Des scientifiques coréens travaillent pour empêcher les fuites d'eau des tuyaux de chauffage urbain

Crédit image : Canva

Par la rédaction d'E&T

Publié le jeudi 22 décembre 2022

À l'aide d'outils d'apprentissage automatique entraînés avec des informations provenant de capteurs d'émission acoustique (AE) et d'accéléromètre, l'équipe de recherche visait à prévenir les fuites dangereuses.

L'Institut coréen de génie civil et de technologie du bâtiment (KICT) a développé une nouvelle technologie de diagnostic des pannes pour prévenir les fuites d'eau des conduites de chauffage urbain, qui fournissent de l'énergie de manière écologique et économique.

Le KICT a mené des recherches sur la mesure des signaux anormaux des pipelines en utilisant à la fois des capteurs d'émission acoustique (AE) et des capteurs d'accéléromètre et en classant les signaux à l'aide de l'apprentissage automatique pour augmenter la précision de la détection et diagnostiquer diverses anomalies, y compris une fuite d'eau.

Empêcher de telles fuites pourrait augmenter considérablement la sécurité publique. Les canalisations de chauffage urbain fournissent de l'eau chaude à des températures pouvant atteindre 120℃ à pression constante depuis une installation de production d'eau chaude de chauffage urbain jusqu'au point de demande.

Lorsqu'une fuite survient dans l'une de ces canalisations - notamment si elle a lieu à proximité d'une route - elle peut avoir des conséquences fatales. Ce fut le cas en 2018, lorsqu'une conduite souterraine d'eau chaude s'est rompue près de la station de métro Baekseok à Ilsan. La fuite a causé la mort d'une personne et en a blessé 56 autres.

Une usine pilote équipée d'un système de chauffage urbain à circulation /Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology

Crédit image : NIST

Les tuyaux pré-isolés (PIP) utilisés pour les canalisations de chauffage urbain se composent d'un tuyau porteur en acier doux qui transporte l'eau chaude, d'un matériau isolant qui maintient la température et d'un tube de protection en polyéthylène haute densité qui protège le matériau isolant.

Par rapport aux conduites non couvertes utilisées pour les aqueducs ou le gaz naturel liquéfié, il est plus difficile de diagnostiquer les PIP en raison de la température et de la pression élevées.

Les méthodes conventionnelles d'identification des fuites utilisent des câbles et des caméras thermiques, qui ne peuvent détecter avec précision une fuite d'eau que lorsqu'elle a du volume et que le tuyau est proche de la surface.

En revanche, les recherches menées par les scientifiques du KICT ont démontré qu'il est possible de diagnostiquer les anomalies des PIP par les capteurs AE et accéléromètres.

"La méthode de détection proposée dans la recherche peut être le seul moyen possible de prévenir les fuites d'eau car les niveaux de précision du fil de détection des fuites d'eau, d'une caméra thermique et du GPR sont faibles. De plus, parce qu'ils ne peuvent détecter qu'une fuite d'eau", a déclaré le Dr Lee Hongcheol, un scientifique impliqué dans le projet.

"Cependant, une validation sur le terrain est nécessaire car il existe de nombreuses variables montrant des anomalies et leur gravité en plus du bruit et des vibrations habituels."

Capteurs montés sur le tube porteur/ Institut coréen de génie civil et de technologie du bâtiment

Crédit image : Conseil national de recherches sur la science et la technologie

Afin de tester la technologie, l'équipe a créé une usine pilote équipée d'un système de chauffage urbain à circulation où deux conduites droites de 259,6 m de long ont été installées à la fois au sol et sous terre, comprenant quatre types d'arrangements de tuyauterie avec des tuyaux droits, ondulés, ramifiés et emboutis.

Afin de tester tous les principaux types d'anomalies dans les pipelines, les fuites d'eau, la corrosion et les fissures ont été reproduites. Des tests ont été effectués sur des pipelines au sol et souterrains. L'équipe a ensuite mesuré les signaux et les a utilisés pour former une machine à vecteurs de support (SVM), l'un des moyens de classification de l'apprentissage automatique.

Les résultats des tests ont montré que la précision de l'installation des capteurs, des anomalies et des dispositions de tuyauterie était de 97 % en moyenne, un niveau de précision similaire à celui des aqueducs et des gazoducs.

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