Slimme pijpen met geïntegreerde sensoren

Het waterleidingnet in Nederland bestaat uit ongeveer 120.000 km pijpleidingen. Leidingen en koppelstukken zijn aan slijtage onderhevig en kunnen uiteindelijk lekken gaan vertonen, de materialen verouderen en sommige leidingen zijn aan het eind van hun levensduur. Om efficiënt te kunnen vervangen is kennis nodig over de staat van de leiding.

Technologie

In plaats van inspecties uit te voeren, is het ook mogelijk om een netwerk aan te leggen dat zichzelf monitort. Hierbij valt te denken aan het inbouwen van sensoren die druk, temperatuur, rek, geluid, vocht (extern) etc. detecteren, zodat er tijdens het gebruik een beeld gevormd kan worden van de omstandigheden waarin het netwerk opereert en wat de huidige conditie van de leiding op basis van de gemeten belastingen is. Deze vorm van monitoring wordt ook wel aangeduid met “load based monitoring”: aan de hand van de werkelijk gemeten belasting van de buis, kan een afschatting gemaakt worden van de conditie.

Uitdaging

In dit project is de uitdaging om inzicht in de resterende levensduur te krijgen door middel van slimme pijpen, of Smart-pipes. Deze zijn uitgerust met een set sensoren die data genereren die uiteindelijk tot een levensduurschatting leiden. Er zijn een aantal vragen die met dit project opgelost worden voordat een efficiënte smart-pipe gefabriceerd kan worden. Een van die vragen is welke sensoren op welke manier in een pijp geïntegreerd kunnen worden. Verder is het van essentieel belang dat de (relatief dure) sensoren op strategische plaatsen in de leiding geplaatst worden om zoveel mogelijk informatie per sensor te kunnen krijgen. Ook wordt de onderlinge correlatie tussen sensor-datastromen onderzocht om op deze manier nog meer informatie te krijgen. Het integreren van de meettechnieken in een produceerbare buis is een uitdaging: uiteindelijk moeten de sensoren op een economische manier in een buis geïntegreerd kunnen worden. Als laatste wordt aandacht besteed aan hoe de data uitgelezen kan worden en op een zo efficiënte manier naar de eindgebruiker (eigenaar van de leiding) getransporteerd kan worden. Dit wordt gedaan door gebruik te maken van slimme algoritmen die draaien op kleine slimme ‘nodes’ die de data van een aantal (10-500) sensoren uitlezen, verwerken en doorsturen.

Resultaat

Op deze manier is er voor de eigenaar een compleet overzicht over welke leidingen de meeste stress/ slijtage te verduren hebben, wat de actuele toestand van de leiding is, en een schatting van de restlevensduur van dat bepaalde stuk leiding. Het resultaat is een efficiëntere vervangingsstrategie, lagere kosten, minder materiaalverbruik, en een betere levering van water door efficiënte aanpak van problemen zoals waterlekkage en leidingbreuken, omdat die sneller gedetecteerd worden.