Rilevare le perdite d’acqua

Water Leak Detection. Rilevazione tramite data logger di perdite idriche nelle tubature della rete Hera

La richiesta del committente

La multiutility Hera ha sviluppato un algoritmo di rilevazione delle perdite della rete idrica, basato sulla misura delle vibrazioni indotte sulle tubature. L’algoritmo è stato simulato e sperimentato in laboratorio. Per verificarne le prestazioni era però necessaria una fase di validazione sul campo (field trial), in ambiente reale. Hera si è rivolta a Rinnova per un supporto professionale per la definizione e la successiva progettazione degli strumenti più adatti alla fase di sperimentazione, nonché nella valutazione dell’affidabilità e validità reale dell’algoritmo identificato e delle tecnologie che ne permettono l’implementazione.

L’obiettivo del progetto è stata la definizione delle specifiche tecniche del data logger da impiegare nella sperimentazione.
Tali specifiche dovevano prendere in considerazione:

• requisiti e vincoli propri della fase di sperimentazione sul campo: vincoli tecnici, requisiti applicativi;
• verifiche in ottica di industrializzazione e installazione futura: analisi di scelte tecnologiche non specificamente richieste dalla fase di field trial ma fondamentali per un futuro deployment e stima dei costi di una soluzione ingegnerizzata a livello industriale.

Il progetto, inoltre, doveva fornire un assessment dell’algoritmo di rilevazione perdite sviluppato da Hera, con l’obiettivo di individuare punti di miglioramento e fornire indicazioni per la specifica del data logger.
Hera ha inoltre espresso l’esigenza di valutare l’esistenza e l’applicabilità di soluzioni tecnologiche, per la caratterizzazione delle perdite in unione con l’algoritmo studiato in precedenza, basate sull’impiego di idrofoni oltre che di accelerometri. In tale contesto Hera aveva l’esigenza di cogliere la capacità di tali tecnologie nel rilevare le perdite una volta che i sistemi a idrofono vengano posizionati entro le condutture acqua in prossimità dei contatori.

Il progetto proposto ha analizzato lo stato dell’arte relativo all’utilizzo di sistemi a idrofono/accelerometro in termini di dispositivi commerciali presenti sul mercato, caratteristiche dimensionali, economiche e prestazionali, ambiti applicativi.
Tale progetto ha inoltre fornito una panoramica delle soluzioni di ultima generazione presenti sul mercato, con i relativi vantaggi e svantaggi in rapporto all’esigenza Hera.
Aspetto finale del progetto è stato l’adattamento della soluzione tecnologica scelta alle tubature proprie di Hera.
La realizzazione del progetto ha richiesto circa un anno di lavoro.

Problema/richiesta dell’azienda

Analisi della problematica:

• definizione del modello matematico per la rilevazione della perdita;
• studio dei sistemi esistenti e analisi dei casi di studio;
• scouting tecnologico (tecnico/economico/prestazionale);
• adattamento del modello sulla base di una campagna di acquisizione dati.

Prototipazione e field trial (con sensore ad accelerometro):

• ricerca componenti adatti alla rilevazione perdite (sensoristica e logging);
• identificazione specifiche tecniche necessarie;
• progettazione e sviluppo data logger;
• selezione e acquisizione sensoristica vibrazionale (accelerometro) e collegamento al data logger;
• field trial sull’algoritmo.

Esplorazione di soluzioni commerciali alternative a quella realizzata:

• scouting soluzioni complete commerciali per problematica di water leak detection;
• scouting componenti di sensoristica (idrofoni)  per problematica di water leak detection;
• integrazione con data logger;
• ri-caratterizzazione del segnale utile;
• valutazione performance mediante semplice algoritmo di rilevazione;

Prototipazione e field trial (con sensore a idrofono):

• sviluppo prototipale dispositivo di campo con idrofono;
• campagna di acquisizioni;
• sviluppo algoritmo di rilevazione definitivo;
• adattamento del sensore alle tubature Hera;
• field trial.

Risposta Romagna Tech al problema

Competenze messe in campo:

• telecomunicazioni;
• elettronica;
• informatica e analisi dei segnali;
• sensoristica;
• meccanica.

Approccio

(fattibilità, progettazione, sviluppo, dimostratore, prototipazione…):

• scouting tecnologico;
• progettazione software;
• system integration;
• sviluppo prototipi;
• field trial.

Sviluppo del progetto

Fasi di sviluppo ed attività principali:

• Facts Finding and Mining;
• scouting e valutazione comparativa;
• acquisizione e customizzazione soluzione;
• sviluppo prototipo.

Output

(tecnici, prestazionali):

• prototipo (Data Logger integrato ad idrofono/accelerometro);
• confronto tecnico e prestazionale fra accelerometro ed idrofono.

Possibili campi applicativi della tecnologia sviluppata

Analisi non invasiva delle condutture per avvenute rotture nella distribuzione di acqua potabile.