RTC-Tools

Over de hele wereld heeft de mensheid natuurlijke systemen zoals rivieren, kanaalnetwerken en reservoirs systemen geïntroduceerd en aangepast om hun gedrag controleerbaar te krijgen binnen de wetten van de natuur. Soms overschrijden onze wensen echter de draagkracht van het natuurlijk systeem, bijvoorbeeld wanneer we meer water willen gebruiken dan beschikbaar is.

In tijden van tekorten zullen keuzes gemaakt moeten worden waar het beschikbare water heen wordt gestuurd, als water naar Noord-Nederland wordt gestuurd voor peilhandhaving kan het niet tegelijkertijd in West-Nederland worden ingezet voor verziltingsbestrijding.

In situaties van overlast spelen dit soort capaciteitsbeslissingen een rol, waar is nog ruimte om water te bergen, hoe kan de beheerder zijn pompen zo efficiënt mogelijk inzetten, en als er niet genoeg capaciteit is, welke polder moet als eerste stoppen met uitmalen?

Zulke vraagstukken vereisen afweging van doelen en stellen eisen aan de techniek om:

• Vooruit te plannen met een systeem model
• Optimale oplossingen te kunnen identificeren in situaties met conflicterende doelen en beperkingen
• Robuuste oplossingen te leveren onder onzekere verwachtingen

RTC-Tools is een open-source toolbox voor de sturing en optimalisatie van controleerbare natuurlijke systemen met specifieke aandacht voor bovenstaande aandachtspunten: planning voor conflicterende doelen onder onzekere toekomstverwachtingen.

RTC-Tools maakt gebruik van een interne modelrepresentatie van het systeem, samengesteld een bibliotheek van model componenten zoals modelrepresentaties voor discretisatie van ondiep water, reservoir modellen, hydraulische kunstwerken en waterverdelingselementen. Doordat RTC-Tools gebruik maakt van Modelica, een wijd geaccepteerde modelleertaal, kunnen modelleurs ook eigen formuleringen opnemen in het model.

Optimalisatie van meervoudige doelen

RTC-Tools biedt twee mogelijkheden om optimalisatie voor meervoudige doelen te faciliteren. De eerste mogelijkheid maakt gebruik van weegfactoren om de verschillende doelen tegen elkaar af te wegen. De tweede mogelijkheid maakt gebruik van de zgn. Lexicographic, of sequentiële, goal programming techniek.

Bij deze technieken worden de doelen geordend naar belang. Vervolgens wordt deze lijst stap voor stap afgewerkt. Hierbij wordt gezorgd dat een volgend doel op zodanige gerealiseerd wordt dat eerder bereikte doelen niet geschaad worden.

Lexicographic goal programming past als technieken uitstekend bij systemen waarin heldere prioriteiten gelden voor bepaalde doelen, zoals waarborging van veiligheid voorafgaand aan economische optimale inzet van middelen.

Omgaan met onzekerheid in de verwachtingen

RTC-Tools ondersteunt het gebruik van ensemble verwachtingen om robuuste oplossingen te realiseren die gemiddeld genomen optimaal zijn.

Uitbreidbare model bibliotheek

RTC-Tools maakt voor haar model bibliotheek gebruik van de modelleertaal Modelica. De Deltares Modelica bibliotheek bevat modeldefinities voor wateraanvoer, afvoer en reservoir modellen.

Gebruikers kunnen hun eigen modelformuleringen toevoegen door de bijbehorende vergelijkingen in een nieuwe Modelica klasse te specificeren. Door deze flexibiliteit kan RTC-Tools ook in andere toepassingsgebieden ingezet worden zoals het modelleren van stadsverwarmingssystemen.

Python scripting

RTC-Tools kan als Python package ingezet worden wat de mogelijkheid biedt om complexe optimalisatie problemen in Python the formuleren.

Delft-FEWS integratie

RTC-Tools ondersteunt het Published Interface format van Delft-FEWS voor het lezen parameter waarden en het lezen en schrijven van scalaire tijdseries en ensemble voorspellingen. RTC-Tools toepassingen kunnen daarom eenvoudig in Delft-FEWS applicaties worden geïntegreerd.

Service packages

RTC-Tools is open source en kan zelfstandig zonder licentiekosten ingezet worden. Om een goede inzet te ondersteunen biedt Deltares verschillende service mogelijkheden. Algemene cursussen worden aangeboden tijdens de Delft Software Dagen.

Voor op maar gemaakte individuele cursussen kunt u contact opnemen met de product manager. Ook voor andere services, zoals assistentie bij het opzetten van modellen of optimalisatie toepassingen kunt u contact opnemen met de product manager.

Meer informatie is beschikbaar via de RTC-Tools website.

Download

RTC-Tools kan worden geïnstalleerd met Python’s package manager pip. Gedetailleerde installatie instructies, voorbeelden en documentatie zijn beschikbaar op rtc-tools.readthedocs.io.

De broncode van RTC-Tools is beschikbaar op GitLab