Akses ke air bersih dan aman adalah salah satu kebutuhan mendesak di seluruh dunia. Namun, sistem pasokan air modern kehilangan rata-rata 20% air karena kebocoran. Mereka tidak hanya merusak kualitas pasokan air, tetapi mereka juga dapat menyebabkan kerusakan serius pada bangunan dan jalan, mengikis fondasi. Sistem deteksi kebocoran mahal dan lambat untuk beroperasi: mereka tidak berfungsi dengan baik di mana pipa yang terbuat dari kayu, tanah liat atau plastik, yang membentuk sebagian besar sistem pasokan air di dunia, dipasang.
Para peneliti
di Massachusetts Institute of Technology (MIT) sedang mencoba untuk
menyelesaikan masalah ini. Menurut para ilmuwan, sistem baru ini dapat dengan cepat dan murah mencari kebocoran kecil, terlepas dari bahan dari mana pipa itu dibuat. Pengembangan dan pengujian sistem semacam itu memakan waktu sembilan tahun - selama ini, profesor teknik mesin Kamal Youcef Toumi dan timnya PipeGuard mengerjakannya. Para ilmuwan siap untuk mempresentasikan hasil pekerjaan mereka di Konferensi Internasional IEEE / RSJ tentang Robot Cerdas dan Sistem (
IROS ) mendatang pada bulan September.
Pada musim panas 2017, tim menguji pipa distribusi beton 12 inci di Monterrey, Meksiko. Di kota ini, pemerintah mengizinkan pengujian dilakukan bukan secara tidak sengaja - setiap tahun Monterrey kehilangan sekitar 40% airnya karena kebocoran, dan kerusakan dalam bentuk untung yang hilang diperkirakan sekitar $ 80 juta. Pada saat yang sama, kebocoran menyebabkan pencemaran air secara umum, karena air yang bocor terkadang kembali ke pipa distribusi.
Sistem ini menggunakan robot karet kecil yang terlihat seperti kok badminton. Perangkat ini dapat tertanam dalam sistem pasokan air melalui hidran kebakaran. Di sana, secara pasif mengikuti arus, mendaftarkan lokasinya saat bergerak. Secara paralel, robot mendeteksi perubahan kecil dalam tekanan dengan mengukur nilainya dengan bantuan "rok" karet, yang mengisi diameter pipa.
Kemudian perangkat dihapus oleh jaringan dari hidran lain, data dianalisis. Dalam hal ini, Anda tidak perlu menggali apa pun atau bahkan mengganggu pasokan air. Selain robot pasif yang bergerak di sepanjang pipa, ditarik oleh kekuatan air, tim ilmuwan telah mengembangkan versi aktif yang dapat mengendalikan gerakannya sendiri.
PipeGuard bermaksud untuk mengkomersialkan sistem deteksi kebocoran robot untuk mengurangi kerugian secara keseluruhan. Misalnya, di Arab Saudi, di mana sebagian besar air minum berasal dari pabrik desalinasi yang mahal, sekitar 33% hilang karena kebocoran. Dan uji coba lapangan pertama pada awal 2017 berlangsung di sana.
Pipetech LLC, sebuah perusahaan pipa Al-Khobar, menyediakan untuk percobaan bagian pipa berkarat sekitar 1,6 km panjangnya dan 2 inci diameternya. Sistem perpipaan ini sering digunakan untuk menguji dan mensertifikasi teknologi baru. Pengujian robot dalam pipa dengan tikungan dan sambungan-T menyarankan pembuatan kebocoran buatan untuk menunjukkan kemampuan sistem.
Selama percobaan ini, robot berhasil mendeteksi kebocoran dan membedakannya dari sinyal palsu yang disebabkan oleh perubahan tekanan atau ukuran pipa, kekasaran atau orientasi spasial pipa. Tes dilakukan 14 kali selama tiga hari, dan setiap kali, menurut anggota tim PipeGuard, mahasiswa pascasarjana You Wu, berhasil. Selain itu, robot mendeteksi kebocoran kecil yang sekitar 3,5 liter (galon) per menit, yang sepersepuluh kurang dari ukuran minimum yang dapat ditentukan oleh metode deteksi standar rata-rata.
Setelah uji coba lapangan di Monterrey, tim berencana untuk membuat versi lipat yang lebih fleksibel dari robotnya, yang dapat dengan cepat beradaptasi dengan pipa dengan diameter berbeda. Sebagai contoh, sistem perpipaan Boston adalah "campuran" pipa 6-, 8-, dan 12 inci. Banyak dari mereka dipasang sejak lama sehingga kota tidak memiliki data akurat tentang lokasi mereka yang sebenarnya. Versi baru dari robot akan dapat terbuka seperti payung dan bekerja di pipa dengan diameter berbeda.
Menurut para peneliti, pentingnya robot tidak hanya untuk mengurangi kehilangan air, tetapi juga untuk menyediakan pasokan air yang lebih aman dan lebih dapat diandalkan. Kemampuan sistem robot untuk mendeteksi kebocoran terkecil akan memungkinkan untuk pekerjaan perbaikan tepat waktu jauh sebelum kecelakaan yang sangat serius. Selain itu, robot dapat digunakan di pipa air dan sistem distribusi lainnya, misalnya, gas alam.
Pipa seperti itu juga sering tua dan tidak ditandai pada peta. Gas dapat menumpuk di dalamnya, menghasilkan ledakan serius. Namun, kebocoran pada pipa gas biasanya sulit dideteksi hingga menjadi cukup besar sehingga seseorang dapat mencium aroma yang ditambahkan. Faktanya, sistem MIT pada awalnya dikembangkan untuk mendeteksi kebocoran ini, dan kemudian diadaptasi untuk pasokan air.
PipeGuard berharap bahwa pada akhirnya robot tidak hanya akan mencari kebocoran, tetapi juga akan menerima mekanisme khusus yang memungkinkan untuk memperbaiki kebocoran kecil di tempatnya.