network design using differential evolution”. Journal of Water Resources Planning and Management. 136(2), 279-287, 2010.
• Suribabu CR. “Differential evolution algorithm for optimal design of water distribution networks”. Journal of Hydroinformatics, 12(1), 66-82, 2010.
• Corcoran L, McNabola A, Coughlan P. “Optimization of Water Distribution Networks for Combined Hydropower Energy Recovery and Leakage Reduction”. Journal ournal of Water Resources Planning and Management, 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000566, 04015045. 2015.
• Gökçe Ş, Ayvaz MT. “Evaluation of harmony search and differential evolution optimization algorithms on solving the booster station optimization problems in water distribution networks”. Studies in Computational Intelligence. 585, 245-261, 2015.
• Blinco LJ, Simpson AR, Lambert MF, Marchi A. “Comparison of pumping regimes for water distribution systems to minimize cost and greenhouse gases”. Journal of Water Resources Planning and Management. 142(6), 04016010, 2016.
• González Perea R., Camacho Poyato E, Montesinos P, Rodríguez Díaz JA. “Optimization of Irrigation Scheduling Using Soil Water Balance and Genetic Algorithms”. Water Resources Management, 30(8), 2815-2830, 2016.
• Sarbu I, Ostafe G. “Optimal design of urban water supply pipe networks”. Urban Water Journal, 13(5), 521-535, 2016.
• Wang H, Chen X. “Optimization of maintenance planning for water distribution networks under random failures”. Journal of Water Resources Planning & Management, 142(2), 1-10, 2016.
• Storn R, Price K. “Differential evolution-a simple and efficient heuristic for global optimization over continuous spaces." ournal. Global Optim., 11(4), 341-359, 1997.
• Das S, Suganthan PN. “Differential evolution: a survey of the state-of-the-art. Evolutionary Computation”. IEEE Transactions on, 15(1), 4-31, 2011.
• Ghosh S, Das S, Vasilakos AV, Suresh K. “On convergence of differential evolution over a class of continuous functions with unique global optimum”. IEEE Trans. Systems, Man, and Cyb., Part B: Cyb., 42(1), 107124, 2012.