A vízrendszerek az egész világon nagy terhelés alatt állnak. A csövek évről évre öregszenek, miközben a népesség növekszik, és egyre több épületet emelnek. Az Egyesült Államokban több billió liter ivóvíz vész el szivárgások és csőtörések miatt, és a potenciális javítási számla elképesztő – csak az elöregedő amerikai vízhálózat javítása 625 milliárd dollárba kerülne a következő 20 év során.
Az éghajlatváltozás csak súlyosbítani fogja a problémát, mivel a tiszta vízhez való hozzáférés mára sürgető globális kérdéssé vált. Johannesburgban idén kiszáradtak a csapok, míg Mexikóváros a vízének akár 40%-át is elveszítheti a rossz állapotú fővezetékek és csatlakozások miatt.
Van azonban remény: a Design and Make-vállalatok világszerte választ keresnek a komoly környezetvédelmi problémákra a fenntarthatóság előtérbe helyezésével. Az Autodesk 2024-es State of Design & Make (angol) jelentése szerint a különböző iparágakban működő vállalatok 97%-a tesz lépéseket a fenntarthatóság javításáért. A környezetvédelmi célok elérése érdekében a technológia felé fordulnak, és lehetőséget teremtenek az innovatív megoldások kifejlesztésére, valamint új vállalkozások alapítására.
A francia ACWA Robotics startup egyike ezeknek a vállalatoknak. A vízszolgáltatók előtt álló kritikus kihívásokat olyan robotikai megoldások kifejlesztésével kezeli, amelyek a csőrendszerekben haladva gyűjtenek adatokat a hatékonyabb vízgazdálkodás érdekében.
Az ACWA autonóm víz alatti robotja arra vár, hogy behelyezzék egy tesztkörnyezetbe, amely egy vízvezeték körülményeit szimulálja. A kép az ACWA Robotics tulajdona.
„Az ACWA az Autonomous Clean Water Appliance rövidítése – mondta Jean-François Guiderdoni, az ACWA Robotics ügyvezető igazgatója. – Világszerte 40 millió kilométernyi cső szállít tiszta vizet az épületek, házak és vállalkozások számára. A vízhálózat által szállított víz átlagosan 20–40%-át veszítjük el. Ez hatalmas mennyiség, és összefügg a csövek állapotával.”
A helyzet javítása érdekében a vízszolgáltatóknak több csövet kell felújítaniuk, javítaniuk és cserélniük, hogy kevesebb vizet veszítsenek. De Guiderdoni szerint „mivel ezt az infrastruktúrát már régen építették ki, és a föld alatt található, nem tudják pontosan, hol és mikor kell azt felújítani.”
Annak érdekében, hogy a vízszolgáltatók megkapják a szükséges információkat, az ACWA Robotics úttörő szerepet játszott egy csuklós moduláris robot kifejlesztésében, amely önállóan képes több kilométernyi csövet bejárni anélkül, hogy zavart okozna a vízellátásban. Kanyarodik és fordul, miközben több érzékelő rögzíti az adatokat, hogy meghatározza a gyenge pontokat, a szivárgási helyeket, és általánosságban azonosítsa a potenciális problémákat, hogy segítse a közműveket a hatékony beavatkozásban.
A robot víz alatt jár be egy vízvezetéket, és közben adatokat gyűjt a cső állapotáról és a lehetséges problémás területekről. A kép az ACWA Robotics tulajdona.
A vállalat intelligens csővizsgáló robotjainak célja, hogy teljes körű adatokat gyűjtsenek a vízhálózat állapotáról. „A nagyobb csövekkel, más néven a fővezetékekkel foglalkozunk – mondta Guiderdoni. – Ezeknek a stratégiai jelentőségű csöveknek a törése egy egész városra vagy városrészre hatással lehet, óriási pénzügyi veszteségeket okozhat és az egész város működését leállíthatja.”
A robotok olyan mérőszámokat rögzítenek, mint például a cső átmérője, a cső megmaradt vastagsága különböző helyeken, valamint a korrodált területek. A vizsgálathoz nagy felbontású képeket és roncsolásmentes tesztelési (NDT) technológiák egész sorát használják. Az állapotfelméréseken túl az ACWA robotjai a vízhőmérséklet, a pH-érték, az áramlási sebesség és a zavarosság értékeit is össze tudják gyűjteni a rögzített érzékelőkkel nem észlelhető helyeken, ezáltal javítva a vízminőséget és a hálózat teljesítményét.
A robot által a csővezetékben bejárandó útvonalat az indítás előtt határozzák meg. A pontokat hosszúság, szélesség és tengerszint feletti magasság alapján adják meg georeferenciaként, és a cég állítása szerint 40 cm-es hibahatárral fogják tudni kalibrálni a helyeke. Miután a robot befejezte a küldetését, visszatér a belépési pontra vagy egy előre meghatározott kilépési területre.
A renderelt kép azt ábrázolja, ahogy a csuklós robot elhajolva halad egy vízvezetékben. A kép az ACWA Robotics tulajdona.
Az ACWA számára a kezdetektől fogva kihívást jelentett egy olyan egység megtervezése, amely elég kompakt és rugalmas ahhoz, hogy a vízhálózat csöveiben haladhasson – elég kicsi ahhoz, hogy ne zavarja a víz áramlását, ugyanakkor elég nagy az adatgyűjtéshez szükséges fedélzeti rendszerek szállításához.
A vállalat az Autodesk Fusion segítségével keltette életre a robotot, amely 250 alkatrészből áll, és a váza alumíniumból készült. Az előre gyártott alkatrészek a motorok, a golyóscsapágyak, a tengelytömítések, a csavarok és anyák, valamint az akkumulátorok; minden mást kifejezetten a robothoz terveztek.
A robot tervezőcsoportja két csapatra oszlik, az egyik a mechanikai tervezésért, a másik az elektronikáért felel. A Fusion segített a két csapat zökkenőmentes együttműködésében, valamint a 2D és 3D tervrajzok, 3D renderelt képek, valamint egyéni áramköri lapok, elektronikus kártyák és mechanikus alkatrészek létrehozásában. A csapatok a Fusion Simulation Extension (angol) bővítményt használják hogy pontos elemzéseket végezzenek és adatokat gyűjtsenek a terhelés- és hőszimulációkról.
Az ACWA Robotics az autonóm robot tesztelésekor mostoha körülményeket szimulált, akár 250 psi nyomással és 1,5 m/s áramlási sebességgel. A kép az ACWA Robotics tulajdona.
A csőbejáró robotok által gyűjtött adatokat nemcsak a szivárgások azonosítására használják, hanem a csővezeték szerkezeti felmérésére is. „Meg tudjuk mondani az ügyfeleknek, hol van erős korrózió, hibás csatlakozások, illetve repedések a betoncsövekben – mondta Guiderdoni, hozzátéve, hogy ezen információk alapján „még a szivárgás bekövetkezése előtt be lehet avatkozni”.
A szerkezeti információk felmérése segítségével „a közműszolgáltatók eldönthetik, hol van szükség javításra, hol nem kell semmit tenniük, vagy hol kell felújítaniuk egy csövet idén, vagy talán két, három, négy vagy öt év múlva – mondta. – A végső cél az, hogy a közműszolgáltató nagyon világos képet kapjon a cső állapotáról és arról, hogy mire fordítsa a pénzét."
A fejlesztés további fázisaiban az ACWA robotjai mesterséges intelligencián alapuló képességekkel gazdagodnak majd az adatgyűjtés továbbfejlesztése érdekében. „A robotok a mesterséges intelligenciával dinamikusan alkalmazkodhatnak a körülményekhez a feladatuk végrehajtása közben – tette hozzá. – Például tegyük fel, hogy egy robot fényképeket készít egy vízvezeték belsejében, és észlel egy repedést. Ha ez a repedés bizonyos alakú és hosszúságú, a robot megáll, és közelebbről megvizsgálja. Ez csak az egyik módja annak, ahogy a mesterséges intelligencia proaktívan segítheti a csövek karbantartását, miközben pontosabb adatokat gyűjt.”
A munkások a robot prototípusának tesztüzemét végzik az Aqua Publicával, a helyi vízszolgáltatóval a Korzika szigetén fekvő Bastiában, ahol az ACWA céget alapították. A kép az ACWA Robotics tulajdona.
Miközben az ACWA Robotics technológiája folyamatosan fejlődik, a képzett tehetségek toborzása folyamatos gondot jelent a vállalat számára, ahogy a tervezéssel és megvalósítással foglalkozó iparágakban (angol) működő számos más vállalatnak is. „A tehetségek megtalálása és megtartása kihívást jelent, különösen a mérnöki területen – jelentette ki Guiderdoni. – Kulcsfontosságú számunkra, hogy megtaláljuk a megfelelő embert.”
Azonban az ACWA alapvető küldetése, a kritikus fenntarthatósági kérdések kezelése, előnyt jelent a vállalat számára az új alkalmazottak keresésekor. A State of Design & Make jelentés szerint a vállalatvezetők 72%-a (angol) a fenntarthatóságot tartja a tehetségek egyik legfontosabb megtartó erejének.
Guiderdoni megjegyezte, hogy a fiatal munkavállalókat nemcsak a kompenzáció és a szakmai kihívás motiválja, hanem az az érzés is, hogy pozitív hatással vannak a világra. „Van egy új generáció, amely szeretné javítani a fenntarthatóságot és jobbá tenni a világot – mondta. „A munkatársaink technológiai kihívásokat győzhetnek le, és láthatják a munkájuk hatását. Tudhatják, hogy nem csupán a rendszer fogaskerekei.”
Napjaink vízhálózat-üzemeltetőire egyre nagyobb nyomás nehezedik, hogy megváltoztassák a pazarló, a tudatosságot nélkülöző, sőt hanyag szemléletet, amely az infrastruktúrával kapcsolatos döntések halogatásához vezet.
„A vízben a dolgok lassan változnak – mondta Guiderdoni. – Meglehetősen konzervatív területen vezetünk be új technológiákat, de jelenleg a diszruptív változások időszakát éljük. Korábban a vízművek talán azt mondták volna, hogy a vízveszteség elkerülhetetlen. Ha probléma merül fel, majd megemelik az árat. Jelenleg azt tapasztalják, hogy az ár magasabb lett, és elért egy küszöböt, így kezdenek a teljesítmény növelésére fókuszálni.”
– Jean-François Guiderdoni, az ACWA Robotics ügyvezető igazgatója
A környezettudatosabb működésre irányuló nyomás is fokozódik. A State of Design & Make jelentés szerint ötből négy vállalatot motiválnak fenntarthatósági intézkedések bevezetésére (angol) a különféle érdekelt felek igényei. „A fenntarthatóság növelésére vonatkozó nyomás számos irányból érkezik: a médiától, a vállalatoktól, illetve az Európai Bizottság vagy a kormányok új szabályozásaitól és ösztönzőitől – mondta Guiderdoni. – Mind a kormányok, mind a vállalatok felismerték, hogy a fenntarthatóság óriási gazdasági potenciált rejt. Valóban értéket teremt, és hozzájárul egy önfenntartó fejlődési ciklus kialakulásához."
A vízszolgáltatók egyre nagyobb kereslettel szembesülnek, amelyet az éghajlatváltozás is erősít, ezért elengedhetetlen a meglévő erőforrások értékének maximalizálása, amely a fenntarthatóság egyik alapelve. Guiderdoni hozzátette, hogy az ágazat diszruptív innovációi számos új technológiát magukban foglalnak, amelyek a vízvezetékek szivárgásának intelligens és pontos azonosítására használhatók. „A következő fázis mozgatórugója az eszközgazdálkodás lesz. Ez azt jelenti, hogy még a csövek eltörése előtt cselekedni kell – folytatja. Az emberek egyre inkább ráébrednek, hogy a vízzel, és különösen annak elosztási infrastruktúrájával rövid időn belül foglalkozni kell. Izgatottan várom, hogy tovább növeljük a tevékenységünk hatását, és segítsünk a közművek megújításában az elkövetkező években.”
Mark de Wolf szabadúszó újságíró és díjnyertes szövegíró, aki technológiai témákra szakosodott. Torontóban született. Londonban dolgozott. Zürichben él. Kapcsolatfelvétel: markdewolf.com.
