Ottimizzazione evolutiva multi-obiettivo e tecniche data-driven per la gestione dei sistemi idraulici - D.M. 5/08/2004, n. 262 – Internazionalizzazione 2004/2006

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Research Area: Hydro
Status: Finished  
Project leaders: Collaborators:
Proposed start date: 2006-10-01 Proposed end date: 2009-09-30
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La gestione dei sistemi idraulici è una questione centrale sia della salvaguardia ambientale che dello sviluppo economico del paese. Norma di riferimento in materia di risorse idriche è la legge Galli (36/94), varata con l'intento di arrivare ad una gestione efficiente, efficacie ed economica del sistema idrico integrato garantendo livelli di servizio da parte del gestore sotto corrispettivo di una tariffa basata su costi operativi ed investimenti. Focalizzando l'attenzione sugli investimenti, l'innovazione dei paradigmi gestionali è strategica per dare efficienza al sistema attuale.

Esempi di ottimizzazione degli investimenti possono essere fatti nell'ambito della riabilitazione delle reti idrauliche per garantire all'utenza i livelli di servizio indicati nel Piano d'Ambito al costo minimo. Infatti, per definizione la minimizzazione degli investimenti e il contemporaneo soddisfacimento dei livelli di servizio rappresentano la resa di efficienza del sistema e portano anche ad una riduzione della tariffa a medio lungo termine. La partecipazione del Centre for Water Systems (CWS) è ritenuta strategica sia per coglierne la esperienza, in quanto nel regno unito la privatizzazione della gestione del servizio idrico è avvenuta a partire dal 1989, sia poichè trattasi di partner dall'elevato profilo scientifico e tecnico. Il CWS impegna a tempo pieno 23 persone con una produzione scientifica di settore di circa 40 pubblicazioni annue oltre che essere coinvolto in veste di consulente di diverse istituzioni e compagnie del mondo anglosassone.

Il progetto di ricerca si propone, quindi, un nuovo approccio alla gestione e riabilitazione delle reti idrauliche finalizzato alla valutazione costi/benefici per un qualsiasi intervento e per differenti orizzonti temporali di pianificazione. Per tale motivo, le strategie evolutive di ottimizzazione "population-based" saranno proposte nell'approccio multi-obiettivo che è il più naturale nella soluzione di problemi ingegneristici ed anche per la realizzazione di un reale strumento di supporto al decisore. Infatti, la possibilità di analizzare i problemi decisionali ottenendo un fronte di Pareto di soluzioni tecniche fra loro non dominate, ossia tutte valide per un particolare orizzonte temporale di pianificazione, apre nuovi scenari gestionali. Le soluzioni del fronte di Pareto sono le possibili scelte del decisore da relazionare anche ad esigenze non quantificabili ingegneristicamente o apriori. Lo strumento di ottimizzazione multi-obiettivo che si utilizzerà durante la ricerca è basato sul paradigma degli algoritmi genetici, una delle possibili strategie di ottimizzazione populatiuon-based. Il nome scientifico del codice che si userà è OPTIMOGA. Esso è stato sviluppato negli ultimi anni dal gruppo Giustolisi e riportato nei dettagli in un Report. La strategia è stata anche sottomessa per la pubblicazione sulla rivista Evolutionary Computing del MIT press. OPTIMOGA sarà contemporaneamente integrato con la modellizzazione di EPR che consentono di ottenere dai dati modelli simbolici (formule interpretabili a differenza di quanto accade per esempio per le Reti Neurali) ed utilizzato come motore di ricerca di soluzioni ottimali nello scenario multi-obiettivo. Pertanto, la modellizzazione basata sui dati (per esempio della statistiche di rotture delle tubazioni) diventerà il modello del sistema in studio a volte utilizzato per la semplice modellizzazione delle performance di sistema a volte per la pianificazione di interventi gestionali. In questo secondo caso, OPTMIMOGA si utilizzerà per esplorare le soluzioni al particolare problema gestionale "interrogando" il particolare modello statistico e valutando per ognuna delle performance descritte dalle funzioni obiettivo quelle ottime, dal punto di vista del criterio di Pareto, che rappresentano il diagramma di supporto al decisore.

 

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