Kanarische Ereigniserkennung Software schützt Water Utilities vor Terroranschlägen und Kontaminanten , steigert Qualität

Amerikaner zu trinken aus der Küchenarmatur , ohne Furcht vor Schaden verwendet , obwohl Wasserversorgungsunternehmen könnte anfällig für Terroranschläge oder Natur Verunreinigungen sein.

Nun, dank KANARISCHE Ereigniserkennung Software - Open-Source- Software, die von Sandia National Laboratories in Zusammenarbeit mit der Umweltschutzbehörde (EPA) entwickelt - können öffentliche Wassersystemedurch eine verbesserte Erkennung von solchen Bedrohungen zu schützen.

"Die Menschen sind aufgeregt , weil es kostenlos ist und weil wir haben gezeigt, dass es funktioniert wirklich gut . Wir würden sehr gerne mehr Versorgungsunternehmen mit ", sagte Regan Murray , Schauspiel Mitarbeiter Abteilungsleiter der Wasserinfrastruktur Schutzabteilungdes EPA am National Homeland Security Research Center.

Die Software teilt Dienstprogramm Betreiber innerhalb von Minuten , ob etwas falsch mit ihr Wasser , indem sie ihnen Zeit, um zu warnen und schützen die Öffentlichkeit. Und es ist die Verbesserung der Wasserqualität , indem Dienstprogramm Führungskräfte umfassender Echtzeit-Daten über Veränderungen in ihrem Wasser.

Kanarische wird in Cincinnati und in Singapur verwendet , und Philadelphia ist die Prüfung der Software-System . Eine Reihe von anderen US- Versorgungsunternehmen sind zudem die Beurteilung KANARISCHE für die zukünftige Verwendung .

Sean McKenna , die Sandia -Forscher, das Team, das kanarische entwickelt geführt , sagten die Leute begannen , die Aufmerksamkeit auf die Sicherheit der Wassersysteme der Nation nach 9/11 zu zahlen.

McKenna und Murray sagte KANARISCHE könnten die Auswirkungen der größte öffentliche Wasserverschmutzung des Landes verringert haben . Im Jahr 1993 , ein Cryptosporidiose Ausbruch in Milwaukee eilte bei dem Dutzende von Bürgern, die mehr als 400.000 Einwohner krank und kosten mehr als $ 96.000.000 in medizinischen Kosten und verlorene Produktivität , nach den Berichten über die Tragödie .

" Wenn Sie nicht über ein Erkennungssystem , die Art, wie Sie herausfinden, über diese Dinge ist, wenn Menschen krank werden ", sagte Murray .

Sandia , eine nationale Sicherheitslabor , hatte auf dem Wasser Sicherheit vor den 9/11 Angriffe arbeitete . Also, wenn die EPA wurde um Hilfe zu Beginn der letzten zehn Jahre auf der Suche nach Wasserversorgungsunternehmen besser zu überwachen , kontaktiert sie Sandia .

Ein Sandia entwickelten , Methodik der Risikobewertung für Wasser konzentrierte sich auf die physische Sicherheit der Versorgungsinfrastruktur , aber nicht die Erkennung und Bewertung der Auswirkungen der Verschmutzung im Wasser selbst anzugehen. Kanarische wurde so konzipiert, dass Bedarf für eine bessere Einschätzung zu treffen , sagte McKenna .

CANARY , die auf einem Desktop-Computer ausgeführt wird, können für die einzelnen Wasserwerke angepasst werden , die Arbeit mit bestehenden Sensoren und Software , sagte McKenna .

Während einige Versorgungsunternehmen überwachen ihr Wasser mit Echtzeit -Sensoren, viele noch senden Betreiber einmal pro Woche , um Proben zu nehmen, sagte David Hart , führen die Sandia Softwareentwickler für KANARISCHE .

Im Vergleich zur Wochenproben arbeitet KANARISCHE blitzschnell .

"Von Anfang eines Ereignisses - wenn eine Verunreinigung des ersten Sensors erreicht - mit einem Ereignis -Alarm würde 20 bis 40 Minuten, je nachdem wie das Dienstprogramm KANARISCHE konfiguriert ", sagte McKenna .

Die Herausforderung für jede Kontamination Detektionssystem die Anzahl der Fehlalarme reduziert wird und Daten sinnvoll inmitten einer "lauten" Hintergrund der Informationen, die die Umwelt und die Versorgungsinfrastruktur selbst verursacht .

Kanarische Forscher speziell numerische Algorithmen , um Daten , die von mehreren Sensoren zu analysieren und zu unterscheiden zwischen natürlichen Variabilität und ungewöhnliche Muster, die auf ein Problem hinweisen . Zum Beispiel sind die Multivariate - Nearest Neighbor Algorithmus Gruppen von Daten in Clustern basierend auf Zeit und Distanz , erklärte Kate Klise , eine numerische Analyst bei Sandia . Wenn neue Daten empfangen werden, entscheidet CANARY , ob es nahe genug, um einen bekannten Cluster zu berücksichtigen normal oder ob es sich um weit genug entfernt , um als anomal werden. Im letzteren Fall , warnt KANARISCHE den Netzbetreiber , sagte Klise .

Das Computerprogramm verwendet einen beweglichen 1,5- bis zweitägigen Fenster von Daten aus der Vergangenheit , um abnormale Ereignisse durch den Vergleich prognostizierten Wassereigenschaften mit aktuellen Beobachtungen zu erkennen. Aber ein einzelner Ausreißer wird der Alarm , die kostspielig und ineffizient Fehlalarme zu vermeiden hilft auslösen. Kanarische aggregiert Informationen über mehrere 2- bis 5-minütige Zeitschritte , Beweise zu bauen , dass die Wasserqualität hat sich stark verändert worden ist , sagte McKenna .

"Wir haben Techniken aus verschiedenen Bereichen genommen und die zusammen in einer Art, wie sie nicht zusammen vor genommen worden sind; sicherlich die Anwendung dieser Techniken, um Überwachung der Wasserqualität wurde vorher nicht geschehen ist ", sagte McKenna .

Kanarische enthält auch Informationen über graduelle Veränderungen im Wasser, sagte McKenna .

Eine unbeabsichtigte Vorteil der Software ist, dass , wenn die Netzbetreiberbesser verstanden die Daten , die von ihren Sensoren gesendet werden, können sie Änderungen an der Bewirtschaftung der Wassersysteme, um die Qualität des Bildes zu verbessern , sagte McKenna .

"Was wir gefunden von Versorgungsunternehmen arbeiten wir mit , dass ein besser verwalteten System ist sicherer und ein sichereres System ist besser verwaltet ", sagte McKenna .

Harry Seah , Leiter der Technik und Wasserqualität Amt an der Public Utilities Board ( PUB) , nationalen Wasserbehörde in Singapur , schrieb in einem Brief Unterstützung CANARY , dass die Software ein "Quantensprung" in der Praxis des Dienstprogramms.

In der Vergangenheit Seah schrieb , hing das Dienstprogramm auf vorgegebenen Grenzen von drei Wassereigenschaften , die Wasserqualität zu bestimmen.

" Mit der Implementierung von CANARY , können relative Änderungen in den Strukturen dieser drei Parameter verwendet werden, um die Wasserqualität Ereignisse aufzudecken , auch wenn jeder einzelne Parameter liegt innerhalb der Alarmgrenzen werden", schrieb Seah . " Dies verbessert PUB Fähigkeit, die Wasserqualität zu Veränderungen zu reagieren , und ermöglicht PUB schlechter Qualität Wasser , bevor die Verbraucher [ es erreicht ] verhaften. "

Da immer mehr Versionen der Software werden in Wasserversorgungsunternehmen installiert , sind die Forscher auf neue Anwendungsgebiete für die kanarische , wie Computer- Netzwerkverkehr -Protokolle und geophysikalische Log-Analyse von Erdöl Bohrer verwendet werden, um Steine ​​in verschiedenen Tiefen zu analysieren arbeiten .

Sandia National Laboratories ist ein multiprogram Labor von Sandia Corporation, eine hundertprozentige Tochtergesellschaft von Lockheed Martin Corporation, betrieben wird, für die US- Department of Energy National Nuclear Security Administration . Mit Hauptstandorten in Albuquerque, NM, und Livermore , Kalifornien. Sandia hat wichtige R

Quelle:
Heather Clark
DOE / Sandia National Laboratories