Широм севера Сједињених Држава и Канаде, власници кућа проверавају своје пухалице за снег, складиште дрво за огрјев и одводе цеви на отвореном у припреми за хладно време. За општине, ипак, зимоводни водоводни канали нису тако једноставни - цеви се крећу дугим пругама под земљом, а у ово доба године смрзнута земља и температурне разлике узрокују да пукотине настану у пуној пукотини, често с катастрофалним резултатима.
С времена на време видите чланке о вртачама и провалама на води, али проблем је заправо далеко раширенији, подмукли и утицајнији од необичне грознице у градској улици.
Америчко удружење грађевинских инжењера процењује у својој Извештају о инфраструктури за 2017. годину да се у САД-у годишње догоди 240.000 главних водених испуста, а излази 2 билиона галона пречишћене воде за пиће. То значи да се 14 до 18 процената воде која се третира сваки дан изгуби, довољно да опслужи 15 милиона домова. И погоршава се; студија из 2018. са Државног универзитета у Утаху показала је да су пукнуће цеви у САД-у и Канади порасле за 27 посто у посљедњих шест година. Штавише, рачуни за воду које плаћају купци нису довољни за финансирање водене инфраструктуре, а Америчко удружење за водопривреду процењује цену од три билиона долара да је поправи. У многим земљама у развоју проблем је још гори; конзервативна процјена Свјетске банке сугерира да се 35 посто воде стављене у дистрибуцијске суставе може изгубити у 44 земље које су прегледале. Годишње се широм света изгуби око 14 милијарди долара.
Супротно томе, мала цурења (мања од 10 галона у минути) чак се не називају пропуштањем и не рачунају се са АСЦЕ-овим бројем од 240 000. Ове мање пукотине које се тешко проналазе називају се "потенцијалним цурењем" - да би се то назвало цурење, пукотина мора испуштати довољно воде да се добро види из земље. Али потенцијални пропуштања постају цурења, а цурења постају пукотина, а милиони галона (и долара) сипају или сипају у земљу.
Шта град да радим?
Најбоље праксе према Америчком удружењу за рад на води започињу ревизијом воде, израчунавањем количине воде која би прошла кроз идеално ефикасан систем и упоређујући га са количином коју потрошачи заправо користе, познатом као "вода са приходима".
„Ефикасност воде је прилично добро развијен сегмент индустрије, где гледате како покушавате да пратите перформансе вашег система у погледу прихода и воде без прихода“, каже Деннис Мутти, председник Ц3 Ватер, која ради са општинама у југозападном Онтарију да планирају и оптимизирају водоводне системе, укључујући питку и отпадну воду.
Резултат те ревизије даје градовима неку идеју колико воде се губи. Да би то ублажили, често ангажују извођаче како би тражили пукотине. Уобичајено, откривање цурења укључује чекање на тај видљиви доказ или систематску проверу целих система, отварање хидраната или ископавање цеви како би се на њих поставили слушни сензори у нади да ће чути цурење.
Стотине миља удаљено, два различита проналазача улазе у све мања пропуштања на два врло различита начина. Један је слушање, пажљиво и уз помоћ вештачке интелигенције, за суптилне промене у звуку текуће воде; други користи мекани робот да пажљиво осјети нежни тегљач направљен диференцијалном притиском маленог цурења. Свака се удружила са различитим општинама, а свака намерава да спаси један део тих милиона галона од бекства у земљу.
Када би Иоу Ву одрастао у Шангају, једном недељно четвртком, његов кварт би искључио воду грађанима, као начин да се очува и спречи несташица воде. "Искључили су воду мојој заједници, што погађа можда четвртину људи на пола милиона људи", каже Ву, који се преселио у САД 2008. и похађао МИТ. „Осећао сам се као да смо сјајни грађани, помагали смо граду да сачува воду. Док сам дошао на МИТ, схватио сам, чекај мало, ми чувамо воду, али истовремено, 20 до 30 процената чисте воде изгубило је цурење у истом систему. "
Почео је да се петља са сензорима, питајући се да ли постоји бољи начин да нађе пропуштање пре него што се довољно почну чути - или као што то раде неки градови, чекајући да се цеви потпуно не отворе. Преко шест година радио је на пројекту, основајући компанију, Ватцхтовер Роботицс, након дипломирања. Та компанија тек започиње с пилот програмима за имплементацију трећег прототипа Ву-а, меког робота у облику птичје боје бадмина званог Лигхтхоусе који клизи кроз цеви уз ток воде. Док путује, флексибилни сензори прате скуп лептира на дну робота због ситних тегљача који се догађају док пролазе разлике притиска формиране цурењем. На крају искочи низводни пожарни хидрант, а оператери користе податке да израчунају где би могло доћи до цурења. За овај процес, Ву је добио 10 патената, а његова компанија их лиценцира од МИТ-а. Уређај може открити цурење од само 1 галон у минути
Док путује Светионик, флексибилни сензори надгледају сет папуча у дну робота због ситних тегљача који се догађају док пролазе разлике притиска формиране цурењем. (Љубазношћу истраживача) На залеђеном северу - Ватерлоо, Онтарио - група истраживача модификује традиционалнију методу, слушајући цурења уз помоћ вештачке интелигенције. Као и Ватцхтовер Роботицс, циљ је идентифицирати све мање пропуштања. Оне су премалене да би се откриле кроз промене притиска и тешко их је уочити од позадинске буке, којих има много када пумпате гомилу воде кроз цеви. У ствари, није сасвим тачно рећи да уопште слушају. Њихов уређај, описан у недавном чланку у часопису Урбан Ватер Јоурнал, потонуо је у воду испод хидрантног пожара и користи хидрофонске сензоре за надгледање вибрација у води за све необично. Кроз поступак назван анализом спектра сигнала, АИ математички деконструише сигнал у компоненте и упоређује их са непропусним вибрацијама.
"Ако погледате сиров или цео сигнал, не можете лако разликовати [пушчане и непропусне звукове]", каже Роиа Цоди, студентица доктората са Универзитета Ватерлоо која је аутор чланка Урбан Ватер Јоурнал . „Али ако погледате поткомпоненте, случајеви цурења и амбијенти изгледају врло различито.“
Да би обучили овај АИ - то јест, дали му основну основу за сценарије пропуштања и не цурења са којима би могли да се упореде - истраживачи су изградили мрежу ПВЦ цеви пречника 6 инча у својој лабораторији, заједно са Т-спојницама, противпожарним хидрантом и симулирали су цурења која се налазе на различитим удаљеностима од хидрофона. Повезали су га директно са општинским водоводним системом Ватерлоо, који ради на 50 фунти по квадратном инчу.
Резултат је систем који се може трајно имплементирати, ради у позадини и нуди упозорења када је цев угрожена; хидрофони у хидрантима остају тамо и раде стално, уместо да их треба постављати и користити за тражење цурења.
Упоређујући свог робота са Ватерлооовим АИ, Ву истиче важне различите примене примене у технологији. У урбаном систему, густина цеви и сложена мрежа су способни да слушају уређаје, посебно уз помоћ рачунарске интелигенције, која може помоћи у анализирању података, уместо да се ослања само на обучене техничаре. Али за селидбу у предграђа или рурална подручја, а дуги низ цеви - понекад и само неколико кућа преко километара цевовода - захтевали би превише хидрофона да би били практични. Његов робот сјаји овде; само га испустите у хидрант и покупите га поново километрима низ линију.
Награда Јамес Дисон именовала је Лигхтхоусе својим америчким националним победником у 2018. години (Дисон Авардс) Изумитељи сада учествују у суђењима и партнерствима како би бирали своје производе и припремили их за тржиште. Компанија Мутти индустријски је партнер Универзитета у Ватерлоу и помогла је тој лабораторији да добије стратешки грант од Савета за природне науке и инжењерска истраживања у Канади како би даље развио технологију и тестирао је у Гуелпху у Онтарију. У међувремену, компанија Товертовер Роботицс недавно је завршила свој први пилот пројекат у Цоридону, Индиана, а планира још два у Бостону и Сан Антонију. Успех сваке компаније значиће мање катастрофалних ломова и мање људи који копају цеви.
"На крају дана, сваки од ових ломова који се дешавају одводи стварне људе, често у веома непријатним условима, да изађу, ископају, изврше поправак, обично у врло кратком року", каже Мутти. "Што више ствари можемо учинити да то олакшамо и да им пружимо боље алате за то, то је од велике користи не само људима који плаћају рачун за воду, већ и друштву уопште."
