Quang học có thể là giải pháp cho việc mất nước từ ống đường ống rò rỉ

Khoảng 48,6 tỷ mét khối nước bị mất trên toàn thế giới mỗi ngày. Theo Hiệp hội Nước Quốc tế (IWA), những kẻ chủ mưu gây ra mất mát này là rò rỉ dưới lòng đất trên đường ống chính và đường ống dịch vụ.

Để giám sát rò rỉ trong các mạng ống dẫn nước, các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Milano đã thử nghiệm một phương pháp mới sử dụng công nghệ quang học — công nghệ phổ biến và giá rẻ cho phép chúng ta có internet nhanh tại nhà.

Các nhà khoa học đã phát triển một cáp cảm biến quang phân tán (DFOS) dựa trên công nghệ gọi là Hiện tượng Scattering Brillouin Kích thích (SBS), cho phép xử lý và lưu trữ thông tin quang học. Họ làm việc trên ống Polyethylene cao cấp (HDPE), hệ thống chuyển nước phổ biến cho mục đích dân dụ, nông nghiệp và công nghiệp.

Để kiểm tra khả năng của cáp quang trong việc phát hiện biến dạng do các sự cố áp suất dọc theo ống (như do rò rỉ nước), nhóm nghiên cứu đã bọc và gắn nó trên bề mặt bên ngoài của ống.

Cuộc thử nghiệm bao gồm hai giai đoạn chính. Đầu tiên, các nhà khoa học đánh giá độ nhạy của bố trí cảm biến trên ống HDPE bị căng với áp suất tĩnh.

“Giai đoạn đầu này đã thành công, vì vậy chúng tôi sau đó tập trung vào việc phát hiện sự bất thường áp suất được tạo ra bởi rò rỉ trong một mạch ống với nước chảy,” giải thích các nhà nghiên cứu. “Tổng thể, kết quả trở lại phản hồi tích cực về việc sử dụng DFOS, xác nhận khả năng nhận diện và định vị ngay cả những rò rỉ nước rất nhỏ.”

Nhóm đang lên kế hoạch phát triển thêm giải pháp giám sát của họ và làm việc để sản xuất ống HDPE quy mô công nghiệp, “thông minh ngay từ ban đầu” với một cáp DFOS tích hợp. Sử dụng thuật toán máy học để hiểu dữ liệu của cáp cũng có thể dẫn đến một mô hình dự đoán rò rỉ.

Trong khi công nghệ nước vẫn chỉ nhận được một phần nhỏ các nguồn tài trợ, nó sẽ đóng một vai trò quan trọng trong quản lý tài nguyên tự nhiên của chúng ta — đặc biệt là trong một thế giới đang đối mặt với khủng hoảng khí hậu.