ก๊อกน้ำ

น่าเสียดายที่ระบบตรวจจับการรั่วไหลมีราคาแพงและทำงานช้า -- และทำงานได้ไม่ดีนักในระบบที่ใช้ไม้ ดินเหนียว หรือท่อพลาสติก ซึ่งเป็นระบบส่วนใหญ่ในประเทศกำลังพัฒนา ขณะนี้ ระบบใหม่ที่พัฒนาโดยนักวิจัยของ MIT สามารถให้โซลูชันที่รวดเร็วและราคาไม่แพง ซึ่งสามารถค้นหาการรั่วไหลแม้เพียงเล็กน้อยด้วยความแม่นยำที่แม่นยำ ไม่ว่าท่อจะทำมาจากอะไรก็ตาม ระบบซึ่งอยู่ภายใต้การพัฒนาและทดสอบเป็นเวลาเก้าปีโดยศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกล Kamal Youcef-Toumi นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา You Wu และอีกสองคนจะได้รับการอธิบายในรายละเอียดในการประชุมนานาชาติ IEEE/RSJ เรื่องหุ่นยนต์และระบบอัจฉริยะที่กำลังจะมีขึ้น (IROS) ในเดือนกันยายน ในขณะเดียวกัน ทีมงานกำลังทำการทดสอบในช่วงฤดูร้อนนี้กับท่อจ่ายน้ำคอนกรีตขนาด 12 นิ้ว ใต้เมืองมอนเตร์เรย์ ประเทศเม็กซิโก ระบบนี้ใช้อุปกรณ์หุ่นยนต์ยางขนาดเล็กที่ดูคล้ายกับเบอร์ดี้แบดมินตันขนาดใหญ่ สามารถเสียบอุปกรณ์เข้ากับระบบน้ำผ่านหัวจ่ายน้ำดับเพลิง จากนั้นจะเคลื่อนที่อย่างเฉยเมยตามการไหล บันทึกตำแหน่งขณะที่มันไป ตรวจจับความแปรผันของแรงดันแม้เพียงเล็กน้อยด้วยการตรวจจับแรงดึงที่ขอบกระโปรงยางแบบอ่อน ซึ่งเติมขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ จากนั้นอุปกรณ์จะถูกกู้คืนโดยใช้ตาข่ายผ่านหัวจ่ายน้ำอีกอันหนึ่ง และข้อมูลจะถูกอัปโหลด ไม่ต้องขุดและไม่ต้องหยุดชะงักของบริการน้ำ นอกจากอุปกรณ์แบบพาสซีฟซึ่งถูกผลักดันโดยการไหลของน้ำแล้ว ทีมงานยังได้ผลิตรุ่นแอคทีฟที่สามารถควบคุมการเคลื่อนไหวของมันได้ มอนเตร์เรย์เองมีแรงจูงใจอย่างมากที่จะมีส่วนร่วมในการศึกษานี้ ก๊อกน้ำ เนื่องจากต้องสูญเสียน้ำประปาประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์จากการรั่วไหลทุกปี ทำให้เมืองสูญเสียรายได้ไปประมาณ 80 ล้านดอลลาร์ การรั่วไหลยังอาจนำไปสู่การปนเปื้อนของน้ำประปาเมื่อน้ำเสียสำรองเข้าไปในท่อจ่ายน้ำ ทีม MIT ที่เรียกว่า PipeGuard ตั้งใจที่จะทำการค้าระบบตรวจจับด้วยหุ่นยนต์เพื่อช่วยบรรเทาความสูญเสียดังกล่าว ในซาอุดีอาระเบีย ที่ซึ่งน้ำดื่มส่วนใหญ่จัดหาผ่านโรงกลั่นน้ำทะเลราคาแพง ร้อยละ 33 สูญเสียไปจากการรั่วไหล นั่นเป็นเหตุผลที่มหาวิทยาลัยปิโตรเลียมและแร่ธาตุ King Fahd แห่งทะเลทรายแห่งนี้ให้การสนับสนุนและร่วมมือในการทำงานส่วนใหญ่ของทีม MIT รวมถึงการทดสอบภาคสนามที่ประสบความสำเร็จเมื่อต้นปีที่ผ่านมาซึ่งส่งผลให้มีการปรับปรุงการออกแบบเพิ่มเติมสำหรับระบบ Youcef-Toumi กล่าว การทดสอบเหล่านั้นในส่วนของท่อขึ้นสนิมขนาด 2 นิ้วความยาวหนึ่งไมล์ที่จัดทำโดย Pipetech LLC ซึ่งเป็นบริษัทผู้ให้บริการท่อส่งใน Al Khobar ประเทศซาอุดีอาระเบีย ซึ่งมักจะใช้ระบบท่อเดียวกันในการตรวจสอบและรับรองเทคโนโลยีท่อส่ง การทดสอบในท่อที่มีการโค้งงอ ข้อต่อรูปตัวที และข้อต่อต่างๆ เกี่ยวข้องกับการสร้างรอยรั่วเทียมเพื่อให้หุ่นยนต์ค้นหา หุ่นยนต์ทำได้สำเร็จ โดยแยกลักษณะของการรั่วออกจากสัญญาณเตือนที่ผิดพลาดซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของความดันหรือการเปลี่ยนแปลงของขนาดท่อ ความขรุขระ หรือการวางแนว "เราใส่หุ่นยนต์จากข้อต่อหนึ่ง และนำออกจากข้อต่ออีกข้างหนึ่ง เราทดลอง 14 ครั้งภายในสามวัน และมันก็เสร็จสิ้นการตรวจสอบทุกครั้ง" Wu กล่าว ยิ่งไปกว่านั้น ยังพบการรั่วไหลประมาณหนึ่งแกลลอนต่อนาที ซึ่งเป็นหนึ่งในสิบของขนาดขั้นต่ำที่วิธีการตรวจจับทั่วไปสามารถหาได้โดยเฉลี่ย และหนึ่งในสามของขนาดใหญ่เท่าที่ระบบเหล่านั้นสามารถหาได้แม้ในสภาวะที่ดีที่สุด ขั้นตอนต่อไปสำหรับทีมหลังจากการทดสอบภาคสนามในเมืองมอนเตร์เรย์คือการสร้างหุ่นยนต์รุ่นที่ยืดหยุ่นและพับได้ ซึ่งสามารถปรับตัวเองให้เข้ากับท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่างๆ ได้อย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ใต้ท้องถนนในบอสตัน มีท่อขนาด 6, 8 และ 12 นิ้วผสมกันเพื่อนำทาง หลายท่อติดตั้งไว้นานแล้วจนเมืองนี้ไม่มีแม้แต่แผนที่ที่แม่นยำของตำแหน่งที่ตั้ง หุ่นยนต์จะขยาย "เหมือนร่ม" Wu กล่าว เพื่อปรับให้เข้ากับท่อแต่ละท่อ ไม่เพียงแต่ระบบสามารถค้นหารอยรั่วในท่อน้ำแทบทุกชนิดเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้กับระบบท่อจ่ายชนิดอื่นๆ เช่น ระบบท่อก๊าซธรรมชาติ ท่อดังกล่าวซึ่งมักจะเก่าและทำแผนที่ได้ไม่ดี ก่อให้เกิดการสะสมของก๊าซอย่างรุนแรงและแม้แต่การระเบิดในบางเมือง แต่การรั่วไหลนั้นตรวจจับได้ยากจนกว่าจะมีขนาดใหญ่พอที่ผู้คนจะได้กลิ่นของสารกำจัดกลิ่นที่เพิ่มเข้ามา ระบบของ MIT ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นครั้งแรกเพื่อตรวจจับการรั่วไหลของก๊าซ และต่อมาได้ถูกดัดแปลงสำหรับท่อน้ำ ท้ายที่สุดแล้ว ทีมงานหวังว่า หุ่นยนต์ไม่เพียงแค่สามารถค้นหารอยรั่วได้เท่านั้น แต่ยังมีการติดตั้งกลไกพิเศษที่พวกเขาออกแบบไว้ เพื่อที่ว่าอย่างน้อยที่สุดสำหรับการรั่วไหลที่มีขนาดเล็ก มันสามารถดำเนินการซ่อมแซมได้ทันทีที่จุดนั้น