UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2010 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC |
Texto Completo: | http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4756 |
Resumo: | COSTA, L.H.M. UtilizaÃÃo de um algoritmo genÃtico hÃbrido na operaÃÃo de sistemas de abastecimento de Ãgua com Ãnfase na eficiÃncia energÃtica. Fortaleza, 2010. 146 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do CearÃ, Fortaleza, 2010. Em geral, as regras operacionais dos Sistemas de Abastecimento de Ãgua (SAAs) visam à garantia da continuidade do abastecimento pÃblico, sem a consideraÃÃo da variaÃÃo da tarifa energÃtica ao longo do dia. Este fato ocasiona o aumento do custo energÃtico gerado pelos motores das bombas em funcionamento. Entretanto, alÃm da utilizaÃÃo eficiente da tarifa energÃtica, outros aspectos devem ser considerados na operaÃÃo de um SAA tais como, a gama de combinaÃÃes possÃveis de regras operacionais, a variaÃÃo da demanda hÃdrica e a manutenÃÃo dos nÃveis dos reservatÃrios e das pressÃes nos pontos de consumo dentro de seus limites prÃestabelecidos. Isto motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo fornecer ao operador condiÃÃes de operacionalidade nas estaÃÃes elevatÃrias do sistema de forma racional, nÃo dependendo somente de sua experiÃncia profissional. Desta forma, apresenta-se neste trabalho um modelo computacional de apoio à tomada de decisÃo com vistas à minimizaÃÃo dos gastos com energia elÃtrica. Para tanto, fundamenta-se na junÃÃo da tÃcnica dos Algoritmos GenÃticos (AGs) e do simulador hidrÃulico EPANET. O AG à responsÃvel pela busca de estratÃgias operacionais com custo energÃtico reduzido, enquanto que a avaliaÃÃo do desempenho hidrÃulico dessas estratÃgias à feita pelo EPANET. AlÃm disso, devido à alta aleatoriedade caracterÃstica dos AGs, foi incorporado ao mesmo um conjunto de algoritmos determinÃsticos visando tornar o processo o menos estocÃstico possÃvel. Com o acoplamento destes algoritmos ao AG padrÃo desenvolveu-se um Algoritmo GenÃtico HÃbrido (AGH). A metodologia proposta foi avaliada por meio de trÃs estudos de casos, sendo dois hipotÃticos e um real, localizado na cidade de OurÃm, em Portugal. Os resultados obtidos nos trÃs estudos de caso demonstram a superioridade do AGH em relaÃÃo ao AG padrÃo, tanto pelo encontro de melhores soluÃÃes, como na reduÃÃo considerÃvel do tempo computacional demandado para tal feito. Finalmente, espera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimizaÃÃo na operaÃÃo de SAAs em tempo real. |
id |
UFC_af16a2e61f8b895e6c5612910895bdf3 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:www.teses.ufc.br:3579 |
network_acronym_str |
UFC |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC |
spelling |
info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisUTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA2010-05-31Marco AurÃlio Holanda de Castro27958892187Horst Frischkorn14274434320John Kenedy de AraÃjo21027218334Mariano de Franca Alencar Neto77832884304http://lattes.cnpq.br/3538573584743629Cristiano das Neves Almeida97878111472http://lattes.cnpq.br/5858373824027435 61652989315http://lattes.cnpq.br/5710487391407826Luis Herinque MagalhÃes CostaUniversidade Federal do CearÃPrograma de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia CivilUFCBRalgoritmo genÃtico hÃbrido sistema de abastecimento de Ãgua eficiÃncia energÃtica.Recursos hÃdricosKeywords: hybrid genetic algorithm water supply system energy efficiency.ENGENHARIA HIDRAULICACOSTA, L.H.M. UtilizaÃÃo de um algoritmo genÃtico hÃbrido na operaÃÃo de sistemas de abastecimento de Ãgua com Ãnfase na eficiÃncia energÃtica. Fortaleza, 2010. 146 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do CearÃ, Fortaleza, 2010. Em geral, as regras operacionais dos Sistemas de Abastecimento de Ãgua (SAAs) visam à garantia da continuidade do abastecimento pÃblico, sem a consideraÃÃo da variaÃÃo da tarifa energÃtica ao longo do dia. Este fato ocasiona o aumento do custo energÃtico gerado pelos motores das bombas em funcionamento. Entretanto, alÃm da utilizaÃÃo eficiente da tarifa energÃtica, outros aspectos devem ser considerados na operaÃÃo de um SAA tais como, a gama de combinaÃÃes possÃveis de regras operacionais, a variaÃÃo da demanda hÃdrica e a manutenÃÃo dos nÃveis dos reservatÃrios e das pressÃes nos pontos de consumo dentro de seus limites prÃestabelecidos. Isto motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo fornecer ao operador condiÃÃes de operacionalidade nas estaÃÃes elevatÃrias do sistema de forma racional, nÃo dependendo somente de sua experiÃncia profissional. Desta forma, apresenta-se neste trabalho um modelo computacional de apoio à tomada de decisÃo com vistas à minimizaÃÃo dos gastos com energia elÃtrica. Para tanto, fundamenta-se na junÃÃo da tÃcnica dos Algoritmos GenÃticos (AGs) e do simulador hidrÃulico EPANET. O AG à responsÃvel pela busca de estratÃgias operacionais com custo energÃtico reduzido, enquanto que a avaliaÃÃo do desempenho hidrÃulico dessas estratÃgias à feita pelo EPANET. AlÃm disso, devido à alta aleatoriedade caracterÃstica dos AGs, foi incorporado ao mesmo um conjunto de algoritmos determinÃsticos visando tornar o processo o menos estocÃstico possÃvel. Com o acoplamento destes algoritmos ao AG padrÃo desenvolveu-se um Algoritmo GenÃtico HÃbrido (AGH). A metodologia proposta foi avaliada por meio de trÃs estudos de casos, sendo dois hipotÃticos e um real, localizado na cidade de OurÃm, em Portugal. Os resultados obtidos nos trÃs estudos de caso demonstram a superioridade do AGH em relaÃÃo ao AG padrÃo, tanto pelo encontro de melhores soluÃÃes, como na reduÃÃo considerÃvel do tempo computacional demandado para tal feito. Finalmente, espera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimizaÃÃo na operaÃÃo de SAAs em tempo real.COSTA, L.H.M. Use of hybrid genetic algorithm in the operation in water supply system considering energy efficiency. Fortaleza, 2010. 146 p. Thesis (Doctorate) - Federal University of CearÃ, Fortaleza, 2010. In general, operational rules applied to water distribution systems are created to assure continuity of the public water supply, without taking into account variations of the energy costs during a day. This causes an elevation of the energy costs due to the pumps. Furthermore besides rational use of energy by the pumps, there are other aspects which should be considered in order to achieve an optimized operation of a water transmission system, such as the daily variation of the water demand and the requirements regarded minimum and maximum water levels in the tanks and pressure requirements in the nodes of the water network. The objective of the present work is to develop a computer code which will determine on optimized operation rule for the system which will reach minimum costs of energy used by the pumps. The system is based in the use of Genetic Algorithms (GA) and the hydraulic network computer system EPANET. The GA for of the system is responsible for the search for rules of low energy costs and the hydraulic calculations are done by EPANET. Besides, one major innovation proposed by this research is the introduction of the Hybrid Genetic Algorithm which in order to reduce the stochastic standard aspect of the GA. The proposed methodology was applied to three study cases: two hypothetical and one real which was located in the city of the OurÃm, Portugal. The results of these three study cases clearly show the superiority of the hydrid GA over the standard GA. The hybrid GA not only obtained better solution but also took much less time to run. Finally, it is expected that the use of this methodology will lead to more real time applications.Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgicohttp://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4756application/pdfinfo:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCinstname:Universidade Federal do Cearáinstacron:UFC2019-01-21T11:17:48Zmail@mail.com - |
dc.title.pt.fl_str_mv |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
title |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
spellingShingle |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA Luis Herinque MagalhÃes Costa algoritmo genÃtico hÃbrido sistema de abastecimento de Ãgua eficiÃncia energÃtica. Recursos hÃdricos Keywords: hybrid genetic algorithm water supply system energy efficiency. ENGENHARIA HIDRAULICA |
title_short |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
title_full |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
title_fullStr |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
title_full_unstemmed |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
title_sort |
UTILIZAÃÃO DE UM ALGORITMO GENÃTICO HÃBRIDO NA OPERAÃÃO DE SISTEMAS DE ABASTECIMENTO DE ÃGUA COM ÃNFASE NA EFICIÃNCIA ENERGÃTICA |
author |
Luis Herinque MagalhÃes Costa |
author_facet |
Luis Herinque MagalhÃes Costa |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Marco AurÃlio Holanda de Castro |
dc.contributor.advisor1ID.fl_str_mv |
27958892187 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Horst Frischkorn |
dc.contributor.referee1ID.fl_str_mv |
14274434320 |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
John Kenedy de AraÃjo |
dc.contributor.referee2ID.fl_str_mv |
21027218334 |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Mariano de Franca Alencar Neto |
dc.contributor.referee3ID.fl_str_mv |
77832884304 |
dc.contributor.referee3Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/3538573584743629 |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
Cristiano das Neves Almeida |
dc.contributor.referee4ID.fl_str_mv |
97878111472 |
dc.contributor.referee4Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/5858373824027435 |
dc.contributor.authorID.fl_str_mv |
61652989315 |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/5710487391407826 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Luis Herinque MagalhÃes Costa |
contributor_str_mv |
Marco AurÃlio Holanda de Castro Horst Frischkorn John Kenedy de AraÃjo Mariano de Franca Alencar Neto Cristiano das Neves Almeida |
dc.subject.por.fl_str_mv |
algoritmo genÃtico hÃbrido sistema de abastecimento de Ãgua eficiÃncia energÃtica. Recursos hÃdricos |
topic |
algoritmo genÃtico hÃbrido sistema de abastecimento de Ãgua eficiÃncia energÃtica. Recursos hÃdricos Keywords: hybrid genetic algorithm water supply system energy efficiency. ENGENHARIA HIDRAULICA |
dc.subject.eng.fl_str_mv |
Keywords: hybrid genetic algorithm water supply system energy efficiency. |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
ENGENHARIA HIDRAULICA |
dc.description.sponsorship.fl_txt_mv |
Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico |
dc.description.abstract.por.fl_txt_mv |
COSTA, L.H.M. UtilizaÃÃo de um algoritmo genÃtico hÃbrido na operaÃÃo de sistemas de abastecimento de Ãgua com Ãnfase na eficiÃncia energÃtica. Fortaleza, 2010. 146 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do CearÃ, Fortaleza, 2010. Em geral, as regras operacionais dos Sistemas de Abastecimento de Ãgua (SAAs) visam à garantia da continuidade do abastecimento pÃblico, sem a consideraÃÃo da variaÃÃo da tarifa energÃtica ao longo do dia. Este fato ocasiona o aumento do custo energÃtico gerado pelos motores das bombas em funcionamento. Entretanto, alÃm da utilizaÃÃo eficiente da tarifa energÃtica, outros aspectos devem ser considerados na operaÃÃo de um SAA tais como, a gama de combinaÃÃes possÃveis de regras operacionais, a variaÃÃo da demanda hÃdrica e a manutenÃÃo dos nÃveis dos reservatÃrios e das pressÃes nos pontos de consumo dentro de seus limites prÃestabelecidos. Isto motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo fornecer ao operador condiÃÃes de operacionalidade nas estaÃÃes elevatÃrias do sistema de forma racional, nÃo dependendo somente de sua experiÃncia profissional. Desta forma, apresenta-se neste trabalho um modelo computacional de apoio à tomada de decisÃo com vistas à minimizaÃÃo dos gastos com energia elÃtrica. Para tanto, fundamenta-se na junÃÃo da tÃcnica dos Algoritmos GenÃticos (AGs) e do simulador hidrÃulico EPANET. O AG à responsÃvel pela busca de estratÃgias operacionais com custo energÃtico reduzido, enquanto que a avaliaÃÃo do desempenho hidrÃulico dessas estratÃgias à feita pelo EPANET. AlÃm disso, devido à alta aleatoriedade caracterÃstica dos AGs, foi incorporado ao mesmo um conjunto de algoritmos determinÃsticos visando tornar o processo o menos estocÃstico possÃvel. Com o acoplamento destes algoritmos ao AG padrÃo desenvolveu-se um Algoritmo GenÃtico HÃbrido (AGH). A metodologia proposta foi avaliada por meio de trÃs estudos de casos, sendo dois hipotÃticos e um real, localizado na cidade de OurÃm, em Portugal. Os resultados obtidos nos trÃs estudos de caso demonstram a superioridade do AGH em relaÃÃo ao AG padrÃo, tanto pelo encontro de melhores soluÃÃes, como na reduÃÃo considerÃvel do tempo computacional demandado para tal feito. Finalmente, espera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimizaÃÃo na operaÃÃo de SAAs em tempo real. |
dc.description.abstract.eng.fl_txt_mv |
COSTA, L.H.M. Use of hybrid genetic algorithm in the operation in water supply system considering energy efficiency. Fortaleza, 2010. 146 p. Thesis (Doctorate) - Federal University of CearÃ, Fortaleza, 2010. In general, operational rules applied to water distribution systems are created to assure continuity of the public water supply, without taking into account variations of the energy costs during a day. This causes an elevation of the energy costs due to the pumps. Furthermore besides rational use of energy by the pumps, there are other aspects which should be considered in order to achieve an optimized operation of a water transmission system, such as the daily variation of the water demand and the requirements regarded minimum and maximum water levels in the tanks and pressure requirements in the nodes of the water network. The objective of the present work is to develop a computer code which will determine on optimized operation rule for the system which will reach minimum costs of energy used by the pumps. The system is based in the use of Genetic Algorithms (GA) and the hydraulic network computer system EPANET. The GA for of the system is responsible for the search for rules of low energy costs and the hydraulic calculations are done by EPANET. Besides, one major innovation proposed by this research is the introduction of the Hybrid Genetic Algorithm which in order to reduce the stochastic standard aspect of the GA. The proposed methodology was applied to three study cases: two hypothetical and one real which was located in the city of the OurÃm, Portugal. The results of these three study cases clearly show the superiority of the hydrid GA over the standard GA. The hybrid GA not only obtained better solution but also took much less time to run. Finally, it is expected that the use of this methodology will lead to more real time applications. |
description |
COSTA, L.H.M. UtilizaÃÃo de um algoritmo genÃtico hÃbrido na operaÃÃo de sistemas de abastecimento de Ãgua com Ãnfase na eficiÃncia energÃtica. Fortaleza, 2010. 146 p. Tese (Doutorado) - Universidade Federal do CearÃ, Fortaleza, 2010. Em geral, as regras operacionais dos Sistemas de Abastecimento de Ãgua (SAAs) visam à garantia da continuidade do abastecimento pÃblico, sem a consideraÃÃo da variaÃÃo da tarifa energÃtica ao longo do dia. Este fato ocasiona o aumento do custo energÃtico gerado pelos motores das bombas em funcionamento. Entretanto, alÃm da utilizaÃÃo eficiente da tarifa energÃtica, outros aspectos devem ser considerados na operaÃÃo de um SAA tais como, a gama de combinaÃÃes possÃveis de regras operacionais, a variaÃÃo da demanda hÃdrica e a manutenÃÃo dos nÃveis dos reservatÃrios e das pressÃes nos pontos de consumo dentro de seus limites prÃestabelecidos. Isto motivou o desenvolvimento desta pesquisa, que tem como objetivo fornecer ao operador condiÃÃes de operacionalidade nas estaÃÃes elevatÃrias do sistema de forma racional, nÃo dependendo somente de sua experiÃncia profissional. Desta forma, apresenta-se neste trabalho um modelo computacional de apoio à tomada de decisÃo com vistas à minimizaÃÃo dos gastos com energia elÃtrica. Para tanto, fundamenta-se na junÃÃo da tÃcnica dos Algoritmos GenÃticos (AGs) e do simulador hidrÃulico EPANET. O AG à responsÃvel pela busca de estratÃgias operacionais com custo energÃtico reduzido, enquanto que a avaliaÃÃo do desempenho hidrÃulico dessas estratÃgias à feita pelo EPANET. AlÃm disso, devido à alta aleatoriedade caracterÃstica dos AGs, foi incorporado ao mesmo um conjunto de algoritmos determinÃsticos visando tornar o processo o menos estocÃstico possÃvel. Com o acoplamento destes algoritmos ao AG padrÃo desenvolveu-se um Algoritmo GenÃtico HÃbrido (AGH). A metodologia proposta foi avaliada por meio de trÃs estudos de casos, sendo dois hipotÃticos e um real, localizado na cidade de OurÃm, em Portugal. Os resultados obtidos nos trÃs estudos de caso demonstram a superioridade do AGH em relaÃÃo ao AG padrÃo, tanto pelo encontro de melhores soluÃÃes, como na reduÃÃo considerÃvel do tempo computacional demandado para tal feito. Finalmente, espera-se que o desenvolvimento dessa metodologia possa contribuir para o uso de modelos de otimizaÃÃo na operaÃÃo de SAAs em tempo real. |
publishDate |
2010 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2010-05-31 |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
format |
doctoralThesis |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4756 |
url |
http://www.teses.ufc.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=4756 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Cearà |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de PÃs-GraduaÃÃo em Engenharia Civil |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UFC |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
BR |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Cearà |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC instname:Universidade Federal do Ceará instacron:UFC |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFC |
instname_str |
Universidade Federal do Ceará |
instacron_str |
UFC |
institution |
UFC |
repository.name.fl_str_mv |
-
|
repository.mail.fl_str_mv |
mail@mail.com |
_version_ |
1643295139922182144 |