zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật máy học trong xác định khả năng xảy ra rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Báo xấu

6
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Rò rỉ thất thoát nước là một trong những vấn đề rất được quan tâm hiện nay ở các công ty cấp nước, đặc biệt là trong bối cảnh khan hiếm nguồn nước thô, tỷ lệ thất thoát nước ở các công ty cấp nước vẫn còn ở mức cao từ 20-35%. Nghiên cứu này đề xuất phương pháp ứng dụng kỹ thuật máy học để xác định xác suất xảy ra rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước áp dụng cho mạng lưới cấp nước Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật máy học trong xác định khả năng xảy ra rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT MÁY HỌC TRONG XÁC ĐỊNH KHẢ NĂNG XẢY RA RÒ RỈ NƯỚC TRÊN MẠNG LƯỚI CẤP NƯỚC NHÀ BÈ, THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Trần Đăng An, Lê Văn Tiến Hưng, Bùi Xuân Khoa, Lê Công Chính Trường Đại học Thuỷ lợi, email: antd@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG báo xác suất xảy ra rò rỉ nước trên mạng lưới sử dụng bộ dữ liệu đầu vào bao gồm 11 tham Rò rỉ thất thoát nước là một trong những số độc lập và tham số đánh giá xác suất xảy vấn đề rất được quan tâm hiện nay ở các công ra rò rỉ hệ nhị phân (0,1), trong đó 0- là không ty cấp nước, đặc biệt là trong bối cảnh khan rò rỉ; 1- là rò rỉ. Quá trình thiết lập mô hình hiếm nguồn nước thô, tỷ lệ thất thoát nước ở được thể hiện rõ trong hình 1 dưới đây. các công ty cấp nước vẫn còn ở mức cao từ 20-35% [1]. Ngoài việc sử dụng các phương pháp, công cụ và thiết bị dò tìm vị trí rò rỉ ngoài thực tế thì với dữ liệu lớn về mạng lưới như áp lực, lưu lượng, đặc điểm vị trí rò rỉ được thu thập khá đầy đủ thì có thể áp dụng các mô hình máy học để dự đoán xác suất, vị trí rò rỉ và mức độ rủi ro cấp nước [2]. Hiện nay, các mô hình máy học này ngày càng Hình 1. Sơ đồ các bước thiết lập mô hình hoàn thiện và cho kết quả mô phỏng chính đánh giá mức độ an toàn cấp nước xác hỗ trợ rất tốt cho công tác quản lý thất sử dụng mô hình máy học thoát nước trong thực tế thì tiềm năng ứng dụng của máy học vào lĩnh vực cấp nước là Các mô hình máy học được huấn luận và rất lớn. Do đó, nghiên cứu này đề xuất kiểm tra với dữ liệu mẫu 70% và 30% tương phương pháp ứng dụng kỹ thuật máy học để ứng. Bộ siêu tham số của các mô hình được xác định xác suất xảy ra rò rỉ nước trên mạng điều chỉnh bằng cách sử dụng chức năng tìm lưới cấp nước áp dụng cho mạng lưới cấp kiếm dạng lưới với xác thực chéo năm lần nước Nhà Bè, thành phố Hồ Chí Minh. trong các gói Scikit-learn. 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.2. Khu vực nghiên cứu 2.1. Kỹ thuật máy học Khu vực nghiên cứu được lựa chọn là mạng lưới cấp nước Nhà Bè, Thành phố Hồ Nghiên cứu này sử dụng các thuật toán Chí Minh (xem Hình 2 dưới đây). máy học phổ biến đã được áp dụng để dự báo Khu vực cấp nước này có diện tích 140 rủi ro liên môi trường bao gồm Support km2, với số hộ dân trong phạm vi cấp nước là Vector Machine (SVM), Random Forest 184,173 hộ tương ứng với 698,208 người. (RF), Extregradient Boosting (EGB), Light Mạng lưới cấp nước khu vực này 120,159 km Gradient Boosting (LGB) và Logistics đường ống cấp 1 và cấp 2 với 136, 519 đồng Regression (LR) [2]. Mô hình tính toán và dự hồ khách hàng nằm trong tổng số 176 DMA. 492
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Dựa vào kết quả kiểm nghiệm mô hình, nghiên cứu này sẽ lựa chọn mô hình RF để tính toán dự báo khả năng rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước khu vực nghiên cứu. 3.2. Phân vùng xác suất rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước Nhà Bè Kết quả tính toán xác định mức độ an toàn cấp nước dựa vào xác suất xảy ra rò rỉ tại các điểm trên mạng lưới cấp nước được phân chia làm 05 mức độ và được thể hiện ở hình 3 dưới đây: Hình 2. Khu vực nghiên cứu - Mạng lưới cấp nước Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả kiểm nghiệm mô hình Kết quả kiểm nghiệm mô hình phân tích khả năng rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước Nhà Bè cho thấy rằng mô hình RF cho kết quả tốt nhất với chỉ số AUC = 0.89; F1 = 0.88, Precision = 0.88 và Recall = 0.83. Kết quả tính toán đạt kết quả tốt tiếp theo thuộc về lần lượt các mô hình bao gồm XGB, LG và mô hình LGB, trong khi đó mô hình SVM cho kết quả kém nhất với chỉ số AUC = 0.61, F1 = Hình 3. Kết quả phân vùng mức độ an toàn 0.50, Precision = 0.52 và Recall = 0.51. Kết cấp nước dựa vào khả năng rò rỉ của mạng quả chi tiết được thể hiện ở bảng 1 dưới đây:. lưới cấp nước Nhà Bè, TP. Hồ Chí Minh Bảng 1. Kết quả kiểm nghiệm - Mức 1 rất thấp (0-0.2): vùng có màu mô hình máy học xanh phân bố rải rác các tuyến ống thuộc huyện Nhà Bè, đây là khu vực tuyến ống Mô hình AUC F1 Precision Recall mới, vật liệu HDPE có khả năng chống chịu SVM 0.61 0.48 0.52 0.51 các yếu tố mất an toàn cao, mật độ phương tiện giao thông thấp nên rất ít xảy ra rò rỉ và RF 0.89 0.88 0.88 0.83 vỡ ống khu vực này. LGB 0.78 0.79 0.79 0.78 - Mức 2 thấp (0.2-0.4): vùng có màu xanh XGB 0.79 0.78 0.74 0.75 nõn chuối tập trung chủ yếu ở huyện Nhà Bè, đây là khu vực mới phát triển mạng lưới nên LT 0.71 0.66 0.66 tuổi ống nhỏ, vật liệu ống là HDPE có khả 493
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 năng chịu áp cao, chống an mòn và làm việc được lý giải là do tính an toàn cấp nước phụ an toàn trong môi trường đất có độ ăn mòn thuộc vào nhiều yếu tố rò rỉ chỉ là yếu tố cao và mật độ giao thông không cao nên khu đóng góp với sự mất an toàn cấp nước của vực này ít xảy ra rò rỉ và vỡ ống. một khu vực, đối với mạng lưới cấp nước - Mức 3 trung bình (0.4-0.6): vùng có màu Nhà Bè rò rỉ chỉ đóng góp 13.9% tới mức độ vàng tập trung phân tán đều trên địa bàn mất an toàn cấp nước của mạng lưới cấp Quận 4, 7 và huyện Nhà Bè. Yếu tố gây ra nước khu vực này. nguy cơ rò rỉ và vỡ ống ở khu vực này ngoài đặc điểm đường ống còn có sự kết hợp nhiều 4. KẾT LUẬN yếu tố khác trong đó sự biến thiên áp lực giữa Nghiên cứu này đã sử dụng các thuật toán ban ngày và ban đêm tương đối lớn 8-10m. máy học để xác định xác suất xảy ra rò rỉ - Mức 4 cao (0.6-0.8): vùng có màu cam nước trên mạng lưới cấp nước đô thị, áp dụng có diện tích lớn tập trung chủ yếu ở Quận 4, cho mạng lưới cấp nước Nhà Bè, Thành phố một phần của Nhà Bè và Quận 7 đây là khu Hồ Chí Minh. Trong các thuật toán được áp vực có mạng lưới đường ống có tuổi ống lớn, dụng (SVM, RF, LGB, XGB và RG) thì thuật vật liệu làm đường ống chủ yếu là ống kim toán RF cho kết quả chính xác nhất về tính loại, nằm ở điểm đầu tiếp nhận từ các đường toán xác suất xảy ra rò rỉ nước trên mạng lưới ống truyền tải nên áp lực lớn, và khu vực có cấp nước khu vực nghiên cứu. Kết quả dự mật độ các phương tiện giao thông cao nên báo đã phân vùng mức độ an toàn do rò rỉ cũng dễ xảy ra tình trạng rò rỉ và vỡ ống gây nước gây ra theo năm cấp độ và cho thấy thất thoát nước. rằng mức độ an toàn cấp nước của mạng lưới - Mức 5 rất cao (0.8-1.0): vùng có màu đỏ cấp nước khu vực nghiên cứu ở mức trung chiếm diện tích nhỏ nằm rải rác ở Quận 4, bình với hệ số tổng hợp khoảng 0.67%. Mặc Quận 7 và Nhà Bè, đây là khu vực mà mạng dù kết quả nghiên cứu này hoàn toàn phù hợp lưới đường ống có tuổi ống lớn, vật liệu làm với đặc điểm mạng lưới cấp nước Nhà Bè, đường ống chủ yếu là ống kim loại, và khu tuy nhiên khi áp dụng các thuật toán máy học vực có mật độ các phương tiện giao thông cao này cần phải xem xét kỹ các yếu tố tác động nên dễ xảy ra tình trạng rò rỉ, bục và vỡ ống. chính tới xác suất xảy ra rò rỉ trong điều kiện cụ thể để áp dụng phù hợp. 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng tới khả năng rò rỉ nước trên mạng lưới cấp nước Nhà Bè 5. TÀI LIỆU THAM KHẢO Kết quả phân vùng, phân cấp mức độ rò rỉ [1] Mubvaruri Felix, Hoko Zvikomborero, cho thầy rằng tình trạng rò rỉ và vỡ ống trên Mhizha Alexander, Gumindoga Webster. mạng lưới cấp nước Nhà Bè chủ yếu là do 2022. Investigating trends and components of các yếu tố bao gồm sự biến thiên áp lực lớn non-revenue water for Glendale, Zimbabwe. nhất chiếm 15.36%, tuổi ống chiếm 11.61%, Physics and Chemistry of the Earth, Parts biến thiên lưu lượng trên mạng lưới chiếm A/B/C, Volume 126, June 2022, 103145. 10.22% trong khi đó các yếu tố như lưu [2] Dang An Tran, Maki Tsujimura, Nam Thang lượng lớn nhất, đường kính ống, khoảng cách Ha, Van Tam Nguyen, Doan Van Binh, Thanh Duc Dang, Quang-Van Doan, Dieu tới đường giao thông và sông ảnh hưởng rất ít Tien Bui, Trieu Anh Ngoc, Le Vo Phu, đến khả năng nguy cơ rò rỉ nước tại mạng Pham Thi Bich Thuc, Tien Dat Pham. 2021. lưới cấp nước Nhà Bè. So sánh kết quả Evaluating the predictive power of different nghiên cứu này với kết quả nghiên cứu về machine learning algorithms for phân vùng an toàn cấp nước cho hệ thống cấp groundwater salinity prediction of multi- nước Nhà Bè cho thấy rằng ở một số khu vực layer coastal aquifers in the Mekong Delta, có xác suất rò rỉ cao chưa chắc chắn đã phải Vietnam. Ecological Indicators, Volume là vùng có an toàn cấp nước thấp điều này 127, August 2021, 107790. 494

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.