BR112019000038B1 - Método, sistema de estimativa de fluxos de água nos limites de uma sub-rede de uma rede de distribuição de água e meio não transitório legível por computador - Google Patents

Abstract

a invenção se refere a um sistema para medir fluxos de água em uma sub-rede de uma rede de distribuição de água. o sistema compreende uma pluralidade de sensores, por exemplo sensores de pressão, na rede. o sistema compreende ainda links de comunicação entre o sensor e um dispositivo de computação, e um sistema de aquisição de medição. o dispositivo de computação é configurado para recuperar valores de medições, diretamente ou através do sistema de aquisição de medições; usar valores de medições para determinar valores de variáveis de controle de um modelo da rede de distribuição de água que minimize os valores de resíduo entre valores de medições e valores físicos preditos na rede; em seguida, usar o parâmetro do modelo com os referidos valores das variáveis de controle para calcular os fluxos de água nos limites da sub-rede. figura 3

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere ao gerenciamento de um sistema de distribuição de água. Mais especificamente, ela se refere à estimativa dos fluxos de água de entrada e de saída de uma sub-rede de um sistema de distribuição de água.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Um sistema de distribuição de água é feito principalmente de tubos entre uma ou mais colunas de água e consumidores, juntamente com dispositivos de controle, como válvulas e bombas. Tal sistema pode estar sujeito a inúmeras anomalias. Anomalias pertencem a uma pluralidade de tipos. Anomalias hidráulicas compreendem vazamentos, variação anormal de pressão, queda rápida do nível de água de um tanque de armazenamento, balanço de massa incoerente de armazenamento. As anomalias de operação definem um elemento no sistema que está em um estado incorreto, por exemplo, uma válvula em um estado de abertura diferente da armazenada no sistema de informação. Essas anomalias, especialmente vazamentos, podem reduzir drasticamente o desempenho do sistema de distribuição de água. Por exemplo, vazamentos nas tubulações e conexões de serviço são a causa da perda de uma parte significativa da água entre a coluna da água e os consumidores, e podem causar danos estruturais. A detecção e correção de anomalias em um sistema de distribuição de água é, portanto, uma preocupação permanente dos operadores de tais sistemas, a fim de mitigar o custo econômico da perda de água e danos. Além disso, a detecção de vazamentos em um sistema de distribuição de água é um objetivo-chave para limitar o consumo global de água e resíduos, que é de particular interesse em regiões sujeitas ao estresse hídrico, e em vista de promoção do desenvolvimento sustentável.

[0003] A estimativa do fluxo de água de entrada e de saída de uma sub-rede de um sistema de distribuição de água tem várias aplicações importantes para o gerenciamento de um sistema de distribuição de água. Ela é usada em vários níveis de decisão: no nível de avaliação e no nível estratégico, por exemplo, como um fator-chave para determinar a estratégia de renovação de ativos em uma base mensal ou anual; no nível de monitoramento, para acompanhar as condições hidráulicas, a demanda de água e o nível de perdas na rede, de forma semanal a mensal, e adaptar a gestão da rede; finalmente, no nível operacional (em base diária a semanal), ela é usada para organizar a operação da rede (detecção e reparo de vazamentos, atividades de manutenção, etc).

[0004] Uma solução direta para estimar os fluxos de entrada e de saída para uma sub-rede de uma rede de distribuição de água é fechar as válvulas para limitar fisicamente o número de tubos entre uma sub-rede e o resto da rede de distribuição de água a um nível muito baixo, possivelmente até um único tubo aberto, e medir o fluxo de água somente nos tubos abertos usando um dispositivo de medição de fluxo chamado de medidor de fluxo. Esta solução é usada, por exemplo, pelas chamadas Áreas Medidas por Distritos (DMA). O tamanho tradicional de um DMA geralmente varia de 500 a 4000 conexões de serviço. Esta solução tem vários inconvenientes. Entre outras desvantagens, é ela muito cara para ser implementada, devido ao número de válvulas e medidores de vazão para instalar / operar. Também é muito difícil modificar as sub-redes, porque isso requer válvulas operacionais fisicamente. Isso também reduz a qualidade da água devido à estagnação da água nos tubos fechados, aumenta o risco de interrupção de suprimentos e / ou o risco de bloqueio da válvula em caso de emergência e reduz a eficiência hidráulica da rede, especialmente em caso de alta demanda.

[0005] A patente SG193083 divulga um método para estimar os fluxos de entrada e de saída para diferentes sub-redes de uma rede de distribuição de água, sem a necessidade de operar as válvulas fisicamente. A solução divulgada pelo documento SG193083 conta com uma rede de distribuição de água organizada em torno de um tubo principal, com tubos secundários ao redor do tubo principal. Sensores remotos são colocados em locais diferentes do tubo principal e, quando uma queda de pressão é detectada entre dois sensores sucessivos, um possível vazamento é detectado, em um setor entre os dois sensores. Este método permite a detecção de vazamentos sem a necessidade de fechar válvulas na sub- rede. No entanto, o método divulgado no documento de patente SG193083 está limitado a uma topologia específica de redes, organizada em torno de um tubo principal. Assim, a única limitação possível de sub-redes corresponde a uma separação de sub-redes em torno do tubo principal.

[0006] Existem muitos casos de uso, em que pode ser útil calcular o fluxo de entrada e de saída para uma determinada sub-rede, por exemplo, em uma falha administrativa ou contratual, sem a necessidade de colocar e fechar fisicamente as válvulas. Nenhuma das soluções do estado da técnica é capaz de alcançar este resultado. De fato, soluções como DMA dependem de uma operação física de válvulas, enquanto a solução divulgada pelo documento de patente SG193083 é somente operacional se as sub-redes forem dispostas em torno de um tubo principal, tem um escopo de aplicação limitado.

[0007] Existe, portanto, a necessidade de um método para calcular com segurança os fluxos de entrada e de saída de qualquer sub-rede de um sistema de distribuição de água, sem a necessidade de colocar fisicamente medidores de vazão ou válvulas próximas nos arcos da sub-rede.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0008] Para este efeito, a invenção divulga um método para estimar, para uma rede de distribuição de água composta por uma rede de nós, uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água, compreendendo o referido método: modelo do sistema de distribuição de água com um conjunto de valores de variáveis de controle que caracterizam a rede e sua saída nos nós; usar sensores na rede de distribuição de água para obter observações de um subconjunto de variáveis de estado da rede de distribuição de água em referências de tempo sucessivas; determinar o conjunto de valores de variáveis de controle que minimizam diferenças entre previsão e observações do subconjunto de variáveis de estado, pela aplicação de um procedimento de otimização; cálculo, com base no conjunto determinado de valores de variáveis de controle, dita uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites da sub-rede, durante um período de tempo.

[0009] Vantajosamente, a rede de distribuição de água é modelada como um gráfico, e a sub-rede é definida como um subgráfico conectado do gráfico.

[0010] Vantajosamente, os sensores na rede adquirem medições pelo menos em relação à pressão da água em um subconjunto de nós da rede.

[0011] Vantajosamente, a sub-rede é predefinida, e os sensores das redes são colocados iterativamente para limitar, em cada iteração, a distância máxima e a pseudo- distância máxima entre qualquer sensor e qualquer nó.

[0012] Vantajosamente, o dito procedimento de otimização compreende um ajuste gradativo do conjunto de valores de variáveis de controle e um critério de fuga baseado em valores de resíduo das variáveis de estado.

[0013] Vantajosamente, o ajuste gradual das variáveis de controle compreende: A) alterar o conjunto de valores das variáveis de controle; B) utilizar o modelo hidráulico para calcular os valores previstos de um conjunto de variáveis de estado, caracterizando pelo menos a velocidade da água nos arcos e a pressão nos nós nas referências de tempo; C) calcular os valores de resíduo do conjunto de variáveis de estado como uma diferença entre os valores previstos e os valores observados nas referências de tempo; D) alterar o conjunto de valores das variáveis de controle e voltar à etapa B) se a diferença não satisfizer um critério de fuga.

[0014] Vantajosamente, o método compreende adicionalmente adicionar variáveis de controle no conjunto de variáveis de controle, e voltar à etapa B, se a dita diferença não satisfizer um critério de refinamento.

[0015] Vantajosamente, em que calcular valores de resíduo compreende calcular valores de um de uma função objetiva Bayesiana ou função de erro absoluto, e alterar o conjunto de valores de variáveis de controle é determinado por um método iterativo compreendendo calcular um de um gradiente ou um Hessian.

[0016] Vantajosamente, as variáveis de controle compreendem um ou mais perfis de consumo constantes ou baseados em tempo de usuários.

[0017] Vantajosamente, perfis de consumo de usuários são definidos para uma pluralidade de diferentes categorias de usuários.

[0018] Vantajosamente, as variáveis de controle compreendem ainda uma estimativa do coeficiente de perda de água na sub-rede.

[0019] Vantajosamente, as variáveis de controle compreendem ainda uma estimativa de um coeficiente de perda de água para pelo menos uma área, uma área compreendendo pelo menos um nó com base em uma distância ou uma pseudo distância aos sensores.

[0020] A invenção também divulga um sistema compreendendo uma rede de distribuição de água, o sistema adaptado para estimar uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água, compreendendo ainda: sensores de pelo menos um de pressão, taxa de fluxo ou nível de água dos tanques de água na rede de distribuição de água; um dispositivo de computação que compreende um processador; links de comunicação entre sensores e um dos dispositivos de computação ou um sistema de aquisição de medições; uma mídia de armazenamento; em que o dispositivo de computação é configurado para: recuperar um conjunto de valores de variáveis de controle que caracterizam a rede e sua saída nos nós a partir da mídia de armazenamento e usá-la para parametrizar um modelo hidráulico do sistema de distribuição de água; adquirir observações de um subconjunto de variáveis de estado da referida rede de distribuição de água, ditas observações tendo referências de tempo, seja: pelo uso de links de comunicação entre sensores e o dispositivo de computação, seja pela recuperação de observações no sistema de aquisição de medições; executar um método da invenção.

[0021] A invenção também divulga um produto de programa de computador, armazenado em um meio legível por computador não transitório, para estimar, para uma rede de distribuição de água, uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água, dito produto de programa de computador compreendendo instruções de código para executar um método da invenção.

[0022] A invenção provê uma estimativa confiável do fluxo de entrada e de saída de água para qualquer sub-rede de uma rede de distribuição de água, porque os fluxos de água são calculados com base em valores precisos de variáveis de controle de um modelo da rede.

[0023] O método é geral e não se restringe a uma topologia de rede ou esquema de distribuição específico, porque o cálculo dos valores das variáveis de controle de um modelo hidráulico da rede de distribuição de água torna o método aplicável para diferentes posições dos sensores na rede e naturezas de distribuição.

[0024] Ele pode ser usado para sistemas de distribuição alimentados por gravidade a partir de um tanque de armazenamento, por bombeamento, por uma combinação de uma ou mais de cada tipo de fonte, porque é possível modelar qualquer alimentação de água com um software de modelagem de rede de distribuição de água.

[0025] A invenção permite estimar fluxos de água de entrada e de saída de qualquer sub-rede da rede, sem impacto no comportamento da própria rede, pois calcular os valores das variáveis de controle de um modelo hidráulico da rede de distribuição de água permite estimar o fluxo de água em um arco da rede, sem necessidade de ter fisicamente um sensor de fluxo de água no arco, e sem válvulas de fechamento.

[0026] O método da invenção tem um custo computacional e de instrumentação limitado, devido ao uso de um gradiente e um Hessian, que limita o número de iterações necessárias para calcular valores precisos de variáveis de controle.

[0027] O método da invenção não requer qualquer modificação hidráulica da rede de distribuição de água. O método não requer limites físicos entre a sub-rede e a rede restante, porque uma estimativa do fluxo de água está disponível para cada arco da rede, e sub-redes para as quais o cálculo dos fluxos de água pode ser projetado livremente.

[0028] O método reduz o custo de operar uma rede de distribuição de água, porque não requer modificações físicas ou hidráulicas da rede, e porque é possível usá-la apenas com sensores de pressão, que têm um custo relativo menor do que os sensores de fluxo de água.

[0029] O método pode ser usado para estimar simultaneamente a entrada de duas ou mais sub-redes. Nesse caso, as sub- redes podem se sobrepor parcial ou totalmente, porque as estimativas do fluxo de água para um arco podem ser usadas para uma pluralidade de sub-redes conectadas ao referido arco.

[0030] O método da invenção permite detectar eficientemente e localizar previamente vazamentos em uma rede de distribuição de água, devido à correlação entre inconsistências entre fluxos de água de entrada e de saída e vazamentos na rede.

[0031] O método da invenção pode ser usado em qualquer topologia de uma rede de distribuição de água, e qualquer tipo de operação hidráulica (por exemplo, bombeamento, alimentação por gravidade, etc.) de uma rede de distribuição de água, porque as variáveis de controle do modelo hidráulico podem ser definidas para combinar o comportamento de qualquer rede.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0032] A invenção será melhor compreendida e as suas várias características e vantagens emergirão da seguinte descrição de um número de formas de concretização exemplificativas e das suas figuras anexas, nas quais: As figuras 1a e 1b apresentam dois exemplos de topologias de redes de distribuição de água no estado da técnica, respectivamente uma rede de distribuição de água fisicamente separada em sub-redes para estimar os fluxos de entrada e saída de água das sub-redes e uma rede de distribuição de água organizada em torno de uma tubo principal; A figura 2 exibe uma arquitetura de um sistema para implementar a invenção; A figura 3 exibe um método da invenção; A figura 4 apresenta um método para alterar os valores de variáveis de controle que caracterizam uma rede de distribuição de água em um certo número de formas de concretização da invenção.; As figuras 5a e 5b mostram duas separações diferentes de uma rede de distribuição de água em sub-redes, em diferentes formas de concretização da invenção.; As figuras 6a e 6b mostram os resultados de uma estimativa de fluxos entrada de sub-redes em uma forma de concretização da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[0033] Nesta especificação, a invenção será descrita por meio de exemplos relacionados à estimativa de séries de tempo de fluxo de entrada para sub-redes pré-definidas. No entanto, a invenção não se restringe a esses exemplos e pode ser aplicada à estimativa de fluxo de entrada de qualquer quebra de sub-redes em um sistema de distribuição de água.

[0034] As figuras 1a e 1b apresentam dois exemplos de topologias de redes de distribuição de água no estado da técnica, respectivamente uma rede de distribuição de água fisicamente separada em sub-redes para estimar os fluxos de entrada e de saída de água das sub-redes e uma rede de distribuição de água organizada em torno de um tubo principal.

[0035] A figura 1a apresenta um primeiro exemplo de topologia da rede de distribuição de água na técnica anterior, com uma análise de DMA de um sistema de distribuição em três subsistemas. A rede de distribuição de água 100a é fisicamente dividida em três sub-redes 110a, 111a e 112a. Os limites de cada subsistema com a parte restante da rede estão equipados com um medidor de fluxo 120a, 121a, 122a, 123a, 124a ou uma válvula fechada 130a, 131a, 132a. O fluxo de entrada de cada subsistema é computado a qualquer momento como a soma algébrica do fluxo medido pelos medidores de vazão localizados nos limites.

[0036] Como já destacado, esta solução tem várias desvantagens: é muito caro para implementar, por causa do número de válvulas e medidores de vazão para instalar / operar. Também é muito difícil modificar as sub-redes, porque isso requer válvulas operacionais fisicamente. Isso também reduz a qualidade da água devido à estagnação da água nos tubos fechados, aumenta o risco de interrupção de suprimentos e / ou o risco de bloqueio da válvula em caso de emergência e reduz a eficiência hidráulica da rede, especialmente em caso de alta demanda.

[0037] A figura 1b apresenta um segundo exemplo de topologia da rede de distribuição de água no estado da técnica, em que a rede de distribuição de água é organizada em torno de um tubo principal. Esta solução é, por exemplo, divulgada no documento de patente SG19308.

[0038] A rede de distribuição de água 100b é utilizada para fornecer água de um reservatório de serviço 110b. A água flui através de um tubo principal 120b, em torno do qual estão dispostos tubos secundários, por exemplo, tubos 121b, 122b, 123b e 124b. A água geralmente flui na direção 130b, nos tubos principais e tubos secundários. É possível, usando esta topologia de rede, definir sub-redes sucessivas no curso da água, por exemplo separadas pelas bordas virtuais 140b, 141b, 142b. Esta topologia específica de redes também permite calcular os fluxos de entrada e de saída das sub-redes sucessivas usando um número limitado de sensores, por exemplo os medidores de fluxo 150b, 151b, 152b, 153b, 154b, 155b, 156b, 157b, 158b, 159b , 160b, 161b e 162b e sem válvulas de fechamento.

[0039] O método descrito no documento de patente SG19308 permite estimar os fluxos de entrada e de saída para diferentes sub-redes de uma rede de distribuição de água, sem a necessidade de operar as válvulas fisicamente. No entanto, ele é restrito à rede com uma topologia como a rede 100b, que é organizada em torno de um tubo principal 120b. Ele é , portanto, aplicável a poucas redes de distribuição de água, especificamente projetadas para o uso deste método.

[0040] A figura 2 exibe uma arquitetura de um sistema para implementar a invenção.

[0041] A figura 2 mostra um sistema 200 para estimar, para uma rede de distribuição de água 210, uma ou mais taxas de vazão de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água.

[0042] O sistema 200 compreende sensores 220, 221 na rede compreendendo pelo menos um sensor de pressão, pelo menos um sensor de taxa de fluxo, ou pelo menos um sensor de nível de água de tanques de água. Sensores de pressão apresentam a vantagem de ter um custo relativamente menor. Sensores de níveis de água dos tanques de água têm a vantagem de realizar medições muito precisas. De modo mais geral, qualquer sensor adequado pode ser usado. O sistema 200 compreende ainda um dispositivo de computação 230 que compreende um processador 231, e links de comunicação 250 e 251 entre sensores e um dispositivo de computação e um sistema de aquisição de medição, por exemplo uma plataforma SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition). Em um número para formas de concretização da invenção, os links de comunicação 250, 251 são um link de rádio para um receptor 252. Muitas outras implementações dos links de comunicação são possíveis. Por exemplo, os sensores 220, 221 podem enviar valores para um concentrador, que é conectado por um link de rádio ou um link de telefone celular para um modem no dispositivo de computação. Algumas partes do link de comunicação podem ser formadas por conexão por cabo, etc. Um versado na técnica pode definir, sem esforço, os links de comunicação relevantes em qualquer caso, por exemplo, pela seleção de um dos links de comunicação que são bem conhecidos no campo de gerenciamento do sistema de distribuição de água. Por exemplo, as medições podem ser coletadas usando uma plataforma SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition).

[0043] O sistema 200 compreende ainda uma mídia de armazenamento 240. No exemplo descrito na figura, a mídia de armazenamento está localizada dentro do dispositivo de computação. Em outras formas de concretização da invenção, a mídia de armazenamento pode estar localizada fora do dispositivo de computação. Por exemplo, ela pode ser um disco rígido compartilhado ou um banco de dados remoto, acessado por meio de solicitações do dispositivo de computação. No exemplo representado na figura 2, a mídia de armazenamento compreende configurações de parâmetro 241, um banco de dados de medição 242 e um banco de dados de modelo 243. As configurações de parâmetro 241 compreendem todos os parâmetros necessários para executar e parametrizar a invenção. O banco de dados de medição 242 é usado para armazenar medições dos sensores 220, 221. As medições incluem, notavelmente, valores de parâmetros físicos e um registro de data e hora com a data / hora das medições. O banco de dados de modelo 243 compreende um modelo da rede de distribuição de água 210. O modelo compreende variáveis de controle, que definem o comportamento do modelo. Estas variáveis de controlo podem compreender variáveis tais como o comprimento ou aspereza dos tubos, emitidas por exemplo a partir de um SIG (Sistema de Informação Geográfica), e previsões de consumos de água de usuários, emitidas por exemplo a partir de um sistema de informação ao cliente ou um sistema de leitura automática de medidor. A mídia de armazenamento 240 pode, por exemplo, ser uma unidade de disco rígido, uma unidade de estado sólido, uma memória Flash ou qualquer outro tipo de armazenamento conhecido. Em formas de concretização alternativas, as configurações de parâmetros 241, o banco de dados de medições 242 e / ou o banco de dados de modelo 243 podem ser armazenadas em diferentes mídias de armazenamento, dentro ou fora do dispositivo de computação.

[0044] O dispositivo de computação 230 é configurado para recuperar um conjunto de valores de variáveis de controle que caracterizam a rede e sua saída nos nós a partir da mídia de armazenamento e usá-la para parametrizar um modelo hidráulico do sistema de distribuição de água, por exemplo do banco de dados de modelo. Ele é ainda configurado para adquirir observações de um subconjunto de variáveis de estado da referida rede de distribuição de água, tendo as referidas observações referências de tempo. Isso pode ser feito usando diretamente as conexões de comunicação entre os sensores e o dispositivo de computação. Em concretizações preferidas, isto é feito indiretamente pela leitura de valores na base de dados de medição 242, sendo as medições, por exemplo, coletadas por uma plataforma SCADA. O dispositivo de computação 230 está ainda configurado para executar um método da invenção para calcular os fluxos de água nos limites da sub-rede, por exemplo o método 300.

[0045] Em um número de formas de concretização da invenção, o processador 231 é configurado, ao carregar um primeiro conjunto de instruções 232, para executar um ajuste gradual de variáveis de controle, a fim de diminuir os valores de resíduo entre previsões e observações de variáveis de estado da rede, usando valores de ambas as configurações de parâmetro 241, banco de dados de medições 242 e banco de dados de modelo 243. Para tanto, o processador 231 é ainda configurado, ao carregar um segundo conjunto de instruções 233, para prever valores de variáveis de estado e identificar possíveis alterações das variáveis de controle a fim de reduzir os valores de resíduo das variáveis de estado. O processador 231 é ainda configurado, ao carregar um terceiro conjunto de instruções 234, para calcular os fluxos de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água 210, utilizando o conjunto previamente modificado de valores de variáveis de controle.

[0046] A arquitetura funcional 200 é provida apenas por meio de exemplos não limitativos, e um versado na técnica pode facilmente identificar outras arquiteturas possíveis. Por exemplo, a arquitetura pode compreender unidades de entrada / saída 260 do dispositivo de computação, por exemplo, uma tela, um teclado e / ou um roteador.

[0047] A figura 3 exibe um método da invenção.

[0048] O método 300 é um método para estimar, para uma rede de distribuição de água composta por uma rede de nós, uma ou mais taxas de vazão de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água.

[0049] Na invenção, a rede pode ser modelada como um gráfico, e a sub-rede pode ser um subgráfico conectado do gráfico. A sub-rede está conectada ao resto da rede por um conjunto finito de arcos. De acordo com várias formas de concretização da invenção, a sub-rede pode ser predefinida, por exemplo, para coincidir com limites administrativos, ou pode ser definida para uma finalidade específica, por exemplo, para determinar a presença ou ausência de um vazamento em uma localização em que um vazamento é suspeito.

[0050] O método 300 compreende uma primeira etapa 320 para definir parâmetros de um modelo hidráulico 311 usando um conjunto de variáveis de controle 310. A natureza do modelo hidráulico e as variáveis de controle foram apresentadas em relação à figura 1. O modelo hidráulico pode ser configurado com variáveis de controle, caracterizando a estrutura da rede e variáveis de controle, caracterizando uma previsão das entradas e de saídas da rede nos nós ao longo de um conjunto de referências de tempo, notadamente uma previsão de consumo de água na rede.

[0051] Em uma forma de concretização preferida, os valores das variáveis de controle relacionadas com a estrutura da rede (por exemplo, o diâmetro e rugosidade dos tubos, características dos equipamentos, etc.) foram calibrados após a criação do modelo hidráulico. De fato, os valores teóricos definidos durante a modelagem da rede nem sempre correspondem aos valores reais. A fim de obter valores mais precisos de variáveis de controle relacionadas à estrutura da rede, uma etapa de calibração pode consistir no ajuste dos valores dessas variáveis de controle, a fim de fornecer a melhor previsão do comportamento da rede. Normalmente, esse ajuste pode consistir em: - executar observações das entradas, saídas e um subconjunto das variáveis de estado da rede por um certo período; - configurar o modelo hidráulico da rede com valores das variáveis de controle relacionadas às entradas, saídas e estrutura da rede; - calcular os valores previstos das variáveis de estado da rede de acordo com o modelo hidráulico; - calcular uma diferença entre os valores observados e previstos das variáveis de estado da rede e modificar os valores das variáveis de controle da rede usando um algoritmo de otimização para minimizar a distância entre os valores observados e preditos das variáveis de estado da rede.

[0052] Por outro lado, as variáveis de controle relacionadas à entrada e saída da rede podem ser obtidas, por exemplo, usando observações das entradas e saídas passadas. Por exemplo, os valores de variáveis de controle que caracterizam o consumo de água em diferentes nós podem ser calculados usando dados medidos históricos do consumo de água.

[0053] As variáveis de controle representativas da saída da rede de distribuição de água nos nós também podem ser modeladas usando perfis de consumo constantes baseados em tempo. Para ter uma boa aproximação dos perfis reais de consumo dos usuários, os perfis de consumo podem ser definidos para uma pluralidade de diferentes categorias de usuários. Por exemplo, uma categoria de usuário doméstico pode ser definida, com picos de consumo de manhã e à noite. Também é possível definir categorias não domésticas de usuários, tais como categoria profissional, categoria do produtor, categoria industrial, etc. Um grande número de categorias diferentes pode ser definido, a fim de obter a classificação mais relevante dos usuários.

[0054] Os perfis de consumo podem ser definidos usando uma comparação de parâmetros de um perfil com medição, por exemplo, usando telemetria ou leitura automática de medidores (AMR). Em uma forma de concretização da invenção, os perfis de consumo são definidos por coeficientes cronometrados de consumo de água. De acordo com várias formas de concretização da invenção, os perfis de consumo podem ser definidos a um nível diferente, por exemplo para cada área, para cada tipo de consumidor, ou uma combinação dos mesmos. Geralmente, os perfis de consumo com um maior número de graus de liberdade (por área + por tipos de usuários + outros critérios relevantes) fornecem uma estimativa mais precisa do consumo de água, mas requerem um número maior de sensores para serem adequadamente definidos.

[0055] Em um certo número de formas de concretização da invenção, as variáveis de controle compreendem ainda uma estimativa dos coeficientes de perda de água, por exemplo, em uma entidade, em uma sub-rede ou na rede como um todo. Coeficientes de perda de água permitem a ponderação global das perdas das entidades. Os coeficientes de perda de água também podem ser definidos com um coeficiente de perda de água para diferentes áreas, sendo as áreas definidas associando cada ponto da rede ao sensor de pressão localizado no menor caminho (distância mais próxima ao longo dos tubos). As áreas também podem ser definidas usando uma pseudo distância aos sensores, o que significa que em vez de usar o comprimento do tubo a pseudo-distância faz uso de outra característica positiva associada a cada link, tal como resistência hidráulica média, perda absoluta de carga, densidade de demanda ou uma combinação ponderada de dois ou mais deles.

[0056] O método 300 compreende ainda uma etapa 330 de utilizar sensores para adquirir observações de um subconjunto de variáveis de estado, tendo as referidas observações referências de tempo de observação. Uma variável de estado é um valor temporizado de um parâmetro físico em uma entidade da rede. As variáveis de estado geralmente estão relacionadas a valores físicos em um nó da rede (por exemplo, pressão ou concentração de cloro em um nó da rede). Elas também podem se relacionar com valores físicos em um arco da rede, por exemplo, a velocidade da água em um tubo. Partes de métodos do estado da técnica e a invenção se baseiam em uma comparação de observações e previsões de variáveis de estado. Observações de variáveis de estado só são possíveis se um sensor adequado estiver presente. Por exemplo, uma observação de pressão em um nó da rede pode ser realizada somente se um sensor de pressão estiver presente neste nó. Por outro lado, é possível calcular valores preditos de variáveis de estado em nós ou outras entidades que não estão equipadas com sensores, usando um modelo hidráulico. As referências de tempo de observações estão associadas a cada sensor, que é capaz de produzir medições em diferentes tempos / taxas. De acordo com várias formas de concretização da invenção, as referências de tempo de observações de cada sensor podem ser sincronizadas, ou cada sensor pode ter suas próprias referências de tempo. Em ambos os casos, a execução das próximas etapas do método da invenção será a mesma.

[0057] Um sistema de distribuição de água é tipicamente equipado com sensores, que medem parâmetros físicos como velocidade, vazão, pressão, etc. nos nós ou nos arcos da rede, sendo que os parâmetros físicos em um nó ou arco são variáveis de estado da rede. Por razões práticas de custo, manutenção e facilidade de operação, nem todos os nós e arcos são equipados com sensores, e aqueles equipados com sensores geralmente não são equipados com um sensor para cada parâmetro físico. O número e distribuição de sensores podem ser escolhidos de acordo com a definição de setores do sistema de distribuição de água. A aquisição de observações pode ser realizada remotamente. Por exemplo, os sensores que são implantados ao longo da rede podem enviar os valores das variáveis de estado para uma plataforma remota através de vários meios de telecomunicação, geralmente conexões sem fio.

[0058] Os valores das variáveis de estado variam ao longo do tempo, cada valor tem uma referência de tempo que representa a hora em que o valor foi medido. Em uma forma de concretização da invenção, os valores das variáveis de estado são adquiridos utilizando um período de tempo predefinido e enviados regularmente, possivelmente mas não necessariamente, utilizando outro período de tempo. Por exemplo, os valores das variáveis de estado para os quais um sensor está presente podem ser adquiridos e enviados a cada dois minutos, 5 minutos, 15 minutos ou a cada hora a cada 24 horas. Em uma forma de concretização preferida da invenção, os sensores são sincronizados para adquirir medições simultaneamente. Isso permite que a plataforma remota adquira observações dos valores do subconjunto de variáveis de estado para as quais um sensor está disponível em cada referência de tempo. Os valores podem ser enviados imediatamente após serem medidos. Eles também podem ser armazenados localmente no nível do dispositivo de transmissão e, em seguida, enviados em intervalos regulares, por exemplo, enviando todos os valores que foram capturados durante 15 minutos, 1 hora ou qualquer outro intervalo.

[0059] Em um certo número de formas de concretização da invenção, a rede de distribuição de água está equipada com sensores de pressão. A rede também pode ser equipada com outros sensores, por exemplo, sensores de vazão de água em certos tubos. Em algumas formas de concretização, os sensores são colocados na rede independentemente da sub- rede. Por exemplo, os sensores podem ser colocados da forma mais homogênea possível na rede, na proximidade dos tubos com a maior vazão de água ou nos nós com o acesso mais fácil possível. Em uma forma de concretização do método de acordo com a invenção, os sensores são colocados iterativamente de modo a limitar, em cada iteração, a distância máxima ou a pseudo-distância entre um sensor e um nó. Por exemplo, os sensores podem ser colocados usando as seguintes etapas: primeiro inicializar um primeiro conjunto de sensores, por exemplo, um conjunto de sensores de pressão em cada tanque de água ou ponto de entrada da rede. Em seguida, em cada iteração, descubrir o nó com a maior distância ou pseudo-distância de qualquer sensor e colocar um sensor nesse nó, até que um critério de parada seja atendido. Em uma forma de concretização da invenção, o critério de parada é um número máximo de sensores. Esta forma de concretização permite, para um determinado número de sensores, limitar a distância máxima entre qualquer nó e qualquer sensor. Em outra forma de concretização da invenção, o critério de parada é um limite de distância máxima ou pseudo distância entre qualquer nó e qualquer sensor: sensores são adicionados iterativamente até que a distância máxima entre qualquer nó e qualquer sensor esteja abaixo do limite. Esta forma de concretização permite ter o menor número possível de sensores, a fim de que cada nó seja a rede que tem um sensor a uma distância ou pseudo-distância dentro ou abaixo do limite. Em outras formas de concretização, os sensores são colocados de acordo com a sub-rede. Por exemplo, os sensores podem ser colocados de modo a permitir um cálculo de dita uma ou mais taxas de vazão de água nos limites da sub-rede com um erro abaixo de um limite predefinido.

[0060] O método 300 compreende ainda uma terceira etapa 340 de determinar o conjunto de valores de variáveis de controle que minimizam diferenças entre previsão e observações do subconjunto de variáveis de estado aplicando um método de otimização.

[0061] Esta etapa consiste em determinar valores de variáveis de controle, que fornecem uma descrição confiável da rede de distribuição de água, o que resulta em baixas diferenças entre predições e observações de variáveis de estado. De acordo com várias formas de concretização da invenção, as variáveis de estado para as quais as diferenças, que são também denominadas valores de resíduo, são calculadas pertencem a um ou mais tipos. Por exemplo, a etapa 340 pode minimizar os valores de resíduo de pressão, mas também o fluxo de água. Valores de resíduo podem ser calculados para todos os sensores disponíveis, a fim de obter a melhor modelagem global da rede, ou para todos os sensores dentro da sub-rede, a fim de obter o resultado mais confiável, dentro da sub-rede.

[0062] A etapa 340 pode ser realizada usando diferentes métodos. Por exemplo, valores de variáveis de controle podem ser calculados usando um algoritmo evolutivo ou genético. Esses algoritmos fornecem um cálculo muito confiável dos valores das variáveis de controle, mas requerem uma enorme quantidade de recursos de processamento a serem executados, na ordem de dez mil a cem mil simulações hidráulicas. Em outras formas de concretização da invenção, o método de otimização compreende um ajuste em etapas do conjunto de valores de variáveis de controle e um critério de fuga baseado em valores de resíduo das variáveis de estado. Isso permite obter bons valores de variáveis de controle, a um custo de computação na ordem de dez a vinte vezes o custo de computação de uma única simulação hidráulica. Um exemplo de tal método é fornecido, com referência à figura 4.

[0063] O método 300 compreende ainda uma quarta etapa 350 de calcular, com base no conjunto determinado de valores de variáveis de controle, dita uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites da sub-rede, durante um período de tempo.

[0064] Em um certo número de formas de concretização da invenção, a etapa 350 de cálculo, baseado no conjunto determinado de valores de variáveis de controlo, de dita uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites da sub-rede, durante um período de tempo, consiste em usar uma estado inicial da rede, e o valor das variáveis de controle, para calcular, por um período de tempo, as variáveis de estado da rede que compreendem a pressão e os fluxos de água. Então a água que circula nos limites da rede, pode ser somada, pelo período de tempo.

[0065] Como explicado anteriormente, esse cálculo pode ser usado em várias aplicações. Ela é usada em vários níveis de decisão: no nível de avaliação e no nível estratégico, por exemplo, como um fator-chave para determinar a estratégia de renovação de ativos em uma base mensal ou anual; no nível de monitoramento, para acompanhar as condições hidráulicas, a demanda de água e o nível de perdas na rede, de forma semanal a mensal, e adaptar a gestão da rede; finalmente, no nível operacional (em base diária a semanal), ela é usada para organizar a operação da rede (detecção e reparo de vazamentos, atividades de manutenção, etc).

[0066] A figura 4 apresenta um método para alterar os valores de variáveis de controle que caracterizam uma rede de distribuição de água em um certo número de formas de concretização da invenção.

[0067] Em um certo número de formas de concretização da invenção, este método é utilizado na etapa 340 e compreende uma etapa 410 de definição das entidades e variáveis de controle para modificar. Em um número de concretizações da invenção, as variáveis de controle a serem modificadas são variáveis de controle representativas do consumo de água e da perda de água, por exemplo, coeficientes de tempo dos tipos de demanda descritos no modelo hidráulico e os coeficientes de perda de água por área. Em outras formas de concretização da invenção, variáveis adicionais de controle poderão ser usadas. Por exemplo, variáveis de controle representativas do estado das válvulas podem ser modificadas. Isso pode ser útil, por exemplo, se uma mudança de estado de algumas válvulas não tiver sido transmitida com sucesso. Assim, o método seria capaz de modificar o estado de uma ou mais válvulas para ter um modelo mais preciso da rede de distribuição de água.

[0068] Em um certo número de formas de concretização da invenção, a etapa 340 compreende ainda uma etapa 420 de utilização do modelo hidráulico para calcular valores previstos de um conjunto de entidades de caracterização de variáveis de estado, pelo menos velocidade nos arcos e pressão nos nós no momento da simulação. Esta etapa consiste em calcular um valor previsto de variáveis de estado da entidade (rede, seus subconjuntos, ..), no momento das referências de tempo de simulação. As referências de tempo de simulação podem ser escolhidas pelo usuário independentemente das referências de tempo de observações. Por exemplo, as referências de tempo de simulação podem ser separadas por um intervalo predefinido e constante (ou seja, os valores previstos são calculados a cada 1 minuto, 5 minutos ou qualquer outra duração) e não são necessariamente sincronizados com as referências de tempo de observações. Os métodos para a utilização de um modelo hidráulico para calcular os valores previstos das variáveis de estado de uma rede hidráulica são bem conhecidos pelos versados na técnica de engenharia de sistemas de água. Eles normalmente consistem em, a partir do estado do tanque em uma referência de tempo e dos valores das variáveis de controle, usar a lei física da hidráulica para computar valores de todas as variáveis de estado na mesma referência de tempo e, em seguida, calcular valores do estado do tanque na próxima referência de tempo. É então possível calcular valores preditos das variáveis de estado em todas as referências de tempo, começando pelos valores iniciais das variáveis de estado e valores das variáveis de controle. Os métodos para calcular valores preditos de variáveis de estado em uma referência de tempo são notavelmente divulgados por O. Piller, “Modeling the behavior of a network - Hydraulic analysis and sampling procedures for parameter estimation”. Tese de PhD em Matemática Aplicada do campo da Mathematics and Computer Science Doctoral School, na Universidade de Bordeaux (PRES), 1995, 288 pages, Talence, França.

[0069] O método compreende ainda uma etapa 430 de computar valores de resíduo do subconjunto das variáveis de estado como uma diferença entre predições e observações na referências de tempo de simulação. No caso das referências de tempo de simulação e as referências de tempo de observações não serem idênticas, os valores de observações podem ser calculados nas referências de tempo de simulação, por exemplo, construindo uma função contínua de cada observação na primeira referência e através da seleção de valores nas referências de tempo de simulação desejadas. Tal função contínua pode ser construída de várias maneiras. Ela pode, por exemplo, ser construída usando uma função de interpolação ou uma função de regularização. Diversas funções são adaptadas aqui, por exemplo, uma função de convolução do kernel da Gaussiana. Esta etapa consiste em calcular as diferenças entre os valores previstos e observados das variáveis de estado, para as variáveis de estado para as quais as observações estão disponíveis. As observações das variáveis de estado podem ser observações brutas ou observações pré-processadas. Valores observados de variáveis de estado podem, por exemplo, ser pré- processados por suavização, imputação de dados omissos, etc. para limpar o sinal. Nos casos em que o sistema é corretamente modelado e calibrado, e as entradas e saídas da rede são corretamente definidas, então, se não houver anomalia real, as observações e previsões das variáveis de estado estarão muito próximas e os valores de resíduo estarão muito próximos aos valores de resíduo na calibração do modelo. Inversamente, os valores de resíduo podem ser importantes, isto é, ocorre uma anomalia, como por exemplo quando um consumo espacial de água está incorreto. Uma função objetiva é usada para computar a importância dos valores de resíduo. A importância do valor de resíduo pode, por exemplo, ser calculada como uma norma ponderada, ou uma média ponderada do valor absoluto de cada valor de resíduo. Os pesos associados às diferentes observações / resíduos podem ser definidos de acordo com a natureza da observação (fluxo, pressão ..), a marca e a precisão do sensor, a hora do dia, a variância empírica da medição. Mais geralmente, o peso pode ser definido automaticamente, ou definido por um usuário, de acordo com uma indicação de confiança da medição. A função objetivo pode ser, por exemplo, uma função pelo menos quadrada, ou uma função objetiva bayesiana.

[0070] O método 340 compreende ainda uma etapa 440 de verificar se os valores de resíduo satisfazem um critério de fuga. Esta etapa consiste em verificar se os valores de resíduo das variáveis de estado são pequenos o suficiente para considerar que os valores das variáveis de controle descrevem com precisão o comportamento da entidade. O critério de fuga pode ser, por exemplo, uma combinação de um limite no número de iterações, um limite na variação de valores de resíduo, um limite no gradiente da função objetiva em relação ao conjunto de parâmetros.

[0071] Quando o critério de fuga 440 não é satisfeito, o método 340 compreende uma etapa de loop 450 para alterar os valores dos parâmetros do problema (por exemplo, o perfil de consumo) utilizando um método de declive numérico. Em uma forma de concretização, o método pode ser um método compreendendo o cálculo de um gradiente, por exemplo, um algoritmo de gradiente, um algoritmo de gradiente conjugado. Em uma forma de concretização, o método pode ser um método compreendendo calcular um de um gradiente e um Hessiano, por exemplo um algoritmo de Newton, um algoritmo de Levenberg Marquardt ou outro algoritmo do mesmo tipo. Esta etapa 450 alimenta uma nova iteração da etapa 420, usando o modelo hidráulico para calcular os valores previstos com valores modificados de parâmetros do problema.

[0072] Em outras formas de concretização da invenção, quando o critério de fuga 440 é satisfeito, o método 340 compreende uma etapa 460 que é um teste baseado num critério de refinamento. Enquanto o valor da função objetivo diminui, uma etapa de refinamento adicional 470 é realizado no ciclo na etapa 420.

[0073] O método 340 compreende ainda uma etapa 470 para adicionar ou redefinir variáveis de controle no conjunto de variáveis de controle para modificar. Esta etapa 470 alimenta uma nova iteração da etapa 420, usando o modelo hidráulico para calcular os valores previstos nos elementos selecionados. Assim, existem, na próxima iteração, mais graus de liberdade ou variáveis de controle mais representativas para obter um resultado satisfatório.

[0074] Em outras formas de concretização da invenção, o método 340 compreende, em vez da etapa 470, uma etapa para selecionar um subconjunto de pelo menos um elemento (nó ou arco). A etapa examina o gradiente calculado como o produto escalar de um vetor de sensibilidade de elemento (nó ou arco) por um vetor de contribuição de elemento. O método descarta os elementos de acordo com um critério de seleção, com base na avaliação de sensibilidade. Em uma forma de concretização, aqueles que têm uma sensibilidade positiva são descartados. Esta etapa alimenta uma nova iteração da etapa 420, usando o modelo hidráulico para calcular valores preditos nos elementos selecionados.

[0075] O método 340 compreende ainda uma etapa 480 para fornecer as saídas dos parâmetros de modelo. As saídas de modelo incluem os parâmetros ajustados, os valores sucessivos dos conjuntos de elementos e a função objetiva relacionada e as características que são processadas na etapa 360, conforme mostrado na figura 3. As saídas de modelo incluem, portanto, informações sobre várias entidades, desde o nó específico ou arco até o subconjunto da rede e toda a rede.

[0076] As figuras 5a e 5b mostram duas separações diferentes de uma rede de distribuição de água em sub- redes, em diferentes formas de concretização da invenção.

[0077] A figura 5a mostra uma primeira separação 500a de uma rede de distribuição de água, em três sub-redes 510, 520, 530, em uma forma de concretização ou na invenção. A rede de distribuição de água está equipada com uma pluralidade de sensores de pressão 540a, 541a, 542a, 543a, 544a, 545a, 546a e 547a. Os sensores de pressão permitem a aquisição de observações e usam um método da invenção, por exemplo, o método 300.

[0078] A figura 5b mostra uma segunda separação 500b da rede de distribuição de água em uma pluralidade de sub- redes. Cada uma das sub-redes 510, 520, 530 é dividida em uma pluralidade de sub-redes menores. Por exemplo, a sub- rede 510 é dividida em sub-redes menores 511b, 512b, 513b, 514b, 515b, 516b e 517b. A rede está equipada com uma pluralidade de sensores de pressão, representados por cruzamentos dentro de círculos, por exemplo, os sensores de pressão 540b, 541b e 542b.

[0079] Estes exemplos demonstram que é possível utilizar a invenção para separar uma rede de distribuição de água em sub-redes de diferentes maneiras, sem fechar as válvulas. Enquanto isso, os limites das sub-redes podem ser ajustados a qualquer momento.

[0080] As figuras 6a e 6b mostram os resultados de uma estimativa de fluxos entrada de sub-redes em uma forma de concretização da invenção.

[0081] A figura 6a mostra o resultado 600a de uma estimativa de fluxos de entrada de sub-redes em uma forma de concretização da invenção. Ela representa, em um eixo 610a, a diferença relativa entre o fluxo de entrada estimado e o fluxo de entrada real na sub-rede, por tempos diferentes, representados no eixo horizontal 620a. Cada linha representa a evolução da diferença relativa para um setor diferente.

[0082] A figura 6b mostra o resultado 600b de uma estimativa de fluxos de entrada de sub-redes em uma forma de concretização da invenção. Ela representa, no eixo vertical, a diferença absoluta, em m3 / h, entre o fluxo d entrada estimado e o fluxo de entrada real na sub-rede, por tempos diferentes, representados no eixo horizontal. Cada linha representa a evolução da diferença absoluta para um setor diferente.

[0083] Estes exemplos demonstram que a invenção permite, em termos relativos e absolutos, uma estimativa precisa dos fluxos de água nos limites de uma sub-rede, a qualquer hora do dia.

[0084] Os exemplos descritos acima são dados como ilustrações de formas de concretização da invenção. Eles não limitam de maneira alguma o escopo da invenção que é definido pelas seguintes reivindicações.

Claims (14)

1. Método (300) de estimativa, para uma rede de distribuição de água composta por uma rede de nós, uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água, CARATERIZADO pelo fato de que dito método compreende: - parametrização (320) de um modelo hidráulico (311) do sistema de distribuição de água com um conjunto de valores (310) de variáveis de controle que caracterizam a rede e sua saída nos nós; - uso de sensores na rede de distribuição de água para adquirir (330) observações de um subconjunto de variáveis de estado da rede de distribuição de água em referências de tempo sucessivas; - determinação (340) do conjunto de valores de variáveis de controle que minimizam diferenças entre previsão e observações do subconjunto de variáveis de estado aplicando um procedimento de otimização; - cálculo (350) com base no conjunto determinado de valores de variáveis de controle, dita uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites da sub-rede, durante um período de tempo.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARATERI ZADO pelo fato de que a rede de distribuição de água é modelada como um gráfico e a sub-rede é definida como um subgráfico conectado do gráfico.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARATERIZADO pelo fato de que os sensores na rede adquirem medições pelo menos em relação à pressão da água em um subconjunto de nós da rede.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, CARATERIZADO pelo fato de que a sub-rede é predefinida, e os sensores das redes são colocados iterativamente para limitar, em cada iteração, a distância máxima e a pseudo- distância máxima entre qualquer sensor e qualquer nó.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 4, CARATERIZADO pelo fato de que dito procedimento de otimização compreende um ajuste em etapas do conjunto de valores de variáveis de controle e um critério de fuga baseado em valores de resíduo das variáveis de estado.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARATERI ZADO pelo fato de que o ajuste gradual das variáveis de controle compreende: - A) alterar o conjunto de valores das variáveis de controle (410); - B) usar o modelo hidráulico para calcular (420) os valores preditos de um conjunto de variáveis de estado, caracterizando pelo menos a velocidade de água nos arcos e a pressão nos nós nas referências de tempo; - C) computar valores de resíduo (430) do conjunto de variáveis de estado como uma diferença entre os valores previstos e os valores observados nas referências de tempo; - D) alterar o conjunto de valores das variáveis de controle (450) e voltar à etapa B) se dita diferença não satisfizer um critério de fuga (440).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, CARATERI ZADO pelo fato de que ele ainda compreende adicionar variáveis de controle no conjunto de variáveis de controle (470) e voltar para a etapa B, se dita diferença não satisfizer um critério de refinamento (460).

8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARATERIZADO pelo fato de que os valores de resíduo de computação (430) compreendem o cálculo de valores de uma função objetiva Bayesiana pelo menos quadrada ou uma função de erro absoluto, e a alteração do conjunto de valores de variáveis de controle (450) é determinada por um método iterativo compreendendo o cálculo de um gradiente, ou um gradiente e um Hessiano.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 8, CARATERIZADO pelo fato de que as variáveis de controle compreendem um ou mais perfis de consumo constantes ou baseados em tempo de usuários.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARATERI ZADO pelo fato de que os perfis de consumo dos usuários são definidos para uma pluralidade de diferentes categorias de usuários.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, CARATERI ZADO pelo fato de que as variáveis de controle compreendem ainda uma estimativa do coeficiente de perda de água na sub-rede.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 9 a 11, CARATERIZADO pelo fato de que as variáveis de controle compreendem ainda uma estimativa de um coeficiente de perda de água para pelo menos uma área, uma área compreendendo pelo menos um nó com base em uma distância ou uma pseudo distância em relação aos sensores.

13. Sistema (200) compreendendo uma rede de distribuição de água (210), o sistema (200) adaptado para estimar uma ou mais taxas de fluxo de água nos limites de uma sub-rede da rede de distribuição de água, CARATERIZADO pelo fato de que dito sistema (200) compreende: - sensores (220, 221) de pelo menos um de pressão, taxa de fluxo ou nível de água de tanques de água na rede de distribuição de água (210); - um dispositivo de computação (230) compreendendo um processador (231); - links de comunicação (250, 251) entre sensores e um dos dispositivos de computação ou um sistema de aquisição de medições; - um meio de armazenamento (240); em que o dispositivo de computação está configurado para: - recuperar um conjunto de valores de variáveis de controle que caracterizam a rede e sua saída nos nós a partir do meio de armazenamento e usá-la para parametrizar um modelo hidráulico do sistema de distribuição de água; - adquirir observações de um subconjunto de variáveis de estado de dita rede de distribuição de água, tendo ditas observações referências de tempo, seja por - usar links de comunicação entre sensores e o dispositivo de computação, - ou recuperar observações no sistema de aquisição de medições; - executar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

14. Meio não transitório legível por computador para armazenar um conjunto de instruções executáveis por computador CARATERIZADO pelo fato de executar um método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.