Nachtdurchfluss-Lecksuche

L-Town ist das öffentliche BattLeDIM-Benchmarknetz: eine simulierte Stadt mit 43 km Leitungen, 33 simulierten Drucksensoren, drei Durchflussmessern und 82 Smart Metern. In ihren Daten von 2019 verbergen sich 19 Lecks, die in diesem Jahr beginnen. Wir haben dafür eine Lecksuche mit den Werkzeugen gebaut, die Ingenieure in der Wasserversorgung ohnehin nutzen: ein hydraulisches Modell, eine Wasserbilanz mit Mindestnachtdurchfluss und Druckresiduen. Das Modell haben wir an Daten von 2018 kalibriert und seine Erkennungsschwellen mit einer automatischen Suche allein auf Daten von 2018 festgelegt.

Erkennen und Orten eines Lecks nutzen unterschiedliche Stunden. Der Test auf schleichende Lecks liest die Wasserbilanz zwischen 01:00 und 05:00 Uhr. Dann ist der Verbrauch am niedrigsten, sodass ein Leck einen größeren Anteil des Zuflusses ausmacht. Ein separater Rohrbruchtest überwacht jede Stunde. Die Ortung nutzt den Druck über den ganzen Tag; an einem Märztag ist in diesem Modell die Druckwirkung eines Lecks um 19:00 Uhr etwa 1,7-mal so groß wie um 04:00 Uhr. Jeder Alarm vergleicht die Druckänderung an den Sensoren mit einem simulierten Leck an jedem Knoten (jede Leitung erhält den Mittelwert ihrer beiden Enden). Die Menge der Kandidatenleitungen wird dann Stunde für Stunde kleiner.

Auf den Daten von 2019 fand die Methode 14 der 19 Lecks, die in diesem Jahr begannen. Sie löste 7 Fehlalarme aus, und 13 weitere Meldungen betrafen bereits bekannte Lecks: 7 von ihr selbst gemeldete, 6 ein Leck, das seit 2018 noch lief. Nach den BattLeDIM-Bewertungsregeln sind die 14 Funde nach Abzug der Einsatzkosten 289.028 € wert, von 355.472 € für das Wasser, das alle 19 Lecks verlieren. Mit 10 der 33 Drucksensoren (Durchflussmesser unverändert) fand sie 10 der 19. L-Town ist zudem sauberer als eine reale Stadt: Mit einem täglichen Fehler von 2 % im geschätzten Haushaltsverbrauch fand dieselbe Methode in zwei Testläufen 8 bis 12 der 19. In der eingebetteten Ansicht läuft der hydraulische Löser in Ihrem Browser: Klicken Sie auf eine beliebige Leitung, um ein Leck zu erzeugen.

• Das Modell wurde an Daten von 2018 kalibriert. Die Erkennungsschwellen wurden durch eine automatische Suche allein auf Daten von 2018 festgelegt.
• Die Lösungen für 2019 sind seit 2020 öffentlich, und sie waren uns zugänglich, während wir die Methode entwickelten. Es ist also ein ausgearbeitetes Ergebnis an einem gelösten Benchmark, kein Blindtest.
• Andere Schwellenwerte, die auf 2018 ebenso gut abschnitten, finden 9 bis 16 der 19 Lecks (Median 13).
• Vier weitere Lecks liefen aus 2018 weiter. Die veröffentlichte Leckdatei für 2018 nennt sie, daher zählen wir sie nicht.
• Die Bewertung folgt den BattLeDIM-Bewertungsregeln, von uns ausgeführt mit unserer Python-Portierung der Bewertung der Veranstalter. Die Portierung reproduziert die Ergebnisse der von ihnen veröffentlichten Beispielmeldungen centgenau.