Lighthouse - low cost robot to find leaks in water pipes - kleiner Robot zum Aufspüren von Löchern in Wasserleitungen - 20 Prozent des Trinkwassers versickert - von You Wu - MIT
Lighthouse | James Dyson Award
www.jamesdysonaward.orgLow cost robot to find leaks in water pipes long before they become catastrophic.
Wer in einem Industriestaat der ersten Welt lebt, der macht sich häufig wenig Gedanken um das Trinkwasser, das aus der Wasserleitung kommt. Allerdings: Das Verfahren ist in gewisser Weise sehr teuer. Denn aufgrund von kleinen Lecks gehen etwa 20 Prozent des gesamten Trinkwassers verloren. Das Wasser fließt einfach aus. Das kann zu Unterspühlungen und Hohlräumen führen, die schließlich Straßen und Gehwege einsacken lassen. Oder das "kleine Loch" wird zu einem richtig großen Loch. Die Leitung platzt und das Wasser geht den Weg nach oben. Dann wird es richtig teuer.
Es gibt zwar Techniken zum Aufspüren von Lecks. Aber die sind wohl derzeit "noch nicht so gut".
You Wu, ein Doktorand am Massachusetts Institute of Technology (MIT), hat einen kleinen Robot entwickelt, der sehr kleine Lecks rechtzeitig aufspüren könnte.
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Lighthouse: Low cost robot to find leaks in water pipes long before they become catastrophic
https://www.jamesdysonaward.org/en-US/2018/project/lighthouse/
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Dort findet sich die Feststellung:
> Currently, water utilities cannot find leaks before they grow into costly pipe bursts. With Lighthouse, they can find leaks months before they break.
Aktuell gäbe es keine wirklichen Hilfsmittel, die Lecks frühzeitig entdecken können. Mit Lighthouse sei das Monate vor einem Brechen möglich.
In den USA gibt es jährlich 240.000 Rohrbrüche, das sind 657 Rohrbrüche pro Tag. Von diesen führen viele zu Absenkungen, also zu weiteren Folgeschäden an der Infrastruktur.
Die Technik: Lighthouse sieht aus wie ein etwas vergrößerter Badminton-Federball. Entscheidend ist eine Art Haut aus taktilen Sensoren. Der Robot füllt das Rohr aus, das er untersuchen soll und schwimmt passiv mit. Kommt er an einem Leck vorbei, ändert sich dort die Strömung. Das kann der Robot aufzeichnen.
Der Robot ist aus weichem Material hergestellt und sehr flexibel. Er kann an jedem Hydranten eingebracht werden, schwimmt eine Weile mit, loggt seine Standorte und die gefundenen Lecks. Mit einem Netz wird er an einem anderen Hydranten eingefangen, dann können die Daten exportiert und graphisch aufbereitet werden. Es sind keine Grabungstätigkeiten notwendig, damit auch keine Unterbrechung des Frischwassersystems.
Lighthouse ist das Ergebnis einer sechsjährigen Forschungsarbeit. Das fing an mit einem Auftrag aus Saudi-Arabien. Da verschwinden etwa 30 % des gewonnenen Süßwassers aus den Leitungen. Die Erkennung von Lecks mit traditionellen Methoden funktionierte dort nicht, da die Pipelines aus Kunststoff sind. Die traditionellen Techniken setzen Metallrohre voraus. Nach drei Jahren, 11 Prototypen und diversen Tests gab es eine erste funktionierende Lösung. Allerdings scheiterte die Lösung 2015 noch daran, daß Turbulenzen in Pipelines ineffektiv verarbeitet wurden. Nach weiteren zwei Jahren gab es 2017 eine erste Lösung, die praktisch funktionierte. Dann gab es diverse Verbesserungen. Etwa ein Algorithmus, der es ermöglichte, auf GPS zu verzichten.
Die Unterschiede zu bisherigen Techniken: Lighthouse findet die schwierigen Lecks, Konkurrenten schaffen das nicht. Diese orientieren sich häufig an den Geräuschen.
> In practice, popular devices such as geophones and acoustic correlators can find leaks losing 10 gallons of water per minute, and that is twice the flow rate of a typical shower.
Diese Techniken finden Löcher, durch die 10 Gallonen Wasser pro Minute abfließt, das sind mehr als 37 Liter bzw. ein mehr als ein halber Liter pro Sekunde. Deutlich mehr als eine übliche Dusche.
> Lighthouse, with its unique tactile sensor, can find leaks that are as small as a 4 millimeter crack that loses just one gallon of water per minute.
Lighthouse findet dagegen Löcher ab 4 Millimetern, die sorgen für einen Verlust von einer Gallone pro Minute. Das Verfahren ist also zehn mal feiner.
Ferner funktionieren die Konkurrenztechniken nur in Metallrohren. Für Lighthouse ist das Röhrenmaterial irrelevant.
Inzwischen wurde ein Unternehmen WatchTower Robotics Co. gegründet.
http://watchtowerrobotics.com/
Das soll die Technik weiterentwickeln und vermarkten. Da ist die Rede davon, daß jeder Wasserrohrbruch etwa 200.000 Dollar an Infrastrukturkosten produziert. Praktisch müßte man mit so einem Gerät die allermeisten Löcher rechtzeitig erkennen und ausbessern können. Das würde zwar ein ständiges proaktives Arbeiten erfordern. Aber dafür gäbe es keine "richtigen Wasserrohrbrüche" mehr.
Ein kleines Video vom März 2017:
MIT Leak Detection Robot for City Water Distribution Systems
https://www.youtube.com/watch?v=CohDhFkyiks
Wenn man so eine Technik weltweit einsetzen würde und dementsprechend Lecks frühzeitig schließt: Das hätte deutliche Auswirkungen. So ein System dürfte sich durch das Vermeiden großer Wasserrohrbrüche von selbst rechnen. Plötzlich auftretende Ermüdungsbrüche ließen sich dadurch zwar nicht vermeiden. Aber das regelmäßige Stopfen kleiner Löcher würde den 20 % - Verlust von Trinkwasser deutlich reduzieren.