Project neptune: Improved operation of water distribution networks

Water service providers (WSPs) in the UK have statutory obligations to supply drinking water to all customers that complies with increasingly stringent water quality regulations and minimum flow and pressure criteria. At the same time, the industry is required by regulators and investors to demonstrate increasing operational efficiency and to meet a wide range of performance criteria that are expected to improve year-on-year. Most WSPs have an ideal for improving the operation of their water supply systems based on increased knowledge and understanding of their assets and a shift to proactive management followed by steadily increasing degrees of system monitoring, automation and optimisation. The fundamental mission is, however, to ensure security of supply, with no interruptions and water quality of the highest standard at the tap. Unfortunately, advanced technologies required to fully understand, manage and automate water supply system operation either do not yet exist, are only partially evolved, or have not yet been reliably proven for live water distribution systems. It is this deficiency that the project NEPTUNE seeks to address by carrying out research into 3 main areas; these are: data and knowledge management; pressure management (including energy management); and the associated complex decision support systems on which to base interventions. The 3-year project started in April of 2007 and has already resulted in a number of research findings under the three main research priority areas (RPA). The paper summarises in greater detail the overall project objectives, the RPA activities and the areas of research innovation that are being undertaken in this major, UK collaborative study. Copyright 2009 ASCE.

Der Bildungsbericht 2011

Ziel des Bildungsberichts ist es, das Bildungsgeschehen und die Bildungswege von Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen in der Stadt Essen anhand der ausgewählten Indikatoren abzubilden. Damit soll zunächst für Essen die Frage beantwortet werden, ob und in welchem Maß der allgemein behauptete Zusammenhang von sozialer Herkunft und Bildungserfolg besteht, um dann identifizieren zu können, wo die Stellschrauben für eine erfolgreiche Intervention sind. Der Aufbau des Bildungsberichts orientiert sich grundsätzlich an den chronologischen Stufen einer idealtypischen Bildungsbiographie und an den durchlaufenen Einrichtungen, wobei eine Einbettung in einen gesamthaften sozialen Kontext erfolgt. Hieraus begründet sich die thematische Spannbreite der zusammengestellten Informationen. Da die Lebens- und Aufwachsbedingungen im Stadtgebiet erheblich differieren, erfolgt die Berichterstattung in vielen Segmenten in kleinräumiger Betrachtungsweise. (DIPF/Orig.)

Bildungsbericht Dessau-Roßlau 2011

In dem Bildungsbericht [von Dessau-Roßlau] wurden thematische Schwerpunkte festgelegt, die sich weitestgehend auf das formale Lernen in Institutionen beziehen. Thematisch hat der Bildungsbericht die folgenden Schwerpunkte: Elementare Bildung, Allgemeinbildende Schulen, Berufsbildungssystem – Berufsbildende Schulen, Hochschulbildung, Erwachsenenbildung, Weiterbildung und informelles Lernen. Da insbesondere die Übergänge zwischen den Institutionen wichtige Punkte in der Bildungsbiographie sind, werden sie in den jeweiligen Kapiteln kurz anhand ihrer Besonderheiten und Auffälligkeiten beschrieben. Neben der allgemeinen Darstellung der Teilbereiche werden alle Bereiche in Bezug auf drei Einflussfaktoren untersucht: Demographischer Wandel, Soziale Ungleichheit, Geschlechtsspezifische Ungleichheit. Diese drei Themenkomplexe sind als Querschnittsthemen allen Schwerpunkten vorangestellt und beschreiben, welchen Einfluss die jeweiligen Faktoren haben bzw. wie groß ihr Einfluss auf die Teilbereiche ist. (DIPF/Orig.)

Berufsschulumfrage 2012. Einflussfaktoren auf die Berufswahl und Verbleibentscheidung von Auszubildenden im Landkreis Mecklenburgische Seenplatte

Berufswahlsentscheidung und die Frage nach dem Gehen oder Bleiben ist nicht nur für viele junge Menschen in ländlichen Regionen eine wichtige Frage, sondern auch für die im Übergang Schule-Beruf arbeitenden Menschen und Akteure der jeweiligen Kommune. Vor dem Hintergrund der Abwanderungstendenzen und der Optimierung der Übergänge Schule-Beruf hat die Stabsstelle Bildung des Landkreises Mecklenburgische Seenplatte repräsentativ 2800 Auszubildende des Landkreises befragt über die Einflussfaktoren für ihre Berufswahl und über ihre Entscheidung hier zu bleiben oder gehen befragt. Die z.T. überraschenden Ergebnisse werden in dieser Studie zusammen mit Handlungsempfehlungen dargestellt. (DIPF/Autor)

Bildungsbericht Dessau-Roßlau 2013

Mit dem vorliegenden kommunalen Bildungsbericht 2013 legt die Stadt Dessau-Roßlau nach 2011 zum zweiten Mal eine Bestandsaufnahme der Bildungslandschaft Dessau-Roßlau vor. Damit ist die Bildungsberichterstattung im Programm „Lernen vor Ort“ zu einem wichtigen Baustein und Planungsinstrument geworden. Der Bildungsbericht ist gleichzeitig eine Einladung an alle Interessierten durch die konstruktive Auseinandersetzung mit den Ergebnissen die nächsten Schritte in eine zukunftsfähige Bildungslandschaft mitzugestalten. (DIPF/Orig.)

Lernen vor Ort - Skizze eines bundesweiten Projekts

Der Beitrag gewährt einen Überblick über die Zielstellungen und die Struktur des Bundesprogramms Lernen vor Ort. Dabei werden sowohl die Organisation des Gesamtprogramms sowie die vorgegebenen Handlungsfelder der Ausgestaltung eines kommunalen Bildungsmanagements für die 40 geförderten Kreise und kreisfreien Städte betrachtet. Lernen vor Ort wird als maßgeblicher Impuls einer bestärkten kommunalen Bildungsgestaltung eingeordnet und in Bezug zu den konzeptionellen Leitlinien vorhergehender Modellprogramme zur Entwicklung regionaler, kommunaler und lokaler Bildungslandschaften gesetzt, um so die intendierten Akzente in der Zielrichtung des Programms zu markieren. Als verbindlichen Bestandteil eines abgestimmten kommunalen Bildungsmanagements sieht das Programm ein langfristig konzipiertes kommunales Bildungsmonitoring als eines von vier verbindlichen Aktionsfeldern vor. Dieses greift der Beitrag im Schwerpunkt auf, vermittelt eine grundsätzliche Begriffsklärung und stellt darauf bezugnehmend den Nutzen für eine evidenzbasierte Gestaltung und Steuerung von Bildung auf kommunaler Ebene dar.

Bildung im Rems-Murr-Kreis. Zweiter Bildungsbericht 2014

Analog zum ersten Bildungsbericht ist der zweite Bildungsbericht in sechs Kapitel unterteilt, deren Reihenfolge sich - mit Ausnahme des ersten und letzten Kapitels - am Lebenslauf orientiert: (..) Kapitel A beschäftigt sich mit gesellschaftlichen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen von Bildung und geht in diesem Zusammenhang auf die Bevölkerungsentwicklung, die Arbeitsmarktsituation sowie die soziale Lage im Rems-Murr-Kreis ein. Anschließend wird in Kapitel B die frühkindliche Bildung in den Blick genommen. Der Fokus liegt hier auf der Betreuungssituation der Kinder unter sechs Jahren im Rems-Murr- Kreis, dem Thema Elternbildung sowie auf dem Übergang von der Kindertageseinrichtung in die Grundschule. Kapitel C widmet sich den allgemeinbildenden Schulen im Landkreis. Neben der Schüler- und Angebotsstruktur und dem Erwerb allgemeinbildender Schulabschlüsse wird auf aktuelle schulpolitische Entwicklungen und Maßnahmen zur Berufsorientierung eingegangen. Es folgt Kapitel D zur beruflichen Bildung im Rems- Murr-Kreis, in dem Schülerzahlen und Angebote der Beruflichen Schulen dargestellt werden. Außerdem werden die Themen berufsvorbereitende Bildungsgänge und duale Ausbildung behandelt. In Kapitel E wird die Bildungssituation der beruflichen Weiterbildung und der Erwachsenenbildung dargestellt. Abschließend befasst sich das Kapitel F mit non-formaler Bildung und informellem Lernen, wobei der Fokus auf den Jugendlichen im Rems-Murr-Kreis liegt. Es werden die non-formalen Bildungsorte Musik- und Kunstschulen, Bibliotheken und Einrichtungen der Jugendarbeit in den Blick genommen. Am Ende jedes Kapitels wird darüber hinaus erstmalig auf das Querschnittsthema Inklusion eingegangen. (DIPF/Orig.)

Erziehung und Bildung in Offenbach. Bericht 2015

Der Bericht "Erziehung und Bildung in Offenbach. Bericht 2015" (EBO), herausgegeben von Stadt Offenbach am Main, wird zum 9. Mal veröffentlicht. Erstmals wurden Daten der integrierten Ausbildungsberichterstattung für Hessen (iABE) einbezogen. Sie ermöglichen eine wohnortspezifische Analyse der Übergänge von der Sekundarstufe I in unterschiedliche Zielbereiche, wie z.B. Berufsabschluss oder Hochschulreife. Der EBO 2015 bietet vermehrt Zeitreihen, um langfristige Entwicklungen im Bildungsbereich darzustellen. Der Standortbestimmung dienen darüber hinaus interkommunale Vergleiche. Der EBO beinhaltet seit dem Bericht 2009 den von der Jugendhilfeplanung entwickelten „Index bildungsrelevanter sozialer Belastung“. Mit diesem können besondere pädagogischen Bedarfe in den 14 Grundschulbezirken ermittelt und faire, d.h. die unterschiedlichen Anteile bildungsbenachteiligter Schüler/-innen berücksichtigende, Schulleistungsvergleiche ermöglicht werden. Im Rahmen dieser Analyse rücken erstmals die Mädchen mit Migrationshintergrund in den Fokus: So fällt auf, dass im Übergang Grundschule/Gymnasium die Übergangsquote bei Mädchen mit Migrationshintergrund um 15 Prozentpunkte niedriger liegt als die der Mädchen ohne Migrationshintergrund. Sie liegt sogar knapp unter der Übergangsquote der Jungen mit Migrationshintergrund. Eine Erklärung dafür, dass die Mädchen mit Migrationshintergrund beim Übergang zum Gymnasium nicht zu den Bildungsgewinnern zählen, steht aber aus. Der Bericht verdeutlicht auch, dass der Bereich der Sprachförderung in allen Bildungsbereichen – „lebenslang“ – in der Kommune eine herausragende Rolle spielt. Der Bericht greift Linien des "Orientierungsrahmen für Bildungsentwicklung“ der Stadt Offenbach" auf. Der Prozess und die Erarbeitung wurden erstmals von der Fachstelle Bildungskoordinierung und Beratung federführend koordiniert. (DIPF/Autor)

Synchrophasor-Based Islanding Detection for Distributed Generation Systems Using Systematic Principal Component Analysis Approaches

Systematic principal component analysis (PCA) methods are presented in this paper for reliable islanding detection for power systems with significant penetration of distributed generations (DGs), where synchrophasors recorded by Phasor Measurement Units (PMUs) are used for system monitoring. Existing islanding detection methods such as Rate-of-change-of frequency (ROCOF) and Vector Shift are fast for processing local information, however with the growth in installed capacity of DGs, they suffer from several drawbacks. Incumbent genset islanding detection cannot distinguish a system wide disturbance from an islanding event, leading to mal-operation. The problem is even more significant when the grid does not have sufficient inertia to limit frequency divergences in the system fault/stress due to the high penetration of DGs. To tackle such problems, this paper introduces PCA methods for islanding detection. Simple control chart is established for intuitive visualization of the transients. A Recursive PCA (RPCA) scheme is proposed as a reliable extension of the PCA method to reduce the false alarms for time-varying process. To further reduce the computational burden, the approximate linear dependence condition (ALDC) errors are calculated to update the associated PCA model. The proposed PCA and RPCA methods are verified by detecting abnormal transients occurring in the UK utility network.

LS-ADT: Lightweight and Scalable Anomaly Detection for Cloud Datacentres

Cloud data centres are implemented as large-scale clusters with demanding requirements for service performance, availability and cost of operation. As a result of scale and complexity, data centres typically exhibit large numbers of system anomalies resulting from operator error, resource over/under provisioning, hardware or software failures and security issus anomalies are inherently difficult to identify and resolve promptly via human inspection. Therefore, it is vital in a cloud system to have automatic system monitoring that detects potential anomalies and identifies their source. In this paper we present a lightweight anomaly detection tool for Cloud data centres which combines extended log analysis and rigorous correlation of system metrics, implemented by an efficient correlation algorithm which does not require training or complex infrastructure set up. The LADT algorithm is based on the premise that there is a strong correlation between node level and VM level metrics in a cloud system. This correlation will drop significantly in the event of any performance anomaly at the node-level and a continuous drop in the correlation can indicate the presence of a true anomaly in the node. The log analysis of LADT assists in determining whether the correlation drop could be caused by naturally occurring cloud management activity such as VM migration, creation, suspension, termination or resizing. In this way, any potential anomaly alerts are reasoned about to prevent false positives that could be caused by the cloud operator’s activity. We demonstrate LADT with log analysis in a Cloud environment to show how the log analysis is combined with the correlation of systems metrics to achieve accurate anomaly detection.

Auf Basis umfangreicher Messdatensätze experimentell und numerisch validierte Regeln zur optimierten Auslegung von Luft-Erdwärmetauschern

Ein Luft-Erdwärmetauscher (L-EWT) kommt wegen seines niedrigen Energiebedarfs und möglicher guter Aufwandszahlen als umweltfreundliche Versorgungskomponente für Gebäude in Betracht. Dabei ist besonders vorteilhaft, dass ein L-EWT die Umgebungsluft je nach Jahreszeit vorwärmen oder auch kühlen kann. Dem zufolge sind L-EWT zur Energieeinsparung nicht nur für den Wohnhausbau interessant, sondern auch dort, wo immer noch große Mengen an fossiler Energie für die Raumkühlung benötigt werden, im Büro- und Produktionsgebäudesektor. Der Einsatzbereich eines L-EWT liegt zwischen Volumenströmen von 100 m3/h und mehreren 100.000 m3/h. Aus dieser Bandbreite und den instationären Randbedingungen entstehen erhebliche Schwierigkeiten, allgemeingültige Aussagen über das zu erwartende thermische Systemverhalten aus der Vielzahl möglicher Konstruktionsvarianten zu treffen. Hauptziel dieser Arbeit ist es, auf Basis umfangreicher, mehrjähriger Messungen an einer eigens konzipierten Testanlage und eines speziell angepassten numerischen Rechenmodells, Kennzahlen zu entwickeln, die es ermöglichen, die Betriebseigenschaften eines L-EWT im Planungsalltag zu bestimmen und ein technisch, ökologisch wie ökonomisch effizientes System zu identifizieren. Es werden die Kennzahlen elewt (Aufwandszahl), QV (Netto-Volumenleistung), ME (Meterertrag), sowie die Kombination aus v (Strömungsgeschwindigkeit) und VL (Metervolumenstrom) definiert, die zu wichtigen Informationen führen, mit denen die Qualität von Systemvarianten in der Planungsphase bewertet werden können. Weiterführende Erkenntnisse über die genauere Abschätzung von Bodenkennwerten werden dargestellt. Die hygienische Situation der durch den L-EWT transportierten Luft wird für die warme Jahreszeit, aufgrund auftretender Tauwasserbildung, beschrieben. Aus diesem Grund werden alle relevanten lufthygienischen Parameter in mehreren aufwendigen Messkampagnen erfasst und auf pathogene Wirkungen überprüft. Es wird über Sensitivitätsanalysen gezeigt, welche Fehler bei Annahme falscher Randbedingungen eintreten. Weiterhin werden in dieser Arbeit wesentliche, grundsätzliche Erkenntnisse aufbereitet, die sich aus der Betriebsbeobachtung und der Auswertung der umfangreich vorliegenden Messdaten mehrerer Anlagen ergeben haben und für die praktische Umsetzung und die Betriebsführung bedeutend sind. Hinweise zu Materialeigenschaften und zur Systemwirtschaftlichkeit sind detailliert aufgeführt.

Robust functional estimation and fault diagnosis for complex uncertain systems

System monitoring and fault diagnosis capabilities are the most important aspects in improving safety and reliability of automatic control systems. This research proposed new methodologies on fault diagnosis and estimation for complex uncertain systems. As a result of this research, complex industrial plants can now be more effectively controlled.

Application of an adaptive neural network with symbolic rule extraction to fault detection and diagnosis in a power generation plant

Artificial neural networks have a good potential to be employed for fault diagnosis and condition monitoring problems in complex processes. In this paper, the applicability of the fuzzy ARTMAP (FAM) neural network as an intelligent learning system for fault detection and diagnosis in a power generation plant is described. The process under scrutiny is the circulating water (CW) system, with specific attention to the conditions of heat transfer and tube blockage in the CW system. A series of experiments has been conducted systematically to investigate the effectiveness of FAM in fault detection and diagnosis tasks. In addition, a set of domain rules has been extracted from the trained FAM network so that its predictions can be explained and justified. The outcomes demonstrate the benefits of employing FAM as an intelligent fault detection and diagnosis tool with an explanatory capability for monitoring and diagnosing complex processes in power generation plants.

Reduced order functional observers with application to partial state estimation of linear systems with input delay

Reduced order multi-functional observer design for multi-input multi-utput (MIMO) linear time-invariant (LTI) systems with constant delayed inputs is studied. This research is useful in the input estimation of LTI systems with actuator delay, as well as system monitoring and fault detection of these systems. Two approaches for designing an asymptotically stable functional observer for the system are proposed: delay-dependent and delay-free. The delay-dependent observer is infinite-dimensional, while the delay-free structure is finite-dimensional. Moreover, since the delay-free observer does not require any information on the time delay, it is more practical in real applications. However, the delay-dependent observer contains less restrictive assumptions and covers more variety of systems. The proposed observer design schemes are novel, simple to implement, and have improved numerical features compared to some of the other available approaches to design (unknown-input) functional observers. In addition, the proposed observers usually possess lower order than ordinary Luenberger observers, and the design schemes do not need the observability or detectability requirements of the system. The necessary and sufficient conditions of the existence of an asymptoticobserver in each scenario are explored. The extensions of the proposed observers to systems with multiple delayed-inputs are also discussed. Several numerical examples and simulation results are employed to support our theories.