ISTITUTO UNIVERSITARIO DI ARCHITETTURA DI VENEZIAFacoltà di Pianificazione del Territorio

Master di Primo Livello in Sistemi Informativi Territoriali e Telerilevamento

Applicazioni Per Le Reti Di Distribuzione e Applicazioni Per Le Reti Di Distribuzione e

ComunicazioneComunicazione

Le Reti TecnologicheLe Reti Tecnologiche

Venezia aprile 2008

Ivan Tani

Ivan.tani@gruppohera.it, Recapito telefonico 348 36 64 600

AGENDATecniche di Rappresentazione: La struttura GRAFOTecniche di Rappresentazione: La struttura GRAFO

Aspetti legati alla rappresentazione geometrica e topologica

Tecniche di Ricerca/Inseguimento e segmentazione dinamica

Reti tecnologiche fluidodinamiche: caratteristiche tecniche e spReti tecnologiche fluidodinamiche: caratteristiche tecniche e specifiche ecifiche di rappresentazione di rappresentazione

Rete Acqua

Rete Fognaria/depurazioneRete Gas

Rete per trasporto di calore

Reti Tecnologiche NON a trasporto di fluidi: caratteristiche tecReti Tecnologiche NON a trasporto di fluidi: caratteristiche tecniche e niche e specifiche di rappresentazione (CENNI)specifiche di rappresentazione (CENNI)

Rete Elettrica

Rete Protezione Catodica

Rete Pubblica Illuminazione/Semaforia

Rete di Telecomunicazione

La Struttura Grafo

La struttura base per rappresentare una rete tecnologica è quella di un grafo ad archi e nodi

Il grafo deve essere connesso (privo quindi di qualsiasi soluzione di continuità, condizione necessaria per il sezionamento della rete, l’inseguimento partendo da una qualsiasi componente topologica)

La Struttura Grafo

Ogni Grafo NON orientato G(V,E) è dato dall’insieme generico di V nodi e E archi(V Vertex; E Edge )

A

Due Nodi sono Adiacenti se sono connessi da un Arco (es A e C)

CB

Due Archi sono Adiacenti se hanno un nodo in Comune

La Struttura Grafo

Un Grafo si dice CONNESSO se esiste almeno un cammino (percorso da un nodo all’altro) tra qualsiasi coppia di nodi

La rappresentazione delle reti necessita di GRAFI CONNESSI

2

3

Focus ON Inseguimento

From (X,Y) To (X,.Y)

PREV - NEXT54

1

La Struttura Grafo

Matrice di Adiacenza 23

54

1

Proprietà 1: la somma degli elementi di una generica riga r ci dice con quanti elementi è connesso il nodo della riga r

Proprietà 2: la matrice di adiacenza è simmetrica

La Struttura Grafo

Un Grafo si dice ORIENTATO quando gli archi possono essere percorsi in un solo senso

In un Grafo Orientato la Matrice di Adiacenza NON E’ SIMMETRICASi sceglie di solito la ‘lettura’ orizzontale

2

3

54

1

La Struttura Grafo

GRADO DI UN NODO

È il numero dei nodi ai quali è collegato un generico nodo j (con aste diverse)

Gradi in Figura

A = 3

B = 4

C = 1

D = 4

E = 2

F = 2

La Struttura Grafo

Cammino Euleriano

È un cammino sul Grafo G che passa per ogni arco una ed una sola volta

Esempi di applicazioni:

Problemi di trasporto (stabilire la rotta di un veicolo postale in modo da distribuire la posta in maniera efficiente)

Problemi di ispezioni di sistemi distribuiti (reti elettriche, …, telefoniche)

La Struttura Grafo

Ciclo Euleriano

È un Cammino Euleriano che torna al punto di partenza

Esempi di applicazioni:

Cicli di lettura per la componente metering (MRU)

E’ possibile nel nostro Grafo?

La Struttura Grafo

Cammino Hamiltoniano

Un Cammino Hamiltoniano è un percorso che passa per tutti i nodi del Grafo una sola volta

Circuito Hamiltoniano

E un Cammino Hamiltoniano chiuso

Esempi di applicazioni:

TSP Travelling Salesman’s Problem

Le Reti Tecnologiche Fluidodinamiche

Nelle reti fluidodinamiche

Il grafo deve essere connesso e orientato(coerentemente alle regole funzionali della rete)

Gli Archi rappreesentano le tratte (geometriaPolilinea)

I Nodi i pezzi speciali e le giunzioni (geometria Punto)

Rete Acqua

Un acquedotto è composto da:Componenti dell'Acquedotto Rappresentazione TopologicaOpere di Captazione Nodo del Grafo (Geometria : Punto)Condotte Adduttrici Asta del Grafo (Geometria: Linea)Serbatoi Nodo del Grafo (Geometria : Punto)Stazioni di Pompaggio Nodo del Grafo (Geometria : Punto)Torri Piezometriche Nodo del Grafo (Geometria : Punto)Rete Di Distribuzione Asta del Grafo (Geometria: Linea)Allaccio All'utenza Asta del Grafo (Geometria: Linea)

La componente più complessa è la Rete di Distribuzione: una rete di distribuzione ècostituita da un insieme di condotte che collegano punti (nodi) di immissione o erogazione

Le Reti di Distribuzione possono essere:

•Ramificate aperte (a connessione semplice): unico percorso dal serbatoio a qualsiasi nodo

•Chiuse (a connessione multipla): percorsi multipli da un nodo ad un altro nodo (Difficoltà per la realizzazione di algoritmi di “inseguimento”)

Controlli Sulla Qualità Delle AcqueI controlli obbligatori che il DPR 236/88 prevede sono di due tipi :1. controlli sanitari (effettuati dagli Enti Preposti quali ARPA, ASL, …)

2. controlli interni degli acquedotti (effettuati dall’Ente Gestore)

PDC

La localizzazione dei punti di prelievo è determinata nell’art. 11 DPR 236/88 ai

sensi del quale i controlli periodici vanno effettuati:

• alla sorgente, ai pozzi ed al punto di presa delle acque

• agli impianti di adduzione (pompe aspiranti, ecc.)

• nei serbatoi di accumulo

• alla rete di distribuzione (Il controllo andrà esteso quindi anche in alcuni punti significativi della tubatura, e comunque nei punti terminali della rete, per evidenziare eventuali deficienze della rete di distribuzione dell’acqua.)

Riflessione: Quali usi del GIS?

Perdite IdrichePerdite Idriche: Viene considerata accettabile una perdita del 15-20%

Per ottenere tale valore:

•Pressione piezometrica sul piano stradale inferiore a 70 m di colonna d’acqua

•Pressione piezometrica alla massima altezza dell’edificio non deve risultare inferiore a 10 m. di colonna d’acqua (nei periodi di massima richiesta) Alcuni Dati:

•Rubinetto che perde 90 gocce al minuto spreca 4.000 litri di acqua all’anno

•Un foro di 1 mm in una tubatura provoca 2.328 litri di perdita al giornoRiflessione:

Quali usi strategici del GIS?

Rete Fognaria

Con impianto di fognatura si intende il complesso di canalizzazioni, generalmente sotterranee, atte a raccogliere ed allontanare da insediamenti civili e/o produttivi le acque superficiali (meteoriche, di lavaggio, ecc.) e quelle reflue provenienti dalle attività umane in generale.

Acque Pluviali

Acque Reflue

Reti Miste Si SiReti Acque Nere No SiReti Acque Bianche Si No

Rete Fognaria

Nel SIT vengono rappresentate le canalizzazioni, così distinte

fogne: canalizzazioni elementari che raccolgono le acque provenienti da fognolidi allacciamento e/o da caditoie, convogliandole ai collettori;

collettori: canalizzazioni costituenti l'ossatura principale delle rete che raccolgono le acque provenienti dalle fogne e, allorché conveniente, quelle ad essi direttamente addotte da fognoli e/o caditoie.

emissario: canale che, partendo dal termine della rete, adduce le acque raccolte al recapito finale.

Emissario Collettori Fogne

Teleriscaldamento

Il teleriscaldamento è una forma di riscaldamento che consiste nella distribuzione, attraverso una rete di tubazioni isolate e interrate, di acqua calda (80-90 °C) o vapore proveniente da una centrale di produzione alle abitazioni e ritorno alla stessa centrale.

Le centrali di produzione possono sfruttare diversi combustibili per produrre il calore necessario.

Se oltre al calore viene prodotta energia elettrica si parla allora di cogenerazione

Rete TeleriscaldamentoClassificazione Reti Teleriscaldamento Tecnica Rappresentazione GIS

Sistemi Chiusi

Fluido vettore ricircolato nelle centrali

Tubazione di Mandata e

Tubazione Di Ritorno

Sistemi Aperti

L'acqua, dopo lo scambio di calore,viene espulsa

Solo Tubazione di Mandata

Rete Gas

Definizioni (da Delibera 168/04 dell’AEEG e da Decreto Ministeriale del 24 Novembre 1984).

Condotta: insieme di tubi, curve, raccordi, valvole ed altri pezzi speciali uniti tra loro per il trasporto e la distribuzione del gas naturale.

Diametro nominale (DN): designazione numerica comune a tutti gli elementi di una condotta. E' un numero arrotondato utilizzato ai fini di riferimento e che è collegato approssimativamente alle dimensioni di fabbricazione.

Pressione massima di esercizio: la pressione massima relativa, misurata in bar, alla quale può essere esercitato l'impianto.

Nucleo abitato: un fabbricato o un agglomerato di fabbricati la cui popolazione sia dell'ordine di 300 unità o superiore.

Rete Gas

Definizioni (da Delibera 168/04 dell’AEEG e da Decreto Ministeriale del 24 Novembre 1984).

Utenze: sia gli utilizzatori primari direttamente alimentati dalle condotte di trasporto e di distribuzione (aziende distributrici del gas, industrie, distributori del gas per uso autotrazione, ecc.), sia le utilizzazioni di tipo civile, quali cotture, acqua calda e riscaldamento, e di tipo commerciale, artigianale o industriale.

Gruppo di misura: E’ la parte dell’impianto di alimentazione del cliente finale che serve per l’intercettazione, per la misura del gas e per il collegamento all’impianto interno del cliente finale; è comprensivo di un eventuale correttore dei volumi misurati.

Rete Gas

Definizioni (da Delibera 168/04 dell’AEEG e da Decreto Ministeriale del 24 Novembre 1984).

Gruppo di riduzione: E’ il complesso costituito da regolatori di pressione, da apparecchi ausiliari, da tubazioni, da raccordi e pezzi speciali, aventi la funzione di ridurre la pressione del gas canalizzato da un valore di pressione in entrata variabile a un valore di pressione in uscita predeterminato, fisso o variabile.

Impianto di derivazione d’utenza: E’ il complesso di tubazioni con dispositivi ed elementi accessori che costituiscono le installazioni necessarie a fornire il gas al cliente finale; l’impianto di derivazione di utenza o allacciamento ha inizio dall’organo di presa (compreso) e si estende fino al gruppo di misura(escluso) e comprende l’eventuale gruppo di riduzione; in assenza del gruppo di misura, l’impianto di derivazione di utenza o allacciamento si estende fino all’organo di intercettazione terminale (incluso) della derivazione stessa.

Rete Gas

Definizioni (da Delibera 168/04 dell’AEEG e da Decreto Ministeriale del 24 Novembre 1984).

Impianto di Distribuzione: E’ una rete di gasdotti locali, integrati funzionalmente, per mezzo dei quali è descritta l’attività di distribuzione. L’Impianto di distribuzione è costituito dall’insieme dei punti di consegna e/o dei punti di interconnessione, dalla stessa rete, dai gruppi di riduzione e/o dai gruppi di riduzione finali, dagli impianti di derivazione d’utenza fino ai punti di riconsegna e di misura. L’Impianto di distribuzione è gestito da un unico distributore.

POD (“Point Of Delivery”): Punto di consegna; punto di identificazione univoco della fornitura (non influenzato dal cambio né del cliente, nédel contratto o del contatore).

Rete Gas

Definizioni (da Delibera 168/04 dell’AEEG e da Decreto Ministeriale del 24 Novembre 1984).

Rete: E’ l’insieme delle condotte in generale interrate, posate sia su suolo pubblico che privato e che, partendo dai punti di consegna e/o dai punti di interconnessione, consente la distribuzione del gas ai clienti. La rete non comprende gli impianti di derivazione d’utenza

Rete Gas

Una rete di distribuzione del gas è il complesso di tubazioni, accessori, impianti (prevalentemente interrati, o posati sul suolo pubblico o privato) necessari al trasporto del gas dal punto di prelievo (incluso) all’allacciamento con gli impianti di derivazione d’utenza (esclusi).

Classificazione Tubazioni Gas SiglaPressione in

bar SpecieTubazioni in Alta Pressione AP p > 12 1° e 2°Tubazioni in Media Pressione "C" MPC 5 < p <= 12 3°Tubazioni in Media Pressione "B" MPB 0,5 < p <= 5 4° e 5°Tubazioni in Media Pressione "A" MPA 0,04 < p < 5 6°Tubazioni in Bassa Pressione BP 0,04 <= p 7°

Il gruppo di riduzione e regolazione della pressione è l’apparecchiatura che viene inserita nella rete di distribuzione per ridurre e regolare la pressione del gas entro i limiti previsti dalle condizioni di distribuzione.

Cabina Di Decompressione di “Secondo Salto”

Cabina Di Decompressione di “Primo Salto” PODGasdotto A.P. Rete M.P. (B.P.) Rete B.P.

Rete Gas

L’impianto di derivazione d’utenza ( o stacco d’utenza) è la sezione del sistema distributivo che parte dalla tubazione stradale e termina al contatore (escluso).

E’ costituito essenzialmente da:

• Presa;

• Allacciamento interrato;

• Gruppo di riduzione d’utenza.

SCHEMA RETE - STACCO D’UTENZA

POD•Cabina di secondo

salto o Gruppo Di Riduzione D’Utenza

•

•Valvola•STACCO D’UTENZA

Il contatore è lo strumento di misurazione dei volumi di gas, munito di totalizzatore.

CABINA DI SECONDO SALTO

Reti Fluidi

ACQUA FOGNE GAS TELERISC Note

Tipo Tratta

Addutrice - Distributrice - Allacciamento

Bianca - Mista - Nera - Allacciamento

Alta Press. - Media Press. - Bassa Press. - Allacciamento

Mandata - Ritorno - Allacciamento

Lunghezza Proiezione m. CalcolataLunghezza m. RilevataMateriale FK su Tabella MaterialiDiametro mm.Sezione Solo per Sezioni Non CircolariAltezza sezione m. Solo per Sezioni Non CircolariPressione Nominale bar DM 24/11/84Specie 1,…, 7Proprietà FK su Tabella ProprietàTipo Fluido Metano - GPLImpianto AEEG Da AEEG 168/04 e da cartografiaATO da cartografiaComune (ISTAT) da cartografiaProtezione Catodica Possibile flagStato Servizio FK su Tabella Servizi

Esempio di informazioni da associare alle tratte di rete fluidi

Gas Leggero: densità rispetto all’aria inferiore a 0,8 (metano, idrogeno)

Stratifica verso l’alto

Gas Pesante: densità rispetto all’aria Maggiore a 0,8 (GPL, Acetilene)

Stratifica verso il basso

Reti Fluidi

Esempio di Tabella Materiali

FOGNE GAS ….Acciaio Pressione PressioneCemento Amianto Pressione PressioneCemento Centrifugato Pressione PressioneGhisa Sferoidale (o Grigia) Pressione PressioneGres Superfice Libera PressioneMuratura Superfice LiberaPiombo Pressione PressionePolietilene Pressione PressionePVC Superfice Libera PressioneRame Pressione Pressione

Le Reti Tecnologiche Non a Trasporto Fluidi

Per le restanti reti (Elettriche, Pubblica Illuminazione, Semaforia, TLC, Catodica) occorre in genere definire due diversi sistemi di rappresentazione

•Un grafo a rappresentare la componente edile (cavidotti, polifore,..)

•Una componente vettoriale Aste e Nodi rappresentare la connettività logica funzionaledegli elementi costituenti la rete medesima

Rete Elettrica

Dal punto di vista funzionale, una rete elettrica è suddivisa in:

Sottosistema di produzione (centrali elettriche,…., eoliche, geotermiche)

Sottosistema di trasmissione (rete linea primaria con tensione elevata 130-380 KV)

Sottosistema di distribuzione (rete per convogliamento dal Sistema di Trasmissione agli utilizzatori finali- Il processo avviene per fasi:

distribuzione AT >30 KV

distribuzione MT >1 e < 30 KV

distribuzione BT è l’ultima fase di consegne alle piccole utenze domestiche e industriali fino a 1000 V

Sottosistema degli utilizzatori (punti di consegna, impianti di utilizzaioine….. Illuminazione Pubblica,…., Semaforia)

Rete ElettricaIn sintesi, i principali componenti del Sistema Elettrico sono:

CENTRALI (Sottosistema di produzione)

LINEE

AAT (altissima tensione 380 KV) (Sottosistema di trasmissione)

AT (alta tensione da 132 a 220 KV) (Sottosistema di trasmissione)

A.T., M.T., B.T., (Sottosistema di distribuzione)

STAZIONI INTERCONNESSIONE

Cabine Primarie (AT – MT) (Sottosistema di trasmissione)

Cabine secondarie (MT – BT) (Sottosistema di distribuzione)

IMPIANTI DI UTILIZZAZIONE (Sottosistema di distribuzione)

Rete TLC

Dal punto di vista funzionale, una rete

TLC è strutturata

Sulla preesistente rete di accesso telefonica in rame (doppino telefonico) la ‘banda larga’ viene raggiunta attraverso tecnologie xDSL Digital SubScriber Lines(es. ADSL, HDSL- tecncihe per permettere trasmisisoni digitali alta velocità su doppini telefonici;

Su fibre ottiche

FTTH (Fiber To The Home) la fibra raggiunge l’unità abitativa dell’utente

FTTB (Fiber To The Building) la fibra raggiunge l’edificio (ultimo tratto realizzato con altre tecniche quali LAN, WLAN…)

FTTC (Fiber To The Cabinet) il cablaggio arriva nelle vicinanze

Su utilizzo di frequenze radio (Riflessione: quali usi del GIS in ambito Frequenze Radio?)

Illuminazione Pubblica e Semaforia

Dal punto di vista funzionale, una rete di P.I. è strutturata

Apparecchi di Illuminazione (sostegni, pali,.., lampade)

Linee di distribuzione e di alimentazione

Cavidotti (tubazioni di polietilene corrugato)

Dal punto di vista funzionale, una rete di Semaforia èstrutturata in modo molto simile alla P.I.

Apparecchi Semaforici (sostegni, pali , lampade…ma anche microprocessori)

Linee di distribuzione e di alimentazione

Cavidotti