Drei Milliarden Liter verlorenes Wasser aufspüren

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Alan Lu

Man könnte meinen, dass von allen Lecks im Land die, die auf der Straße auftaucht, auf der ein Professor für Wassersysteme lebt, ziemlich schnell behoben werden würde. Aber wie Vanessa Speight Ihnen sagen wird, ist das leider nicht der Fall.

"Es kommt gerade aus dem Bürgersteig und läuft die Straße hinunter", sagt Prof. Speight, Experte für Trinkwasserqualität an der Universität von Sheffield. Vor ungefähr einem Jahr meldete sie das Problem erstmals ihrer örtlichen Wasserfirma. Trotz der Bemühungen, die Quelle des Lecks zu lokalisieren, ist das Unternehmen trocken geworden.

"Es ist wahrscheinlich sechs Mal gewesen, dass sie die Straße ausgegraben haben", fügt Prof. Speight hinzu.

In ganz England und Wales, knapp 3 Milliarden Liter Wasser geht jeden Tag durch Undichtigkeiten verloren – das entspricht 1.180 olympischen Schwimmbädern.

Wie können Ingenieure undichte Rohre lokalisieren und reparieren, um Probleme zu vermeiden, die Prof. Speight auf ihrer Straße gemeldet hat?

Technologie, proklamieren Wasserfirmen zunehmend, ist die Antwort.

Im ganzen Land schließen Firmen Zehntausende von Sensoren an ihre Rohrleitungs- und Verbindungsnetze an, um Lecks zu erkennen. In gewissem Umfang werden seit Jahren Sensoren eingesetzt, doch dank der Bemühungen der Industriebehörde Ofwat, die Leckagen in den nächsten fünf Jahren um 16% zu reduzieren, explodiert derzeit die Anzahl der eingesetzten Geräte.

United Utilities, eines der größten Wasserunternehmen Großbritanniens, führt derzeit 102.000 Sensoren in seinem Netzwerk im Nordwesten Englands ein. Die Firma hat bereits 46.000 installiert. Eine große Zahl, aber Hannah Wardle, Network Delivery Manager, erklärt, dass sie nur 10% des Rohrleitungsnetzes des Unternehmens abdeckt.

Die Sensoren verwenden Beschleunigungsmesser, dieselbe Technologie, die Bewegungen auf Ihrem Smartphone erkennt. In diesem Fall nehmen Beschleunigungsmesser jedoch Vibrationen auf, die mit einem Leck irgendwo entlang einer Rohrlänge verbunden sein können.

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Alan Lu

Es werden auch andere Sensoren eingesetzt, einschließlich akustischer Logger, die auf das charakteristische Brummen eines undichten Rohrs achten. United Utilities arbeitet mit Fido Tech zusammen, um ein System für künstliche Intelligenz (KI) zu verfeinern, das auf Tausenden dieser Aufnahmen trainiert wurde. Das System kann jetzt Lecks mit einer Genauigkeit von mehr als 90% erkennen und sie von niedriger bis hoher Wahrscheinlichkeit bewerten.

"Bei den meisten Leckagen mit hoher Wahrscheinlichkeit finden wir erfolgreich ein Leck auf der Rückseite", sagt Frau Wardle.

Diese Fähigkeit, die tatsächliche Ursache eines Lecks zu ermitteln, ist der heilige Gral der Rohrwartung. Frau Wardle sagt, dass das System von United Utilities noch nicht perfekt ist, aber mit mehr Daten und Tests hofft ihr Team, es weiter voranzutreiben.

Die andere Technologie, die dazu beiträgt, Wasserleitungen intelligent zu machen, ist die Schmalband-Internet-of-Things-Kommunikation (NB-IoT) – ein Mittel zur Übertragung von Signalen von Tausenden von Fernsensoren, für die nur ein kleiner Teil der Bandbreite benötigt wird. Dies bedeutet, dass Rohrsensoren weitaus häufiger Aktualisierungen an einen zentralen Server senden können, ohne die Batterien zu entladen, die jahrelang halten sollen.

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Lewis Brown

United Utilities plant, solche Sensoren noch in diesem Jahr einzusetzen. Einige Unternehmen, darunter Southern Water, haben bereits mit der Installation von 700 akustischen NB-IoT-Loggersensoren in ihrem Netzwerk in Southampton begonnen.

Sie sollen jeden Morgen um 02:00 Uhr "aufwachen", Audio von einer Pipe aufnehmen und an ein zentrales System übertragen. Sollte ein Leck zu hören sein, kann das System anhand der Geschwindigkeit, mit der Schall durch das Rohrmaterial fließt, grob berechnen, wo es sich entlang einer Rohrlänge befinden könnte.

"Die Daten werden an die Software gesendet … die sie mit benachbarten Loggern vergleicht, um festzustellen, ob zwei Logger das gleiche Rauschen gehört haben.

"Es wird die Position des Lecks genau bestimmen", sagt Paul Chandler, UK Sales Manager bei Gutermann, dem Unternehmen, das die Leckerkennungsgeräte an Southern Water liefert.

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Laut Chandler gibt das NB-IoT-Signal, das über nahegelegene 4G-Telefonmasten angeschlossen wird, den Sensoren eine erwartete Akkulaufzeit von fünf Jahren oder mehr.

Phil Tapping, regionaler Betriebsleckage-Manager bei Southern Water, sagt, dass nach und nach immer mehr dieser Geräte im gesamten Unternehmensnetzwerk eingesetzt werden.

Nicht weit entfernt setzt auch SES Water, das Sutton und East Surrey bedient, verstärkt auf Leckerkennungstechnologien. In diesem Fall verwendet das Unternehmen Sensoren, die den Wasserfluss und den Druck in Rohren messen. Ein Einbruch des Durchflusses kann beispielsweise darauf hinweisen, dass ein Leck entstanden ist und Wasser aus dem System entweicht.

SES verfügt bereits über Hunderte dieser Sensoren, aktualisiert jedoch alle, etwa 500 Geräte, auf die Verwendung von NB-IoT, sodass Daten von ihnen alle 15 Minuten anstatt einmal pro Stunde übertragen werden können.

"Es ist wie ein Heartbeat-Monitor in Ihrem Netzwerk", sagt Daniel Woodworth, Netzwerkstrategie-Manager bei SES.

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Vanessa Speight

Wieder analysiert AI das erhöhte Datenvolumen, das von diesen Sensoren erzeugt wird, um automatisch Anzeichen von Lecks zu erkennen. Das System soll noch in diesem Jahr eingeführt werden, sagt Woodworth, der hofft, dass SES Leckagen besser erkennen kann, bevor Kunden sie melden.

Wasserknappheit ist in Großbritannien ein wachsendes Problem, sagt Prof. Speight. Die Bemühungen, die undichten Leitungen Großbritanniens mithilfe von Big Data und KI zu verbessern, seien die "nächste Generation" von Lösungen für ein uraltes Problem, fügt sie hinzu. Sie stellt jedoch fest, dass das Alter des Netzwerks des Landes zunehmend unter die Lupe genommen wird.

"Es ist in vielen Fällen nicht in einem hervorragenden Zustand und es ist an der Zeit, wirklich über einen sehr groß angelegten Ersatz nachzudenken", sagt Prof. Speight.

"Niemand will sich den Kosten dafür stellen, aber irgendwann muss es tatsächlich getan werden."

Obwohl Herr Woodworth von den neuen Sensoren seiner Firma begeistert ist, stimmt er zu, dass es eine längerfristige Lösung für die Erneuerung der Rohrinfrastruktur geben muss.

"Wir können nicht immer Heftpflaster in unser Netzwerk einbauen", sagt er.