Detta år är på väg att bli en av de hetaste sedan mätningarna började och Europa såg sin gemensamma näst varmaste juni på rekord. Medan den globala stigande temperaturen påverkar vattenresurserna kraftigt, Det är avgörande att åtgärda läckage i rör och överföringsnät. I vissa europeiska länder går nästan hälften av det kanaliserade vattnet förlorat innan det når kranen.

En stor andel av förlusterna sker i elnät med stor diameter som korsar landsbygden, där företag har problem med att övervaka dem på grund av att traditionella fältundersökningar är kostsamma och tidskrävande.

Europeiska forskare har därför utvecklat en övervakningstjänst med hjälp av flygplan- för att undersöka stora områden- och drönare- för platser som är svåra att komma åt- utrustade med multispektrala och infraröda kameror. För att analysera data, de använde den så kallade triangelmetoden. Det är en ganska banbrytande metod för att upptäcka vattenläckor, som kombinerar yttemperaturmått och ett vegetationsindex.

Det är baserat på det faktum att läckor leder till lägre yttemperaturer, som kan detekteras av en termisk infraröd kamera. Dock, det termiska svaret på vegetationsjordar skiljer sig från de bara, gör det svårt att få ett entydigt svar när det gäller fuktinnehåll och potentiell vattenförlust. Forskarna lade därför till en parameter som mäter fraktionens täckningsfraktion, som härleds av hyperspektrala kameror, för att få en temperaturberoende luftfuktighetsskala som varierar beroende på vegetationen.

Systemet har utvecklats under EU -projektet WADI, samordnas av youris.com. Dess verkställande direktör Elena Gaboardi delar de viktigaste slutresultaten av studien.

Varför är denna teknik ekonomiskt konkurrenskraftig?

Begränsning av vattenläckor minskar driftskostnaderna för företag, inklusive energikostnader för pumpning av vatten, samtidigt som man ökar mängden vatten som kan säljas. Detta, i tur och ordning, begränsar risken att höja priserna för kunderna.

Jämfört med konkurrerande teknik, WADI -systemets ekonomiska fördel ligger i effektiviteten i operationerna:det kan övervaka komplexa nätverk och långa rör (50 till 90 km/h beroende på användning av drönare eller flygplan) och, som det är luftburet, kan nå otillgängliga eller avskilda platser med all slags terräng. Dessutom, kostnaden för konventionella markdetekteringstekniker sträcker sig från 1, 000 till 5, 000 euro per kilometer, medan den luftburna tekniken sträcker sig från 50 till 200 euro per kilometer.

Vilka är de främsta fördelarna för miljön?

Förutom besparingarna i energiförbrukning för vattenutvinning och distribution, identifieringen av vattenläckor skulle uppenbarligen leda till fler tillgängliga vattenresurser. Ytterst skulle mängden kemikalier som används i vattenbehandlingsanläggningar för mänsklig vattenleverans också vara lägre.

I detta sammanhang, vi tillämpade en miljömässig och ekonomisk livscykelbedömning och jämförde resultaten med den vanliga tekniken, vilket är den akustiska metoden. Vi tog hänsyn till till exempel, bränslet som förbrukas under flygplanets flygningar (MAV), tillverkningsplanens inverkan på vissa indikatorer som övergödning av sötvatten [till följd av utsläpp av industriellt avloppsvatten, red. notera] och utarmning av vatten, indikatorn för mänsklig toxicitet relaterad till kvicksilveret i kamerans infraröda detektor.

För dronflygen (UAV), vi fokuserade på batteriernas påverkan på ozonet, metallresurser och människors hälsa. Särskilt, vi övervägde elförbrukningen att ladda dem och behovet av att byta ut dem under drönarens livstid.

Det uppskattades att tillämpning av WADI -teknikerna (båda teknikerna (MAV och UAV) på 5% av de europeiska vattendistributionssystemen potentiellt skulle kunna minska 166,5 miljoner kg CO ₂ /år, genom att minska energiförbrukningen för vattentillförseln. I jämförelse med koldioxidavtrycket i samband med MAV- och UAV WADI -enheterna (270, 000 kg CO2eq respektive 545 kg CO2eq), fördelarna är enorma.

Du gjorde två flygkampanjer i Frankrike och Portugal. Vilka är de viktigaste resultaten från fälttesterna?

Kampanjen i Frankrike var det första testet i en verklig miljö. Vi validerade vår utrustning och finjusterade vår mätstrategi. Efteråt, de två undersökningarna i Portugal visade påfallande bättre resultat. Bilderna som samlats in under UAV- och MAV -flygningar bearbetades och analyserades, och potentiella läckagehändelser identifierades. Varje detekteringshändelse klassificerades sedan som sann positiv /sann negativ /falsk positiv /falsk negativ och associerades med andra parametrar, nämligen:den teknik som används (UAV/MAV), miljöförhållandena, vegetationstyp och jordtyp, fuktighet, jordtemperatur, bevattningsnärvaro och nederbörd under de tio dagarna före flygningen.

Sammantaget visade sig systemet kunna upptäcka vatten i jorden i cirka 70% av fallen, medan teknikens prestanda för att upptäcka verkliga vattenläckor var cirka 50%. Viktigast, vi observerade att systemets noggrannhet för att rikta riktiga händelser har förbättrats avsevärt över tiden, från en kampanj till en annan. Vi är därför övertygade om att en större baslinje av ärenden skulle förbättra prestandan ytterligare.

Vilka är de bästa förutsättningarna för att använda WADI -tekniken?

Tekniken fungerar bäst i jordbrukszoner med bar jord, grödor i ett tidigt utvecklingsstadium och blandade områden. Det fungerar inte lika bra i skogsområden. Resultaten tyder också på att lösningen fungerar bra i lera och sandig lerjord men inte så mycket i siltig lerjord.

Komplexiteten eller diametern på rören som ska undersökas och vilken typ av teknik som används (UAV vs MAV) påverkar inte prestanda. Väderförhållanden, tvärtom, kan göra det. Till exempel, kampanjen i Frankrike genomfördes efter kraftiga regn och det gjorde det svårt att upptäcka läckor korrekt.

Vattenförsörjningarna som testade WADI hjälpte oss att identifiera de förbättringar som behövs och de kan mycket väl fortsätta använda tekniken, vilket bidrar till dess förbättring.

På den tekniska sidan, prestationerna måste förbättras, särskilt på terräng med specifik eller riklig vegetation. Dessutom, tiden mellan flygningen och dataanalysen bör minskas och inte ta mer än en månad.

Vad kommer att hända efter forskningsprojektets slut? Kommer vattenföretag att kunna använda denna teknik? När?

Tjänsten är nu i prototypstadiet. En grupp partners har utarbetat en färdplan för utvecklingen av en fullservice i framtiden, horisonten ligger ungefär ett år från projektets slut och 2022 för kommersialisering.