Poepdrones houden riolen draaiende zodat mensen dat niet hoeven te doen

Op kerstavond 2016 hoorden bewoners van een huis in Fraser, Michigan, een merkwaardig plop-, plop-, ploppend geluid uit hun muren komen. Aanvankelijk deden ze het af als smeltende sneeuw die van het dak viel, maar al snel beseften ze de waarheid: het geluid was het gevolg van stenen die van hun plaats werden gedrukt terwijl hun huis langzaam in een sinkhole verzakte.

Het huis en enkele omliggende huizen werden ontruimd terwijl de autoriteiten de situatie inschatten en de oorzaak ervan vaststelden: een ingestorte rioolafsluiter, die meerdere huizen en een groot deel van de drukke 15 Mile Road in Fraser bedreigde. Het was niet bepaald het begin van het feestseizoen waar iemand op hoopt.

"Dit had een behoorlijke impact op ons systeem en onze gemeenschap", zegt Vince Astorino. Als operationeel directeur bij de afdeling Openbare Werken van Macomb County is hij verantwoordelijk voor het toezicht op de dagelijkse gang van zaken rond de afvalwaterinfrastructuur van de county, waaronder zo'n 110 kilometer aan riolering. "Een riool met een diameter van 3,3 meter en een diepte van ongeveer 21 meter ondervond een storing, waardoor de afvalwaterstroom drastisch afnam. Dit deel van de leiding ligt vlak bij de hoofduitlaat van ons systeem en ongeveer 800.000 inwoners vertrouwen erop om hun afvalwater stroomafwaarts af te voeren."

Dankzij snelle actie van Astorino en zijn team konden bypasssystemen tijdig worden geïnstalleerd om te voorkomen dat het rioolwater de huizen van de bewoners zou binnenstromen. Uiteindelijk hoefde slechts één gebouw – het huis waar het ploppende geluid te horen was – te worden gesloopt. Maar het zou negen maanden duren voordat het betreffende stuk leiding, ongeveer 1200 meter lang, volledig zou zijn vervangen. De directe kosten voor de belastingbetaler bedroegen ongeveer $ 75 miljoen, exclusief de extra kosten voor bewoners en nabijgelegen bedrijven als gevolg van de overlast.

De sleutel tot het voorkomen van dit soort rampen is regelmatige inspectie van rioleringen. Spoor scheuren en barsten op die, indien onbeheerd, kunnen leiden tot vuilinfiltratie en uiteindelijk tot instorting van de leiding. Rioleringsbuizen kunnen echter donker, krap en vol gasbellen zijn, waardoor het inspecteren van grote netwerken met traditionele methoden (meestal een aangebonden, op afstand bestuurbare crawler met camera of zelfs een persoonlijke inspectie) een langzaam, kostbaar en vaak gevaarlijk proces is.

Hier komen drones in beeld. Een nieuwe generatie vliegende robots is ontworpen en ontwikkeld om in krappe ruimtes te opereren. Ze worden ingezet in riolen om op een veiligere en efficiëntere manier inspecties uit te voeren.

Een voorbeeld van zo'n drone is de Elios 3, ontworpen en geproduceerd door het Zwitserse bedrijf Flyability en gebruikt door grote spelers in de industrie zoals Veolia. Standaard uitgerust met een beschermende kooi, een slagvast exoskelet, een verlichtingsinstallatie van 16.000 lumen, een 4K-camera en LiDAR, kan hij door donkere en stoffige leidingen navigeren en tegelijkertijd een live 3D-model van de omgeving creëren. Dankzij het modulaire ontwerp kan hij ook worden uitgerust met gespecialiseerde ladingen zoals explosieve gassensoren of ultrasone diktemeters.

Eloise McMinn Mitchell, communicatiemanager bij Flyability, zegt dat het bedrijf een enorme omzetgroei ziet dankzij de mogelijkheden en efficiëntie van de Elios 3 ten opzichte van persoonlijke inspecties door mensen, met name als het gaat om riolen. "Om een ​​stuk riool onder een weg te inspecteren, heb je teams van minimaal vier mensen nodig en moet je het verkeer op meerdere locaties omleiden. Met de drone heb je slechts twee mensen nodig en hoeft niemand het riool in te klimmen, waardoor risico's in besloten ruimtes en blootstelling aan gevaarlijke omgevingen worden vermeden."

Hierdoor zijn de veiligheidsregels voor drones veel minder streng dan wanneer er mensen bij betrokken zijn, wat volgens McMinn Mitchell de inspectiekosten aanzienlijk verlaagt. "Er is een gemiddelde kostenbesparing van 40 procent ten opzichte van traditionele methoden, en je kunt met de drone 900 meter per dag inspecteren in vergelijking met 400 meter."

In mei 2024, in een poging om hun inspectieproces te stroomlijnen, koos Macomb County voor een technologiegedreven aanpak, waarbij een op afstand bestuurbare Asio X-drone, gebouwd door Flyability-concurrent Flybotix, werd gecombineerd met een softwareprogramma genaamd SewerAI. De totale kosten van beide bedroegen ongeveer $ 100.000. Voorheen gaf de county elke drie jaar $ 1 miljoen uit aan inspecties, waarbij beelden handmatig werden gecontroleerd op gebreken, waarvan er veel over het hoofd konden worden gezien vanwege de slechte beeldkwaliteit.

Met een diameter van ongeveer 40 centimeter en uitgerust met krachtige lampen van 40.000 lumen, een 4K-camera en een kooi ter bescherming tegen botsingen, kan de Asio X kristalheldere videobeelden van het rioolstelsel vastleggen en zelfs door alle leidingen navigeren, behalve de smalste. Astorino beschrijft het als een "dag en nacht verschil" met de oude methode.

In tegenstelling tot sommige van de nieuwste consumentendrones, die vrijwel autonoom vliegen, vereist de Asio X voornamelijk handmatige besturing, en dat op een aantal zeer onherbergzame locaties, zoals Astorino aangeeft: "Het is donker, de luchtstroom kan snel veranderen in een beperkte ruimte, en het beheersen van een vliegroute boven stromend water in een smalle pijp is een uitdaging." Daarom laat hij het vliegen over aan de experts: "Onze hoofdoperator, kapitein Zach, kan door zeer lastige omgevingen vliegen."

Dat gezegd hebbende, is het inspectieproces zelf eenvoudig. "Een antenne wordt in de put neergelaten om de signaalsterkte van de dronecontroller naar de drone te sturen", vertelt Astorino aan WIRED. "De operator vliegt met de drone van de ene put naar de andere en neemt video op tijdens de vlucht." Met een accuduur van ongeveer 20 minuten kan de Asio X in één vlucht ongeveer 300 meter pijpleiding documenteren, waarbij niet alleen video wordt vastgelegd, maar ook LiDAR- en infraroodscans, en gasmetingen tijdens de stroming door een riool.

Onder het oude systeem werden videogegevens ter plaatse geanalyseerd, waarbij de cameraman defecten registreerde terwijl hij door de leidingen navigeerde. Nu worden de door de drone vastgelegde gegevens doorgestuurd naar aannemers bij SewerAI, die deze door hun AI-ondersteunde algoritmen halen om defecten automatisch te identificeren. Astorino vertelt me ​​dat dit een gamechanger is geweest en zijn team enorm veel tijd en geld heeft bespaard.

"We hebben maandenlang testen uitgevoerd met gecodeerde videobeelden van verschillende aannemers in het veld, vergeleken met wat SewerAI met dezelfde beelden kon doen. SewerAI blonk elke keer weer uit in wat het wist te vinden en correct te coderen." Voorheen duurde het inspecteren van een deel van de rioolbuis maanden, maar SewerAI heeft een overeenkomst om de data-analyse binnen 10 dagen naar de regio terug te sturen; Astorino zegt dat dit meestal binnen 24 uur gebeurt.

Het team was zo onder de indruk van het softwarepakket dat zelfs in gebieden waar de drone niet kan komen en meer traditionele inspectiemethoden vereist zijn – bijvoorbeeld leidingen met een kleine diameter – de resulterende gegevens nu worden opgestuurd voor analyse in plaats van ter plekke te worden gecodeerd. Oude gegevens kunnen ook snel worden bekeken en opnieuw geanalyseerd, waarbij defecten worden ontdekt die de oorspronkelijke aannemers destijds mogelijk over het hoofd hebben gezien. Dit betekent dat reparaties kunnen worden uitgevoerd waar ze het hardst nodig zijn, waardoor verslechterende omstandigheden die kunnen leiden tot rampzalige en kostbare incidenten zoals de sinkhole in 2016, worden voorkomen.

Macomb County is een pionier op dit gebied. Het is de eerste county in Michigan die deze combinatie van drones en AI-software gebruikt voor de inspectie van ondergrondse infrastructuur en heeft twee staatsprijzen gewonnen dankzij zijn vooruitstrevende aanpak. Maar Vince Astorino vertelt me ​​dat hij en zijn team altijd op zoek zijn naar nieuwe manieren om de bedrijfsvoering te moderniseren. "Het is moeilijk om grote technologische sprongen vooruit op dit gebied uit te sluiten, vooral met de enorme AI-race die overal om ons heen gaande is. We houden onze opties open."