Дроны-уборщики фекалий поддерживают канализацию в рабочем состоянии, избавляя людей от необходимости этим заниматься

Утром в канун Рождества 2016 года жители дома в Фрейзере, штат Мичиган, услышали странный хлопок, хлопок, хлопок, исходящий из стен. Сначала они приняли его за тающий снег, падающий с крыши, но вскоре поняли правду: шум был результатом выдавливания кирпичей со своего места, когда их дом медленно проваливался в провал.

Дом и несколько соседних домов были эвакуированы, поскольку власти оценивали ситуацию и определяли ее причину: обрушившийся канализационный коллектор, угрожающий нескольким домам и длинному участку оживленной 15-мильной дороги Фрейзера. Это было вряд ли начало праздничного сезона, которое кто-либо желал.

«Это оказало сильное влияние на нашу систему и сообщество», — говорит Винс Асторино. Как операционный директор Управления общественных работ округа Макомб, он отвечает за надзор за ежедневной работой инфраструктуры сточных вод округа, включая около 68 миль канализационных линий. «Канализационный трубопровод диаметром 11 футов и глубиной около 70 футов вышел из строя, что резко сократило поток сточных вод. Этот участок трубы находится рядом с главным выпуском нашей системы, и около 800 000 жителей полагаются на него для транспортировки своих сточных вод вниз по течению».

Оперативные действия Асторино и его команды привели к тому, что системы обхода были установлены вовремя, чтобы предотвратить попадание сточных вод в дома жителей, и в итоге только одно здание — дом, где был слышен хлопок — потребовало сноса. Но прошло девять месяцев, прежде чем проблемный участок трубы, примерно 4000 футов, был полностью заменен. Прямые расходы налогоплательщиков составили около 75 миллионов долларов, не принимая во внимание дополнительные расходы жителей и близлежащих предприятий в результате нарушения.

Ключом к предотвращению подобных катастроф является регулярный осмотр канализационных линий, поиск любых трещин и щелей, которые, если их не устранить, могут привести к проникновению почвы и, в конечном итоге, к обрушению трубы. Но канализационные трубы могут быть темными, тесными и заполненными газовыми карманами, что делает осмотр крупных сетей с использованием традиционных методов (обычно с помощью привязанного, дистанционно управляемого краулера, оснащенного камерой, или даже лично) медленным, дорогостоящим и часто опасным процессом.

Вот тут-то и появляются беспилотники. Новое поколение летающих роботов, спроектированных и спроектированных для работы в ограниченном пространстве, отправляется в канализацию для проведения проверок более безопасным и эффективным способом.

Одним из таких дронов является Elios 3, разработанный и произведенный швейцарской компанией Flyability и используемый крупными игроками отрасли, такими как Veolia. Оснащенный в стандартной комплектации защитной клеткой, ударопрочным экзоскелетом, осветительной установкой на 16 000 люмен, камерой 4K и LiDAR, он может перемещаться по темным и пыльным трубам, создавая живую 3D-модель окружающей среды. Модульная конструкция означает, что он также может быть оснащен специализированной полезной нагрузкой, такой как датчики взрывоопасных газов или ультразвуковые толщиномеры.

Элоиза Макминн Митчелл, менеджер по коммуникациям в Flyability, говорит, что компания видит огромный рост продаж в результате возможностей и эффективности Elios 3 по сравнению с личными проверками людей, особенно когда речь идет о канализации. «Чтобы осмотреть участок канализации под дорогой, вам понадобятся команды как минимум из четырех человек и придется перенаправлять движение в нескольких местах. С дроном вам нужно всего два человека, и никому не придется лезть в канализацию, что исключает риски, связанные с ограниченным пространством, и воздействием опасной среды».

В результате правила безопасности, связанные с дронами, гораздо менее строгие, чем при участии людей, что, по словам Макминна Митчелла, значительно снижает стоимость инспекций. «Стоимость снижается в среднем на 40 процентов по сравнению с традиционными методами, и вы можете осмотреть 900 метров за день с помощью дрона по сравнению с 400 метрами».

В мае 2024 года, стремясь оптимизировать процесс инспекций, округ Макомб принял технологический подход, объединив дистанционно пилотируемый дрон Asio X, созданный конкурентом Flyability Flybotix, с программным обеспечением SewerAI. Общая стоимость обоих составила около 100 000 долларов. Ранее округ тратил 1 миллион долларов на инспекции каждые три года, вручную проверяя отснятый материал на наличие дефектов, многие из которых можно было пропустить из-за низкого качества изображения.

Около 16 дюймов в поперечнике, оснащенный мощными 40 000 люменами, камерой 4K и клеткой для защиты от столкновений, Asio X может снимать кристально чистое видео канализационной системы, прокладывая путь по всем трубам, кроме самых узких. Асторино описывает это как «разницу между днем ​​и ночью» по сравнению со старым методом.

В отличие от некоторых новейших потребительских дронов, которые летают практически автономно, Asio X требует в основном ручного управления, причем в некоторых очень сложных местах, как отмечает Асторино: «Темно, поток воздуха может быстро меняться в ограниченном пространстве, а управление траекторией полета над текущей водой в ограниченной трубе является сложной задачей». В результате он оставляет полет экспертам: «Наш главный оператор, капитан Зак, способен летать в очень сложных условиях».

При этом сам процесс проверки прост. «Антенна опускается в люк, чтобы обеспечить мощность сигнала от контроллера дрона к дрону», — рассказывает Асторино WIRED. «Оператор будет вести дрон от одного люка к другому, записывая видео по всей траектории полета». При времени работы батареи около 20 минут Asio X может документировать около 1000 футов трубы за один полет, захватывая не только видео, но и LiDAR и инфракрасное сканирование, а также показания газа по мере прохождения через участок канализации.

В старой системе видеоданные анализировались на месте, а оператор камеры регистрировал дефекты по мере перемещения по трубам. Теперь данные, полученные с помощью дрона, отправляются подрядчикам в SewerAI, которые пропускают их через свои алгоритмы с поддержкой ИИ для автоматического выявления дефектов. Асторино рассказал мне, что это стало переломным моментом, сэкономив его команде огромное количество времени и денег.

«Мы провели месяцы тестирования, сравнивая закодированное видео с данными от разных подрядчиков, с тем, что SewerAI смогла сделать с теми же кадрами, и каждый раз SewerAI преуспевала в том, что ей удавалось найти и правильно закодировать». Раньше проверка участка канализационной трубы могла занять месяцы, но у SewerAI есть соглашение отправлять анализ данных обратно в округ в течение 10 дней; Асторино говорит, что обычно это происходит в течение 24 часов.

Команда была настолько впечатлена программным пакетом, что даже в тех областях, куда не может долететь дрон и требуются более традиционные методы инспекции, например, трубы малого диаметра, полученные данные теперь отправляются на анализ, а не кодируются на месте. Старые данные можно быстро просмотреть и повторно проанализировать, выявив дефекты, которые первоначальные подрядчики могли пропустить в свое время. Это означает, что ремонтные работы можно выполнять там, где они больше всего нужны, предотвращая ухудшение условий, которое может привести к катастрофическим и дорогостоящим инцидентам, таким как провал в грунте в 2016 году.

Округ Макомб был пионером в этой области. Это первый округ в Мичигане, который использовал эту комбинацию дронов и программного обеспечения ИИ для инспекции подземной инфраструктуры и выиграл две награды штата в результате своего передового мышления. Но Винс Асторино говорит мне, что он и его команда всегда ищут новые способы модернизации операций. «Трудно рассчитывать на большие скачки вперед в технологиях в этой области, особенно с учетом большой гонки ИИ, которая происходит вокруг нас. Мы оставляем наши возможности открытыми».