Spørgsmål og svar:Luftbåren vandlækagedetektion ved hjælp af en innovativ trekantmetode

Dette år er på vej til at blive en af ​​de hotteste siden målingerne begyndte, og Europa oplevede sin fælles næstvarmeste juni på rekord. Mens den globale stigende temperatur i høj grad påvirker vandressourcerne, det er afgørende at afhjælpe lækagerne i rør og transmissionsnettet. I nogle europæiske lande går næsten halvdelen af ​​det kanaliserede vand tabt, før det når hanen.

En høj andel af tabene sker i lysnettet med stor diameter, der krydser landdistrikter, hvor virksomheder har problemer med at overvåge dem på grund af, at traditionelle feltundersøgelser er dyre og tidskrævende.

Europæiske forskere har derfor udviklet en overvågningstjeneste, der bruger fly - til at overvåge store områder - og droner - for steder, der er svære at få adgang til - udstyret med multispektrale og infrarøde kameraer. For at analysere data, de brugte den såkaldte trekantmetode. Det er en ret banebrydende tilgang til at opdage vandlækager, som kombinerer overfladetemperaturmålinger og et vegetationsindeks.

Det er baseret på, at utætheder fører til lavere overfladetemperaturer, som kan detekteres af et termisk infrarødt kamera. Imidlertid, den termiske reaktion af vegeteret jord er forskellig fra de bare, gør det svært at få et entydigt svar med hensyn til fugtindhold og potentielt vandtab. Forskerne tilføjede derfor en parameter, der måler vegetationsdækningsfraktionen, som udledes af hyperspektrale kameraer, at få en temperaturafhængig luftfugtighedsskala, som varierer alt efter vegetationen.

Systemet er udviklet under EU -projektet WADI, koordineret af youris.com. Dens administrerende direktør Elena Gaboardi deler de vigtigste endelige resultater af undersøgelsen.

Hvorfor er denne teknologi økonomisk konkurrencedygtig?

Begrænsning af vandlækager bremser forsyningernes omkostninger, herunder energiomkostningerne til pumpning af vand, og samtidig øge mængden af ​​vand, der kan sælges. Det her, på tur, begrænser risikoen for at hæve priserne for kunderne.

Sammenlignet med konkurrerende teknologier, WADI-systemets økonomiske fordel ligger i effektiviteten af ​​operationer:det kan overvåge komplekse netværk og lange rør (50 til 90 km/t afhængigt af brugen af ​​droner eller fly) og, da det er luftbåret, kan nå utilgængelige eller afsondrede steder med al slags terræn. I øvrigt, omkostningerne ved konventionelle jorddetekteringsteknikker varierer fra 1, 000 til 5, 000 euro per kilometer, mens den luftbårne teknologi spænder fra 50 til 200 euro pr. kilometer.

Hvad er de vigtigste fordele for miljøet?

Udover besparelserne i strømforbrug til vandindvinding og distribution, identifikation af vandlækager ville naturligvis føre til flere tilgængelige vandressourcer. I sidste ende vil mængden af ​​kemikalier, der anvendes i vandbehandlingsanlæg til menneskelig vandforsyning, også være lavere.

I denne sammenhæng, vi anvendte en miljømæssig og økonomisk livscyklusvurdering og sammenlignede resultaterne med den almindelige teknologi, som er den akustiske metode. Vi tog hensyn til, for eksempel, brændstofforbruget under flyvninger (MAV), indvirkningen af ​​fremstillingsfly på nogle indikatorer såsom ferskvandseutrofiering [som en konsekvens af udslip af industrielt spildevand, udg. note] og vandudtømning, den humane toksicitetsindikator relateret til kviksølvet indeholdt i kameraernes infrarøde detektor.

For droneflyvninger (UAV), vi fokuserede på batteriernes indvirkning på ozonet, metalressourcer og menneskers sundhed. I særdeleshed, vi overvejede elforbruget til at oplade dem og behovet for at udskifte dem i dronens levetid.

Det blev anslået, at anvendelse af WADI-teknikkerne (begge teknologier (MAV og UAV) på 5 % af europæiske vanddistributionssystemer potentielt kunne reducere 166,5 millioner kg CO2 ₂ /år, ved at reducere energiforbruget til vandforsyningen. I sammenligning med CO2-fodaftrykket forbundet med MAV- og UAV WADI-enhederne (270, 000 kg CO2eq henholdsvis 545 kg CO2eq) fordelene er enorme.

Du lavede to luftkampagner i Frankrig og Portugal. Hvad er de vigtigste resultater fra feltforsøgene?

Kampagnen i Frankrig var den første test i et rigtigt miljø. Vi validerede vores udstyr og finjusterede vores målestrategi. Bagefter, de to undersøgelser i Portugal viste bemærkelsesværdigt bedre resultater. Billederne indsamlet under UAV- og MAV-flyvningerne blev behandlet og analyseret, og potentielle lækagehændelser blev identificeret. Hver registreringshændelse blev derefter klassificeret som sand positiv /sand negativ /falsk positiv /falsk negativ og blev forbundet med andre parametre, nemlig:den anvendte teknologi (UAV/MAV), de miljømæssige forhold, vegetationstype og jordtype fugtighed, jordtemperatur, tilstedeværelse af kunstvanding og nedbør i de ti dage forud for flyvningen.

Alt i alt viste systemet sig i stand til at detektere vand i jorden i cirka 70 % af tilfældene, mens teknologiens ydeevne til at opdage faktiske vandlækager var cirka 50%. Mest vigtigt, vi observerede, at systemets nøjagtighed ved målretning mod sande begivenheder er forbedret betydeligt over tid, fra en kampagne til en anden. Vi er derfor overbeviste om, at en større baseline af sager yderligere ville forbedre ydeevnen.

Hvad er de bedste betingelser for at bruge WADI-teknologien?

Teknologien fungerer bedst i landbrugszoner med bar jord, afgrøder på det tidlige udviklingsstadium og blandede områder. Den klarer sig ikke så godt i skovområder. Resultater tyder også på, at opløsningen fungerer godt i lerjord og sandet lerjord, men ikke så meget i siltholdig lerjord.

Kompleksiteten eller diameteren af ​​de rør, der skal undersøges, og typen af ​​anvendt teknologi (UAV vs MAV) påvirker ikke ydeevnen. Vejrforhold, tværtimod, kan gøre det. For eksempel, kampagnen i Frankrig blev gennemført efter kraftige regnskyl, og det gjorde det svært at opdage lækager korrekt.

Vandværkerne, der testede WADI, hjalp os med at identificere de nødvendige forbedringer, og de kan meget vel fortsætte med at bruge teknologien, bidrager dermed til forbedringen.

På den tekniske side, præstationerne skal forbedres, især på terræn med specifik eller rigelig vegetation. I øvrigt, tiden mellem flyvningen og dataanalysen bør reduceres og ikke tage mere end en måned.

Hvad vil der ske efter afslutningen af ​​forskningsprojektet? Vil vandværker kunne bruge denne teknologi? Hvornår?

Tjenesten er nu på prototypestadiet. En gruppe partnere har udarbejdet en køreplan for udviklingen af ​​en fuld service i fremtiden, horisonten er omkring et år fra projektets afslutning og 2022 for kommercialiseringen.