An Algorithm for Searching On-Off Valves to Isolate a Subsystem in a Water Distribution System

상수관망의 부분적 차폐를 위해 필요한 제수밸브 결정 알고리즘

Concerns related to protecting, identifying, and isolating of subsystems of a water distribution network have led to the realization of the increased importance of valves in the system. The most important purpose of valves in water distribution systems is to isolate subsystems due to breakage, maintenance activities, or contamination. A subsystem called segment is isolated by the closure of adjacent valves and an efficient algorithm should identify the adjacent valves to minimize the pipe failure impact. In this paper, an algorithm to identify adjacent valves to be closed to isolate a subsystem from the remainder of a network in case of a pipe failure is presented. An application to the water distribution system in Ottawa, Canada demonstrates the developed algorithm efficiently locates the adjacent valves for the isolation of a broken pipe.

상수관망의 유지보수와 파괴부분의 수리를 위해서 상수관망의 일부분을 차폐할 경우가 자주 발생한다. 상수관망의 노후화로 인하여 이와 같은 부분차폐의 필요성은 증대되고 있다. 상수관망의 부분적인 차폐는 설치된 제수밸브를 닫아야 한다. 그러나 상수관망에 설치된 제수밸브의 위치와 갯수를 미리 파악하여 대처하는 것이 추가적인 피해를 방지하는데 필수적이다. 본 연구에서는 차폐하고자하는 상수관망의 위치에 따라서 필요한 제수밸브를 결정하기 위하여 세가지 matrix에 기반을 둔 알고리즘을 개발하였다. 세가지 matrix는 상수관망의 network topology를 반영하는 node-arc matrix, 제수밸브의 위치정보를 담고 있는 valve location matrix, 그리고 제수밸브가 설치되지 않은 위치정보를 담고 있는 valve deficiency matrix로 구성된다. 개발된 제수밸브 결정 알고리즘을 캐나다 오타와시의 상수관망에 적용하여 이의 적용성과 효율성을 검증하였다.