Towards a scalable software architecture for water utilities’ decision support systems

Abstract

O fornecimento de água às populações é um serviço de qualquer grande sociedade, desde o início da Civilização. Hoje em dia, enormes quantidades de água são fornecidas constantemente a residências e indústrias variadas utilizando motores eléctricos acopolados a bombas de água que consomem vastas quantidades de energia eléctrica. Com o recurso a tarifas de electricidade variáveis e dinâmicas, dados em tempo real de sensores nas empresas de fornecimento de água e a modelos da rede de distribuição de água, o software da SCUBIC consegue monitorizar e prever consumos de água e assim optimizar a operação destas bombas por forma a baixar os custos operacionais das empresas gestoras de água. O software desenvolvido pela SCUBIC permite um conjunto de serviços construídos numa fase embrionária da empresa que, por se manterem inalterados ao longo dos anos, não se adequam ao plano de negócios e aumento de requisitos por parte dos stakeholders. Daqui surge então a necessidade de construir uma nova arquitectura de software capaz de responder aos novos desafios numa indústria cada vez mais instrumentalizada e evoluída como a da Gestão de Água. Recorrendo a métodos de engenharia de software, migração de arquitecturas de software e planeamento cuidadoso, sugere-se neste trabalho uma nova arquitectura de software baseada em micro-serviços e serverless.Esta arquitectura foi então avaliada de acordo com os índices chave de DevOps e comparada com a solução antiga. Após rever os resultados gerados pelos indicadores de performance, concluise que a migração foi foi benéfica para os objectivos propostos.

Water Supply is a staple of all civilizations throughout History. Nowadays, huge amounts of water are constantly supplied to homes and businesses, requiring the use of electric pumps which consume vast amounts of electric energy. By using variable and dynamic electric tariffs, multiple real-time sensor date from Water Utilities and Water Network Modelling, the SCUBIC software is able to monitor the water networks, predict water consumption and optimize pump operation allowing the Water Utilities to lower operational costs. Built during an earlier phase of the company, the SCUBIC software is a monolithic amalgamation of services, full of compromises that cannot fulfill the latest requirements from the stakeholders and business plan. Therefore, a need to build a more modular and scalable software architecture for this software becomes apparent. Using careful planning, software engineering knowledge and literature regarding software architecture migration, a new software architecture was implemented. Results from comparisons between the older and newer architectures prove that the migration was a success and complies with the requirements set at the beginning of the project.