I migliori 5 motivi per cui adottare ESRI Utility Network (secondo noi)

ESRI Utility Network rappresenta, insieme ad ArcGIS Pro, una delle tecnologie innovative che più avranno impatto sul GIS e sugli strumenti che gli utenti ESRI sono soliti utilizzare per gestire e rappresentare reti tecnologiche.

Per tutti coloro che sinora hanno lavorato con le Geometric Network di ArcGIS Desktop, e magari in questa hanno in passato investito risorse ed energie, presentiamo quelli che secondo noi sono le 5 più importanti funzionalità su cui riflettere in ottica di portare i propri dati in ArcGIS Pro e Utility Network.

Analisi di Trace: anche sulle Subnetwork

Chiaramente, in linea con il passato, lo scopo di Utility Network è quello di gestire e ospitare dati GIS, che rispondano alle esigenze di analisi tipiche di una rete tecnologica per il trasporto e la distribuzione di diverse commodity. Si parla quindi di Analisi di Trace quando viene richiesto al sistema di restituire una porzione di rete come se fosse realmente percorsa da acqua, gas, elettricità, acque di scarico, segnali di telecomunicazione e teleriscaldamento, al fine di comprenderne il comportamento.

Utility Network garantisce che tutte le analisi di Trace che avete conosciuto per la Geometric Network continuino ad essere fruibili, ma con una chiave di lettura in più: le Subnetwork, suddivisioni della rete totale organizzate per un tipologia specifica, ad esempio per pressione/tensione o punto di origine.

Ogni rete infatti può essere analizzata secondo differenti punti di vista: ad esempio, nel template per le telecomunicazioni, posso analizzare il percorso di un cavo di fibra ottica per capire quali apparati sono da esso alimentati (Cable Subnetwork), ottenere il percorso che fa e quali altri cavi alimenta con il proprio segnale. Tutt’altro ambito è invece l’analisi del percorso che fa solo una singola fibra ottica delle 96 che ad esempio possono costituire un cavo: seguire il percorso che fa il segnale seguendo una singola fibra (Communication Circuit Subnetwork) serve per sapere gli apparati che attraversa, su quali porte di comunicazione lo fa, e se il segnale viene splittato su fibre di cavi differenti, più piccoli.

Ecco che in questo esempio appare evidente come le stesse analisi, condotte concettualmente nella stessa maniera, danno risultati molto differenti se applicate a differenti livelli, su differenti Subnetwork, come sottoinsiemi della rete complessiva.

Le Solutions, che ESRI propone per Utility Network, forniscono già una struttura di sottoreti, pensata per ogni specifica tipologia di rete, e originate da specifiche tipologie di apparati detti Subnetwork Controller: da un riduttore di pressione del GAS si può originare ad esempio una Subnetwork di bassa pressione, da un trasformatore trifase di corrente elettrica si possono originare tre Subnetwork di corrente elettrica monofase, ecc..

Alcune analisi di Trace si applicano all’intera rete, mentre alcune richiedono specificatamente l’esistenza delle Subnetwork impostate.

Associations: dove i legami non sono necessariamente topologici

Un’altra importante innovazione introdotta da Utility Network riguarda le cosiddette Associations.

Precedentemente, linee e punti di una Geometric Network potevano essere messi in comunicazione solamente facendo coincidere geometricamente i punti con i nodi estremi degli archi. Con Utility Network è invece possibile creare dei legami logici per descrivere differenti relazioni fra gli oggetti mappati, senza necessariamente avere una coincidenza topologica. Le Associations possono indicare che un oggetto è contenuto in un altro, che è connesso ad un altro o che un oggetto della rete è fisicamente “attaccato” all’infrastruttura di supporto.

Questa piccola innovazione ha ricadute straordinarie: vediamo perché con qualche esempio.

Un pozzetto interrato di una rete del gas o dell’acqua può logicamente contenere una o più valvole: nelle analisi è fondamentale poter ottenere l’informazione sulle valvole attraversate dal flusso, ma anche su tutte le infrastrutture costruite che le ospitano; allo stesso modo selezionando un pozzetto posso avere l’informazione di tutte le valvole in essa contenute in virtù delle “Containment Associations“)

Altro caso: due antenne di telecomunicazioni montate su due tralicci distanti 20 Km sono in connessione fra loro. In un’analisi di Trace, seguendo il segnale di telecomunicazione le due antenne vengono selezionate, come se fossero connesse con un cavo invisibile in virtù di un’Associations di tipo Connectivity che posso impostare fra le antenne. Nella selezione posso anche richiedere di selezionare i relativi tralicci: in questo caso si parla di una Association di “Attachment”, che consente di risalire alla struttura di supporto a cui è attaccata l’antenna.

Inoltre Utility Network è anche in grado di rappresentare graficamente le associazioni di tipo “connectivity” congiungendo con una linea virtuale due elementi della rete in connessione, agevolando notevolmente la lettura visiva della propria rete. Questa caratteristica è sfruttata anche tutte le volte che è necessario che le connessioni non siano conteggiate nel computo metrico poiché interne ad apparati o effettivamente non esiste in supporto fisico nella realtà (segnali radio, wireless).

La funzionalità che esplicita graficamente le Associations descritte è costituita dai Diagrams di Utility Network, non li tratteremo in questo articolo ma sono in grado di sintetizzare e schematizzare reti la cui lettura geografica risulta particolarmente complessa.

Non Spatial Object e Assembly

Proseguendo nell’esplorazione delle funzionalità più innovative troviamo altre due tipologie di oggetti assolutamente “inediti”: i Non-Spatial Object e gli Assembly.

I Non-Spatial Object sono semplici record di una tabella che, in virtù delle proprie “Associations”, rappresentano oggetti lineari e puntuali senza dover essere necessariamente disegnati in mappa.

La cosa entusiasmante è che anche senza geometria si comportano esattamente nello stesso modo dei propri “cugini geometrici”. Vediamo anche qui qualche esempio: un Locale Tecnico di Telecomunicazioni è rappresentato con un punto in mappa, ma quello che può nascondere al suo interno è una vastità di elementi Non Spaziali contenuti e connessi: ad esempio posso trovare 2 Patch Panel, ciascuno di essi potrà contenere 48 porte, 2 porte frontali di 2 Patch Panel solitamente sono messe in connessione tramite un Cavo Patch; inoltre posteriormente ogni porta del Patch Panel può essere connessa con un connettore di una fibra di uno dei cavi che entrano ed escono dal locale tecnico. Ogni cavo, ad esempio di 48 fibre, ha un connettore su ogni fibra.

Per evitare di scrivere troppo abbiamo preparato un’immagine, ma anche qui abbiamo dovuto scendere a compromessi grafici per cercare di dare l’idea della numerosità degli elementi non spatial che entrano in gioco.

 

In pratica seguendo idealmente il percorso del segnale di telecomunicazione di una singola fibra (su 48!) si intercettano una gran quantità di oggetti Non Spatial e solo pochi elementi spaziali: 2 Cavi lineari e 1 Hub Terminator puntuale: incredibile vero? Utility Network consente di considerare oggetti reali che per motivi di numerosità non sarebbe mai stato possibile disegnare!

Perseguendo una finalità simile, gli “Assembly” sono elementi puntuali che fungono da contenitori per altri elementi della rete. Ciò consente di rappresentare gruppi di elementi e la relativa connettività come un unico simbolo sintetico in mappa.

Utility Network fornisce strumenti per visualizzare/nascondere alternativamente il contenuto di un Assembly in mappa a seconda dell’esigenza. Esempi di Assembly sono: quadri elettrici, gruppi di pompaggio, banche di fusibili o trasformatori, gruppi di contatori.

Appare quindi evidente che non si pone più il problema di dover rinunciare a mappare degli Asset, per difficoltà di mappatura o per esigenze cartografiche: non è obbligatorio, ma ho l’opportunità di mappare tutti gli elementi che concorrono alla rete senza dover rinunciare a nulla e contemporaneamente “riassumere” con un Assembly le porzioni di rete che, anche nella realtà, sono costituite da un fitto agglomerato di elementi distinguibili solo a scale molto piccole. Non a caso, i domini che hanno più usufruito di queste funzionalità sono proprio quello Elettrico e delle Telecomunicazioni, che hanno apparati con comportamenti complessi in poco spazio.

Network & Attribute Rules per garantire un’elevata qualità del dato

E infine arriviamo al cuore di tutto Utility Network: come già anticipato, le Solution ESRI propongono un template declinato per i principali “Domains” richiesti dal mercato (acqua, gas, elettricità, ecc..), ma l’architettura dati che sta alla base è la medesima fatta un numero minimo di Feature Class, con ruoli ben precisi e tutte le tipologie di oggetti mappabili sono individuati attraverso 2 campi fondamentali: Assetgroup e Assettype.

Ad esempio: se sia possibile posizionare un tipo di valvola in coincidenza di un nodo terminale di una tipologia di condotta idrica, è determinato dalla presenza di una specifica Network Rule scritta nelle proprietà della Utility Network: se c’è la regola che esplicitamente permette la connettività fra questi 2 elementi sarà possibile disegnare il punto, al contrario, se non c’è una regola esplicita la valvola verrà marcata come Errore da risolvere.

E’ utile sapere che le Solution ESRI contengono già decine di combinazioni Assetgroup e Assettype e centinaia di Network Rule che regolano la connettività fra gli elementi. Questa caratteristica di Utility Network aiuta notevolmente a gestire la correttezza degli asset nella propria rete, evitando di connettere elementi che nella realtà non possono connettersi o di inserire valori errati o nulli. Se le regole non soddisfano le necessità della propria Rete si possono liberamente modificare, eliminare o inserirne di nuove! 

Sugli attributi è anche possibile usufruire delle Attribute Rule, già disponibili come funzionalità standard in ArcGIS Pro (leggi questo e questo articolo), ma ampiamente impiegate anche nelle Solutions di Utility Network.

Le Attribute Rule sono regole definite dall’utente che vengono eseguite per migliorare l’editing e contribuire a garantire correttezza e integrità dei dati. Si possono creare per:

• Limitare inserimenti e valori consentiti in un attributo in base ad altri attributi (es: la pressione di una tubazione del GAS non può essere maggiore di zero per un arco dismesso).
• Popolare automaticamente i valori di specifici attributi in base ad altri o in base alla geometria (es: il Comune di appartenenza di una condotta in base a dove ricade in prevalenza).

Network Rule e Attribute Rule possono essere liberamente incrementate o personalizzate e in Utility Network concorrono a garantire uno standard di qualità del dato molto più elevato di quanto non si potesse avere in precedenza, limitando notevolmente le possibilità di errori in fase di inserimento o aggiornamento del dato.

Architettura a Servizi

In ultimo ma non di importanza, ciò che è rivoluzionario di Utility Network è l’approccio architetturale a Servizi: nonostante sia possibile costruire una soluzione Utility Network all’interno di un semplice File Geodatabase, tutte le funzionalità sono progettate per essere utilizzate tramite servizi Web.

Infatti, mentre il deploy su File GDB è una soluzione mono-utente gestibile da un solo client ArcGIS Pro per prototipazione, sviluppo o studio, il deploy ordinario avviene generalmente in ambiente Enterprise GDB appoggiandosi cioè a database relazionali, come ad esempio SQL Server, PostgreSQL o Oracle.

Una volta a regime, Utility Network è una soluzione distribuita tramite servizi web: l’architettura è basata su ArcGIS Enterprise che espone e distribuisce funzionalità e strumenti a tutte le tipologie di client nel medesimo modo, sia che un utente stia esplorando una rete da un’applicazione in un Browser Internet, sia che un amministratore stia modificando o analizzando la rete tramite il client ArcGIS Pro. I livelli di funzionalità e i permessi di accesso sono gestiti dalla profilazione dell’utente integrata con i ruoli e i permessi di ArcGIS Enterprise.

Di fatto rispetto a soluzioni precedenti l’architettura a servizi consente notevoli ottimizzazioni:

• Erogazione delle funzionalità di interrogazione e analisi sulla rete attraverso il web ad un numero di utenti potenzialmente illimitato.
• Ottimizzazione delle licenze ArcGIS Pro, concentrandole per utenti amministratori.
• Le applicazioni web nascono per essere di immediato utilizzo rispetto ad un client Desktop e possono essere verticalizzate solo su esigenze molto mirate per agevolarne l’utilizzo, specialmente sul campo.
• Ridotto ricorso allo sviluppo di personalizzazioni in ambiente Desktop a favore di quello Web, sicuramente migliore in ottica di centralizzazione delle funzionalità.

La soluzione di prossima generazione

Speriamo con questo approfondimento di essere riusciti a comunicare in che modo Utility Network si pone come la tecnologia che ridefinisce in maniera importante gli standard precedenti per la gestione GIS di una rete tecnologica.

La stessa ESRI la presenta come una tecnologia che ci accompagnerà a lungo nelle prossime generazioni e che apre notevoli opportunità di sviluppo in settori e tematiche verticali.

Noi stessi, da utenti, abbiamo riconosciuto in Utility Network la convergenza di molte innovazioni portate in ArcGIS Pro e in ArcGIS Enterprise negli ultimi anni, dai Domains & Subtypes, alle Attribute Rule, passando attraverso il linguaggio Arcade.

Seguici per essere aggiornato sulle novità e sulle nostre iniziative, oppure contattaci se vuoi saperne di più su Utility Network per la tua rete o sulle soluzioni per le utilities!

 

Damiano Montrasio Laureato in Scienze Ambientali, sono in One Team dal 2001 e oggi ricopro il ruolo di GIS Senior Analyst – Project Manager. Fra le mie passioni c’è Python, il Soccorso Speleologico, l’ecologia e le energie rinnovabili. Nel tempo libero mi piace andare in grotta e stare con la mia famiglia.

Lorenzo Zorloni Laureato in Geografia e Scienze Territoriali, in One Team ricopro il ruolo di GIS Application Engineer. Mi affascina la cartografia, l’astronomia e in generale tutto ciò che riguarda la Terra e lo spazio. Amo i rompicapi e gli scacchi.