University of Twente Student Theses

Login

De waterzuivering als Petrinet: het voorspellen van overstromingen

Knoben, L. and Otten, M. and Fransen, R. (2013) De waterzuivering als Petrinet: het voorspellen van overstromingen.

[img]
Preview
PDF
1MB
Abstract:In dit verslag is gekeken naar de rioolwaterzuiveringsinstallatie van Enschede. Afgelopen jaren is het af en toe voorgekomen dat de installatie niet al het water aankon, waardoor er sprake was van een overstroming. Er is gekeken wat hierbij de risicofactoren van de zuivering zijn. Om dergelijke vragen te onderzoeken is allereerst de waterzuivering gemodelleerd als een hybride Petrinet. Dit is een wiskundige modelleertaal die gebruikt kan worden om het gedrag van een proces gra�sch weer te geven en op een exacte manier te modelleren. Het voordeel van het gebruik van het hybride Petrinet is dat continue en discrete processen gecombineerd kunnen worden tot een zeer groot model en er ook gebruik gemaakt kan worden van stochastische overgangen. Het basismodel van de waterzuivering bestaat uit vier componenten. Allereerst de aanvoer, waarvan de hoeveelheid wisselt bij wisseling van het weer. Verder is er een bu�er waar het water wordt opgeslagen wanneer er teveel binnenkomt om verwerkt te worden. Ook het gemaal dat het water naar binnen pompt is een belangrijk onderdeel, aangezien dit kapot kan gaan. Wanneer dit gebeurt kan geen water meer aangenomen kan worden. Als laatste is het daadwerkelijke zuiveringsproces opgenomen, waar ook de totale hoeveelheid gezuiverd water bijgehouden wordt. Aan dit basismodel kunnen nog uitbreidingen toegevoegd worden, waardoor bijvoorbeeld ook meegenomen kan worden dat slechts een gedeelte van de pompen kapot gaat of dat de totale hoeveelheid overstroomd water bijgehouden wordt. Het gedrag van dit Petrinet kan bekeken worden door middel van simulatie of analyse. Een analyse omgeving die een kansverdeling voor de inhoud van een bepaalde plaats geeft is reeds beschikbaar, de Fluid Survival Tool (FST). In deze tool kan echter slechts �e�en stochastische overgang meegenomen worden, terwijl het uitgebreide model van de waterzuivering meerdere stochastische onderdelen bevat. Daardoor is een eigen simulatie programma geschreven dat het gedrag van dergelijke modellen kan benaderen. Dit programma in C++ kan uitgebreidere Petrinetten simuleren, maar geeft geen exacte kansverdeling en is in zijn huidige vorm nog niet geschikt om op een makkelijke manier nieuwe Petrinetten in te voeren. Dit laatste is wel het geval bij de bestaande analyse omgeving. Om de werking van het simulatie programma te testen zijn meerdere situaties vergeleken met beide programma's. Hiervoor is gebruik gemaakt van het basismodel, aangezien deze met beide gemodelleerd kan worden. Allereerst is gekeken naar een deterministische situatie, waaruit blijkt dat de programma's overeen komen. Vervolgens zijn verschillende kansverdelingen geanalyseerd. Een kansverdeling met een grotere variantie blijkt meer runs te vereisen om te convergeren naar de verdeling gegeven door FST. Het programma kan bij het basismodel in alle gevallen binnen een minuut een zodanig groot aantal runs simuleren dat de simulatie voldoet aan de gewenste betrouwbaarheid van 95%. Dit geldt ook wanneer er gebruik wordt gemaakt van meerdere kansverdelingen. Uit de veri�catie blijkt dus dat het programma goed werkt en binnen afzienbare tijd een goede betrouwbaarheid kan bereiken. Dit betekent dat het gebruikt kan worden om Petrinetten met verschillende kansverdelingen te simuleren en hierover uitspraken te doen.
Item Type:Essay (Bachelor)
Faculty:EEMCS: Electrical Engineering, Mathematics and Computer Science
Subject:54 computer science
Programme:Computer Science BSc (56964)
Link to this item:http://purl.utwente.nl/essays/63890
Export this item as:BibTeX
EndNote
HTML Citation
Reference Manager

 

Repository Staff Only: item control page