- H s xác đ nh (R2) dùng đ đo m c đ phù h p c a hàm h i quy m u giá tr này càng g n 1 thì ph ng trình có đ tin c ycàng cao, xác đ nh nh sau:
2
1 SSE R
SST
(2.4)
Trong đó: SST (Sum squares total) là t ng bình ph ng cho tồn b m u, 2 1 m i i SST y y (2.5)
23 V i là giá tr trung bình c a các giá tr quan sát
H s đi u ch nh h s t ng quan (Adjusted - R2)
2 1 1 SSE m Adjusted R SST m t (2.6)
Trong đó: t là t ng s giá tr c l ng phù h p v i m u quan sát
L i trung bình bình ph ng RMSE (Root mean squared error): Tham s cho bi t s khác bi t gi a giá tr c l ng và giá tr quan sát.
RMSE SSE 2.7
m t
Tham s SSE và RMSE càng g n 0 thì giá tr c l ng càng g n v i giá tr quan sát.
Thi t k lu t m
Suy lu n m bao g m các lu t m xác đ nh theo ph ng phápc c đ i c c ti u cho bi t m i quan h gi a các t p m . Các lu t m là c s đ ra quy t đ nh cho bi n ngõ ra n và k v y nên thi t l p lu t m t t thì k t qu đ a ra s có đ chính xác cao. Thi t l p lu t m d ng nguyên nhân - k t qu “N u…và….Thì” trongđó m nh đ k t qu n và k đ c xác đ nh d a trên k t qu phân tích h i quy bi n k t ba y u t P, Q, n.
Ph n m m MATLAB và công c thi t k mơ hình
MATLAB là ph n m m dùng ngơn ng l p trình đ x lỦ s li u và bi u di n đ h a
chính xác trong khơng gian 2 chi u c ng nh 3 chi u [22]. V i vi c tích h p các th vi n ToolBox giúp vi c thi t k , mô ph ng d dàng h n, gi m đ c th i gian tính tốn c ng nh t ng tính tin c y c a k t qu .
Công c logic m (Fuzzy Logic Designer) - FLD
Công c logic m (FLD) là t h p các hàm đ c xây d ng trên n n MATLAB và phát
tri n thành ToolBox c a ph n m m [22]. Hình 2.11 bi u di n giao di n FLD dùng đ so n th o logic m bao g m ba kh i chính:
24 Hình 2.11. Giao di n cơng c Logic m trong MATLAB
So năth oăLogicăm
Quan sát lu tăm ă3D
So năth oălu tăm So năth oăt păm
25 - Kh i màu vàng đ u tiên là so n th o t p m c a bi n vào. Trong tr ng h p có hai bi n vào P, Q thì cơng c hi n th hai t p h p m c a P và Q nh Hình 2.11.
- Kh i gi a s d ng đ so n th o lu t m , ph ng pháp kh m và lu t h p thành đ c s d ng trong tr ng h p này là mamdani.
- Kh i cu i cùng là so n th o các t p m c a bi n đ u ra. Trong Hình 2.11 th hi n hai bi n đ u ra n, k là hai t p h p m c a n và k.
Kh i so n th o t p m có giao di n tr c quan, cho phép ng i dùng có th đi u ch nh các kho ng xác đ nh ngay trên đ th c a t p m đ ng th i vi c đ t tên và ki m soát các t p m c ng d dàng h n.
Sau khi so n th o lu t m , công c FLD cho phép hi n th thông tin lu t m d ng không gian ba chi u (3D) ho c hai chi u (2D) giúp ng i dùng quan sát đ c quy lu t ho t đ ng c a lu t c ng nh nh h ng c a hàm thu c t i k t qu , thao tác này đ c s d ng đ tránh nh ng sai sóttrong quá trình biên so n lu t m .
Thi t l p mơ hình HSM
Mơ hình HSM xây d ng d a trên công c Fuzzy Logic Design (FLD) và SIMULINK trong ph n m m MATLAB.
S d ng công c SIMULINK trong ph n m m MATLAB xây d ng các kh i x lỦ trong mơ hình nh Hình 2.12. Thơng qua giao di n ng i s d ng đ h a (GUI) l a ch n các kh i sau:
- Kh i ngu n.
- Kh i t i đ nh n tín hi u t kh i ngu n.
- Tích h p mơ hình HSM b ng kh i x lý Logic.
Sau đó ti n hành nh p d li u và ch y cho h th ng hi n th k t qu đ u ra. Tuy nhiên
đ có mơ hình tích h p trong SIMULINK ng i dùng c n l a ch n tr c trong ToolBox và xây d ng hồn ch nh các thơng s c a mơ hình. Mơ hình HSM xây d ng g m có b n ph n chính là ngu n, nh n tín hi u, x lý s li u và hi n th k t qu t ng ng v i các kh i ch c n ng trong SIMULINK là Constant (nh p c t áp P và l u l ng n c rò r
26 Q), Mux, Fuzzy logic Controller và To Workspace, các kh i này đ c l y t th vi n SIMULINK.
Hình 2.12. Mơ hình HSM xây d ng trong SIMULINK
Trong th vi n Sources - ngu n có nhi u lo i, do đ u vào h th ng là m t s th c nên kh i ngu n phù h p là d ng Constant v i giá tr m c đ nh ban đ u là 1. Kh i này t o nên m t h ng s th c ho c ph c không ph thu c vào th i gian đ ng th i cho phép ng i dùng khai báo tr c ti p và hi n th s li u ngay trên n n h th ng.
M i ngu n có m t tín hi u ra tuy nhiên tín hi u ra này khơng truy n tr c ti p t i kh i x lỦ vì kh i x lỦ ch ti p nh p m t tín hi u vào nên ph i qua b ph n t ng h p tín hi u (Signal routing) Mux t 2 ngõ vào thành m t tín hi u ra truy n t i kh i x lỦ s li u. Fuzzy Logic Controller là kh i đ c tích h p trong h th ng n i suy m , kh i cho phép
nh p thông tin c a mơ hình HSM đ c l ng h s dòng ch y rò r và chuy n t i đ u
ra. Ngu n Display Constant Mux Fuzzy Logic Controller Nh n tín hi u X lý s li u Hi n th k t qu
27
Ph n m m WaterGEMS
WaterGEMS (c a hưng Bentley – M ) là ph n m m ng d ng mơ hình hóa th y l c, mơ ph ng ch t l ng n c trong h th ng phân ph i n c v i kh n ngt ng tác tiên ti n, xây d ng mơ hình khơng gian đ a lỦ và tích h p các cơng c qu n lỦ [18]. WaterGEMS cung c p m t môi tr ng làm vi c d dàng cho phép ng i dùng có th phân tích, thi t k , t i u hóa h th ng c p n c. WaterGEMS có th v n hành trên các
ph n m m Micro Station, AutoCAD,…. Ng i dùng có th s d ng WaterGEMS đ
gi i quy t nh ng v n đ sau:
- Phân tích tính tốn th y l c theo th i gian c a h th ng phân ph i n c v i các đ i
t ng nh B m, B ch a, đ ng ng, ng n i, C ng, Kênh h ,Van…
- Th c hi n d báo mô ph ng th i gian kéo dài đ phân tích kh n ng ph n ng c a h th ng th y l c v i nh ng nhu c u cung và c p n c khác nhau.
- Phân tích l u l ng ch a cháy trong đi u ki n kh c nghi t c a h th ng.
- ng d ng ch c n ng qu n lỦ k ch B n, so sánh các tình hu ng khác nhau trong h th ng th y l c.
- Hi u ch nh mơ hình b ng tay v i cơng c Darwin Calibrator thông qua thu t toán di
truy n.
c bi t, ch y trên ng d ng c a các ph n m m khác nh MicroStation, AutoCAD và ArcGIS cho phép ng d ng h th ng thông tin đ a lỦ gi i quy t các v n đ th y l c m ng l i đ ng ng c p thoát n c.
WaterGEMS là ph n m m t t nh t hi n nay v mơ hình th y l c, tính tốn cho m ng l i c p n c v i các tính n ng tiêu bi u nh :
- C i t o m ng l i v i thu t toán Darwin Designer h tr ng i k s quy t đ nh gi i pháp, c i t om ng l i cân đ i gi a ràng bu c yêu c u và chi phí đ u t .
- Phát hi n rị r v i cơng c Darwin Calibrator, ng d ng thu t toán di truy n s giúp
phát hi n v trí rị r trên đ ng ng, giúp gi m th i gian, nhân l c tìm ki m trên m ng l i.
28
- V n hành van: T i u hóa cơ l p vùng s c b ng van, phân tích nh h ng áp su t, l ul ng khi đóng van trên tồn m ng l i, đánh giá gi m nhu c u tiêu th trên m ng l i khi đóng van. Gi i pháp DMA cho m ng.
- Qu n lỦ súc x đ ng ng: Xác đ nh các đ ng ng c n súc x theo đ nh k ho c x y ra s c . Phân tích các ch s yêu c u (v n t c, áp l c) trong quá trình súc x .
- Phân tích ch t l ng n c theo t ng ch tiêu trên toàn m ng l i thay đ i theo th i gian: Clo d , pH, TDS, Age, Tracing, THMs…
- Phát tri n m ng l i: Phân tích quy mơ m ng l i c n m r ng, nh h ng trên toàn m ng l i,cân đ i các ràng bu c v (áp su t, v n t c, l u l ng) v i chi phí đ u t . - Mơ ph ng theo th i gian th c (Real time): L y d li u t đ ng t SCADA server, và mô ph ng m ng l i theo th i gian th c
- Phân vùng áp l c và qu n lỦ vùng áp l c: Thi t l p vùng áp l c đ m b o áp l c trên khu v c có chênh cao l n trênm ng l i. Thay đ i biên vùng áp l c, áp l c cài đ t qua
van, đ đ t đ c áp l c yêu c u khi vùng áp l c không đ t áp su t, l u l ng yêu c u.
Côngăc ăcơnăch nhăm ngăl iăc păn că
ng v i các ph ng án cân ch nh thì ch ng trình yêu c u xác đ nh các y u t s cân ch nh và ph ng pháp s d ng. V i vi c cân ch nh h s nhám thì ch ng trình s u c u các nhóm ng s th c hi n cân ch nh và giá tr h s nhám t i đa và t i ti u trong tab Roughness. Các thông s c n nh p tr c khu cân ch nh mơ hình bao g m:
- ModelBuilder: t đ ng nh p các thông s m ng l i t d li u hi n có
- Trex: trích xu t cao trình nút t b n đ đ cao s DEM (GIS)
- LoadBuilder: tính tốn nhu c u dùng n c theo d li u GIS đ ng h tiêu th , ho c l
trình truy thu.
- Skelebrator: L c gi n hóa mơ hình, t ng hi u su t tính tốn th y l c.
- SCADA Connect: k t n i v i các tín hi u SCADA, dùng đ làm d li u cho cân ch nh
29 - Darwin Designer: t đ ng thi t k m ng l i c p n c v i các chi tiêu dong i dùng cung c p v i các m c tiêu chi phí cho tr c.
- Darwin Calibrator: T đ ng cân ch nh mơ hình v i các hình th c cân ch nh nh cân ch nh đ nhám, cân ch nh nhu c u dùng n c, khoanh vùng rị r .
Cơng c t i u hóa Darwin Calibrator c n nh p các thông s di truy n nh trong B ng
2.3. Thông th ng nên gi các giá tr mà phân m m đư m c đ nh s n.
B ng 2.3. Các thông s c n thi t trong công c Darwin Calibrator
Thôngăs Giáătr ụăngh a
Fitness Tolerance 0,001 Thi t l p đ chính xác đ hi u ch nh quá trình t i u hóa trong tính tốn
Maximum Trials 10000 S l n gi i l p th t i đa tr c khi d ng tính tốn
Non-Improvement Generations 100
Thi t l p s l ng t i đa các th h không c i thi n mà thu t toán x lỦ khơng c n tính tốn c i thi n đ thích nghi
Solution to Keep 5 S gi i pháp s gi l i đ đ a ra k tqu
Leakage Detection Penalty
Factor 50.000
H s ph t đ giúp tìm ra gi i pháp, t p trung vào các l i gi i kh thi, mà không vi ph m đi u ki n c a áp l cvà l u l ng
Maximum Era Number 6
Giá tr ki m soát s l ng c a cácvịng l p ngồi thu t toán di truy n s d ng (≥1). Giá tr càng l n thìth i gian tính tốn càng dài
Era Generation Number 150 S vịng tính tốn.
Population Size 50
Kích th c c a m i t h p trong 1 vịng tính tốn. Ph m vi cho phép c a ch ng trình n m trong 50 ÷ 500. Giá tr th ng dùng là 50 ÷ 150
30
Thôngăs Giáătr ụăngh a
Cut Probability 1.7% Xác xu t đ m t l i gi i s b chia thành 2 ph n. Giá tr 100% là t t c s b chia t ng ng v i th i gian tính tốn dài h n. Giá tr th ng dùng ≤ 10%. Splice Probability 90% Xác xu t mà 02 l i gi i b chia b i Cut Probability s n i l i. Giá tr th ng dùng 50% ÷ 90%
Mutation Probability 1.0% Xác su t đ t bi n. Giá tr th ng dùng ≤ 10%.
xu tăquyătrìnhăxácăđnh h s rị r trên MLCN
Ph ng pháp lu n nghiên c u
T các phân tích c a lu n v n cho th y nh ng v n đ c n ph i đ c gi i quy t khi c l ng h s dòng ch y rò r bao g m:
- Kho ng áp l c và l u l ng n c rò r trên MLCN.
- Mi n xác đ nh c a h s m rò r n và h s dòng ch y rò r k trong công th c (2.1). - c l ng h s dòng ch y rị r k t đó có th xây d ng ph ng trình l u l ng n c rò r cho MLCN c a khu v c nghiên c u.
Mơ hình nghiên c u
L u l ng n c qua các đi m b trên MLCN th c t đ c c l ng t ph ng trình quan h gi a l u l ng n c rò r Q và áp l c n c t i đi m rò r P, h s m n và h s l u l ng k.
31 Hình 2.13. Quy trình xác đ nh ph ng trình l u l ng n c rò r trên MLCN
Các b c xây d ng ph ng trình Q nh sau:
B c 1: Kh o sát các giá tr l u l ng và áp l c (P,Q) t i các đi m b trên MLCN. B c 2: Thi t l p logic m cho MLCN nghiên c u bao g m:
- Thi t t p m và mi n xác đ nh c a t p m .
- Xác đ nh lu t m gi a ngõ vào (P,Q) và ngõ ra (n,k).
B c 3: Nh p các giá tr kh o sát vào mơ hình HSM và ch y mơ hình. B c 4: Xu t k t qu mơ hình là h s n và k t ng ng v i t ng đi m b .
B c 5: Nh p k t qu n và k vào mơ hình thu l c c a MLCN và ch y mơ hình đ xác đ nh giá tr l u l ng n c rị r Q. Mơ hình này c n đ c hi u ch nh tr c khi đ a các thơng s n và k vào mơ hình, các b c ki m đ nh mơ hình nh sau:
32 - Thi t l p mơ hình th y l c MLCN khu v c nghiên c u.
- Kh o sát l y d li u t c m bi n áp l c và l u l ng trên MLCN.
- Hi u ch nh mơ hình b ng cơng c Darwin Calibration trong WaterGEMS. - So sánh k t qu mơ hình và s li u kh o sát, n u phù h p thì mơ hình có th s d ng đ mơ ph ng dịng ch y rị r , n u khơng phù h p thì thì ti p t c hi u ch nh cho đ n khi phù h p.
B c 6: So sánh k t qu mơ hình thu l c v i d li u l u l ng n c rò r đư kh o sát trên MLCN. N u k t qu đ a ra phù h p v i s li u th c t thì đ xu t h s
dòng ch yrị r k và ph ng trình l u l ng n c rò r cho MLCNđang nghiên c u. N u khơng phù h p thì đi u ch nh l i t p m và lu t m trong mơ hình