Sensorteknik hittar läckor och spårar föroreningar i dricksvattnet
– Ett mål är att kommuner ska kunna fatta bättre beslut kring vattennäten och minska resursslöseriet. Tack vare modellering med hjälp av sensordata kan vi lättare se vad som händer i rören och snabbare lokalisera läckor, berättar forskningsledare Viktoria Fodor, KTH.
Publicerad 2024-02-09
Läckor från rör i vattenledningsnäten orsakar stort svinn av dricksvatten. Rörläckorna är ofta svåra att lokalisera, och nu hoppas forskare på att läckor och föroreningar snabbare ska kunna åtgärdas med hjälp av sensorteknik.
– Målet är att minska resursslöseriet, säger KTH-professor Viktoria Fodor, forskningsledare.
I städers komplexa vattendistributionsnät är det ofta svårt att avgöra vad som hänt i rören när läckor har uppstått eller vattenkvaliteten har försämrats.
Genom att kombinera sensordata, matematiska modeller och maskininlärning ska nu ett forskarteam kartlägga vattnets spridningsvägar, och därmed minska dricksvattenförluster och snabbt stoppa spridningen av förorenat dricksvatten.
– Vattensystemen i staden är en enorm infrastruktur som är svår att testa, vi använder en blandning av simuleringar via dator och matematiska modeller för att räkna fram hur vattenflödet ser ut. Därigenom har vi skapat realistiska modeller som har gett lovande resultat. Våra rön kan leda till mer träffsäkra beslut kring vattenhanteringen, säger Viktoria Fodor. (Foto: KTH)
– Vatten är en kritisk samhällsresurs som måste skyddas mot både fysiska hot och cyberhot, så övervakningen av vattensystemen behöver stärkas, säger Viktoria Fodor, KTH.
I forskningsprojektet inom Digital Futures, "Decision-making in Critical Societal Infrastructures" , vill forskarna besvara två frågor: ”I vilket specifikt rör i vattensystemet har det uppstått läckage som orsakar vattensvinnet?” Och ”Hur sprids föroreningen och varifrån kommer den?”.
– I Stockholm ser vi stora problem som orsakas av stadens föråldrade vattensystem . Våra resultat visar att genom att installera sensorer på ett fåtal lättillgängliga platser i vattennätet, och genom att använda smarta mätare i hushållen, kan många av problemen upptäckas snabbt och träffsäkert, säger Viktoria Fodor .
Tack vare projektets basteknik, som baseras på ”big data”, hoppas forskarna att i framtiden kunna erbjuda kommuner flera samarbetsmöjligheter.
– Vi kan förhoppningsvis hjälpa till att lösa fler problem än vattenläckor. Till exempel behövs en effektivare vattenavrinning vid översvämningar, som blir vanligare vid kraftiga regn och extremväder.
Katarina Ahlfort (ahlfort@kth.se)
Foto: KTH/Jan Kansanen, Mostphotos
Om projektet Democritus
Projektet Decision-making in Critical Societal Infrastructures (DEMOCRITUS) utvecklar metoder för övervakning och kontroll av storskaliga infrastrukturer med hjälp av digitalisering.
Forskarna utformar nya metoder för inlärning över stora datamängder, föreslår nätverkslösningar som stöder övervakning, inlärning och kontroll samt konstruerar datadrivna modeller av de övervakade fysiska processerna.
Som tillämpning fokuserar Democritus på vattendistributionssystem, som uppvisar många olösta utmaningar för framtida samhällssystem.
– Ett viktigt resultat av projektet är att vi inlett diskussioner om samarbete med Stockholms stad, vattenreningsverk och vattenindustrin, säger forskningsledare Viktoria Fodor.
Tvärvetenskapligt samarbete
Teamet bakom forskningsprojektet "Decision-making in Critical Societal Infrastructures" består av forskare från Skolan för elektroteknik och datavetenskap och Skolan för teknikvetenskaper vid KTH, samt forskare från Stockholms universitet och från RISE.
Teammedlemmarna har forskningserfarenhet inom nätverksdesign och optimering, lärande och beslutsfattande, säkerhet för cyberfysiska system och storskalig experimentering.
Om Digital Futures
Digital Futures etablerades 2020 av KTH, Stockholms universitet och RISE med visionen att forma ett hållbart samhälle genom digital transformation.
Inom Digital Futures fysiska och virtuella forskningsmiljö bedrivs tvärvetenskaplig, tvärsektoriell och internationell forskning med inriktning mot samhällsutmaningar.
Forskningen inom Digital Futures fokuserar på smart samhällsbyggnad, digitaliserad industri, hälsa och välbefinnande samt utbildning.
Forskningsteman inbegriper cybersäkerhet och tillförlitlighet, uppkopplade och cyberfysiska system, maskininlärning och artificiell intelligens. Digital Futures omfattar över 200 forskargrupper och ett forskningsprogram.
