Dissertação

{pt=Stochastic models for prediction of pipe failures in water supply systems} {} EVALUATED

{pt=O processo de previsão de falhas tem um papel importante na gestão patrimonial de infra-estruturas em sistemas urbanos de água. Este processo tem como objectivo avaliar o comportamento futuro dos sistemas urbanos de água. No entanto, a previsão de falhas em sistemas urbanos de água é um processo complexo, uma vez que os dados de falhas disponíveis apresentam frequentemente um historial de falhas curto e registos incompletos. Neste estudo, o processo de Poisson univariado, o modelo de regressão Weibull e a extensão linear do processo de Yule (LEYP), foram estudados com o objectivo de identificar modelos simples e robustos que permitam boas previsões de falhas com base num historial de falhas curto. Os três modelos foram ajustados aos dados de falha provenientes de um sistema de abastecimento de água português. O modelo de regressão Weibull apresentou os melhores resultados durante a comparação dos três modelos, apresentando previsões exactas e uma boa capacidade em identificar as condutas com maior tendência para falhar. Contudo, o processo de previsão de falhas é baseado em simulações Monte Carlo, podendo apresentar alguma complexidade temporal. O LEYP consegue, igualmente, identificar eficazmente as condutas com maior tendência para falhar. No entanto, apresenta uma clara tendência para sobrestimar o número de falhas. O processo de Poisson univariado é o modelo mais simples dos três, e o que apresentou resultados inferiores nas previsões de falhas. É importante notar que a diferença entre os resultados dos três modelos não foi significativa quando aplicados a condutas sem historial de falhas. , en=The failure prediction process plays an important role in infrastructure asset management of urban water systems. This process aims at assessing the future behaviour of a urban water network. However, failure prediction in urban water systems is a complex process, since the available failure data often present a short failure history and incomplete records. In this study, the single-variate Poisson process, the Weibull accelerated lifetime model and the linear extended Yule process (LEYP), were implemented and explored in order to identify robust and simple models that combine good failure prediction results using short data history. The three models were applied to a Portuguese urban water supply system. The Weibull accelerated lifetime model presented the best results, accurately predicting failures and detecting pipes with high likelihood of failure. Nevertheless, the failure prediction process is based on a Monte Carlo simulation, which can be a time-consuming procedure. The linear extended Yule process could also effectively detect pipes more prone to fail; however, it presented a clear tendency to overestimate the number of future failures. The single-variate Poisson process is the simplest model of the three, and presented lower quality failure predictions. It is noteworthy that no significant difference between the three models results was found when predicting failures in pipes with no failure history. }
{pt=Gestão patrimonial de infra-estruturas, LEYP, Previsão de falhas, Processo de Poisson, Regressão Weibull, Sistemas de abastecimento de água, en=Failure prediction, Infrastructure asset management, LEYP, Poisson process, Water supply networks, Weibull regression}

Dezembro 7, 2011, 10:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

CO-ORIENTADOR

João Paulo Correia Leitão

LNEC

ORIENTADOR

Maria da Conceição Esperança Amado

Departamento de Matemática (DM)

Professor Auxiliar