Utility Network è l’innovativa estensione di ESRI dedicata al mondo variegato delle Utilities. E’ una delle novità più attese degli ultimi anni, sia perché promette di essere rivoluzionaria, sia perché il mercato GIS delle aziende che si occupano di reti (Acqua, Fognatura, GAS, elettricità, ecc…) è quello che attualmente ha la maggiore “vivacità”.

In questo contesto molti utenti che fino ad oggi hanno utilizzato ArcGIS Desktop Standard con la Geometric Network, nel prossimo futuro avranno l’opportunità di avere una marcia in più ma con ArcGIS Pro e Utility Network: vediamo con quali ricadute e quali vantaggi.

Il nuovo contesto di Utility Network

Partiamo subito da una premessa: migrare da un sistema consolidato ad una nuova piattaforma non è mai cosa semplice, soprattutto se le informazioni in gioco sono molte e le aspettative sulle risposte che il sistema deve fornire già elevate.

Questa regola è valida ancora di più nel contesto di Utility Network perché alle innovative funzionalità si accompagna l’interfaccia tutta nuova di ArcGIS ProQualche lettore si chiederà come mai solo ora riusciamo a parlare di Utility Network nonostante sia già apparso da un paio di anni sul panorama dei prodotti ESRI: la risposta è fornita da un mix di condizioni favorevoli al contorno.

La struttura logica alle spalle di Utility Network

ArcGIS Pro con la release 2.5 ha avuto una forte accelerazione nello sviluppo con funzionalità, qualità e performance ormai al pari di ArcMap. Quasi contemporaneamente ESRI ha aperto parte delle funzionalità di Utility Network al formato dati su FileGDB, cosa che di fatto ha reso molto più accessibile lo studio di progetti pilota sul nuovo modello dati, senza necessariamente dotarsi di piattaforme Enterprise Web e Database su cui condurre i test.

Perché un progetto pilota

Realizzare un progetto pilota su Utility Network è sicuramente il metodo ottimale per esplorare, parallelamente ai sistemi già in produzione, la  nuova logica e le nuove opportunità: un’attività che oggi si può concretamente realizzare e che può dare risposte interessanti ai dubbi che necessariamente sorgono quando il cambio col passato è così importante.

Per prima cosa è necessario individuare il modello dati di proprio interesse (il termine corretto è “Asset Package“) fra quelli già disponibili e proposti da ESRI: Electric, Gas, Water, Sewer, Stormwater e Telco (la più complessa ancora in versione beta).

Il fatto di adottare un modello dati ESRI consente di risparmiare tempo e valutare le funzionalità su qualcosa di già pronto all’uso, ma nulla vieta di costruirsi un proprio modello dati per descrivere una propria rete o una tipologia di rete non presente fra quelle dei modelli ESRI.

E qui vale la pena sottolineare un primo punto molto importante: Utility Network introduce una nuova logica che può essere declinata in maniera analoga a più reti, come vedremo, anche contemporaneamente.

Structure Network vs. Domain Network

Costruire una propria Utility Network consiste infatti di due passaggi differenti:

  •  Stage Utility Network: crea l’ “Utility Network Dataset” su una specifica “Service Territory” e con tre “Structure Feature Class” che hanno un ruolo molto importante.
  • Apply Asset Package: configura una “Domain Network” utilizzando uno specifico “Asset Package“, declinato per la tipologia di rete di proprio interesse.

Per meglio chiarire il senso di questi passaggi entriamo nel merito con un maggiore dettaglio:

  • La fase di Stage consente di indicare all’applicazione l’area geografica massima entro cui tutti gli elementi della rete saranno contenuti, una realtà che opera in tutta Italia potrebbe quindi tracciare un rettangolo che comprenda tutto il territorio nazionale come Service Territory (sarà anche l’area massima entro cui saranno eseguiti i controlli topologici). Questo passaggio è importante perché l’estensione della Service Territory non potrà essere successivamente modificata.
    La fase di Stage è importante anche perché crea le cosiddette Structure Feature Class che sono tre classi che rappresentano l’infrastruttura, quindi elementi solitamente del costruito che a loro volta contengono la risorsa che attraversa la rete. Ad esempio: un palo di sostegno è un tipo di elemento Structure Point, un cavidotto e un cunicolo tecnologico sono esempi di Structure Line, il perimetro di una cabina del Gas o di una centrale elettrica sono esempi di Structure Polygon.
    Dunque come risultato viene prodotto un Feature Dataset contenente:

    • un Utility Network Layer
    • una Feature Class poligonale che rappresenta la Service Territory.
    • tre Structure Feature Class
  • La successiva fase di Apply Asset Package invece costruisce il vero e proprio modello dati relativo alla specifica tipologia di rete. In uno stesso Utility Network Dataset possono essere applicati più Asset Package riferiti a tipologie di Domain Network differenti.
    Come risultato saranno aggiunti al Dataset ulteriori Feature Class come ad esempio:

    • Device: oggetti puntuali attraverso cui la risorsa fluisce (ad esempio una valvola o un contatore)
    • Line: oggetti lineari attraverso cui la risorsa fluisce (esempio un cavo elettrico o un tubo del gas)
    • Junction: giunzioni puntuali fra linee e fra linea e Device.
    • Assembly: oggetti puntuali complessi che contengono a loro volta più Device: sono utili per mostrare un singolo simbolo sulla mappa, ma modellare le caratteristiche interne e le loro connessioni (ad esempio un quadro elettrico).
    • Subnet Line: un insieme di linee di sottorete che definiscono l’estensione del flusso della risorsa (ad esempio per acqua o gas le zone di pressione).

Applicare un Asset Package può richiedere anche molto tempo poiché oltre alla costruzione delle Feature Class, vengono impostati i Subtype, i Domini, le regole di connettività, le regole di contenimento e molto altro ancora.

Una prima considerazione che si può fare a questo punto è che viene nettamente separata la gestione della rete dalla gestione dell’infrastruttura che le contiene, e che l’infrastruttura è trasversale a più tipologie di reti tecnologiche, cioè gli oggetti che descrivono l’infrastruttura possono essere attraversati da più reti contemporaneamente.

Le ricadute sono molto interessanti: si pensi ad esempio alla stesura di reti di fibra ottica all’interno di condotti di smaltimento delle acque reflue: un intervento invasivo sull’infrastruttura consentirà di prevedere le ricadute anche su più reti coinvolte.

…e ora disegniamo la rete

Per semplicità saltiamo la fase di disegno dell’infrastruttura, concentrando la nostra attenzione sul disegno di una rete, nel nostro esempio per la distribuzione della corrente elettrica in ambito urbano.

ArcGIS pro in questa fase ci viene davvero incontro in maniera notevole: sfruttando i “Preset templates” (vedi nostro articolo dedicato), è possibile posizionare in mappa con un solo click un oggetto complesso come una sottostazione elettrica poligonale completa, contenente il “Pad” su cui è montata, un trasformatore, tre fusibili e tre interruttori.

Il fatto strabiliante è che, investendo un minimo di tempo nel preparare prima i preset Templates, compilando gli attributi, le associazioni e i “contenimenti”, ci si ritrova la maggior parte del lavoro di data entry già fatto: nel nostro esempio ecco cosa è contenuto nella sottostazione:

e cosa risulta collegato al nostro trasformatore secondo le regole di associazione impostate nel Preset Template:

non resta che disegnare la rete facendo attenzione a quale tipologia di “Electric Distribution Line”  è consentito collegare ad un “Circuit Breaker“:

Infine inseriamo anche alcuni “Service Point” a rappresentare le nostre utenze elettriche, snappati sui punti terminali della nostra linea elettrica, opportunamente ramificata.

Diamo un comportamento con le Subnetwork

Le Subnetwork sono propedeutiche alla predisposizione della logica delle analisi di connettività, essendo il mondo reale costituito da sottoreti non connesse direttamente fra loro ma con una connessione gestita da un “Controller”.

Per definire le Subnetwork è necessario scegliere un Device (ad esempio un “Circuit Breaker”) e battezzarlo come “Subnetwork Controller”.

Dopo aver salvato le modifiche e validato la Topologia, come per tutte le attività di editing sulla rete, siamo pronti a eseguire il tool di “Update Subnetwork” che rigenera nella “Subnet Line Feature Class” le Sub network a partire dalle “Line”.

Siccome la Subnetwork viene ricostruita semplicemente a partire dalla connettività fra gli elementi lineari e puntuali, nel disegno della rete va posta attenzione alle interconnessioni topologiche, perché hanno ricadute dirette sulla definizione delle Subnetwork. Ad esempio due reti che non devono interconnettersi possono incrociarsi, ma mai in corrispondenza di un vertice o di una Giunzione.

Il pilota è pronto, proviamo un’ Analisi di Trace

A questo punto abbiamo la possibilità di interrogare la rete con analisi che sono specificatamente pensate per Utility Network.

Posizionato uno “Starting Point” sulla rete nei pressi del Controller, l’analisi di “Trace Downstream” non fa altro che selezionare tutti gli elementi della rete a valle: in questo modo posso simulare la posizione approssimativa di un guasto e di valutare rapidamente l’entità del disagio, semplicemente contando i Service Point selezionati.

In conclusione

Questo articolo ha necessariamente voluto sintetizzare e semplificare l’approccio a questa nuova tecnologia, ma obiettivamente una volta compresa la logica il resto fluisce in maniera regolare e, senza particolari anomalie, è subito possibile sfruttare a pieno tutte le nuove funzionalità.

Una considerazione importante che secondo noi merita di essere sottolineata è che lo scenario ideale è quello in cui si parte da zero a disegnare una rete in base ad un rilievo ed a compilare le informazioni alfanumeriche. Questo per evidenziare che in un altro scenario in cui si debba migrare alla nuova tecnologia una rete esistente, le verifiche da realizzare a priori richiedono un’analisi sicuramente più approfondita, sia del modello di origine, sia sull’adeguatezza del modello di destinazione, in modo da recuperare tutti gli attributi e di sfruttare i nuovi secondo la logica dei Subtype e dei domini di Utility Network, che hanno un ruolo importante nel dare un “comportamento” agli oggetti geometrici.

Per maggiori informazioni su Utility Network e sul mondo Esri contatta lo staff GIS di One Team via mail scrivendo a gis@oneteam.it o chiamaci allo 0247719331.

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