25/03/2021

Nieuw monitoringsysteem voor waterlekken

Vigotec en Fluves hebben voor FARYS een baanbrekend glasvezel-gebaseerd lek- en intrusiedetectiesysteem ontwikkeld, genaamd ‘Distributed Acoustics for Leak & Intrusion’ (DALI). Het systeem wordt momenteel al ingezet bij FARYS, na een succesvolle testcase. Met dit systeem wil het waterbedrijf, onder andere, grote schade door lekken in het transportnet, zoals destijds in Sint-Pieters-Leeuw en Dilbeek, voorkomen.

DALI is ontwikkeld in een partnerschap tussen het Gentse ingenieursbureau Fluves en Vigotec, een verdeler en producent van leidingsystemen uit Puurs. De beide bedrijven hebben hun expertise in fiber optic sensing, leidingsystemen en lekdetectie hierin samengebracht. Het monitoringsysteem DALI (Distributed Acoustics for Leak & Intrusion) kan met behulp van glasvezel 24/7 lekken en intrusies detecteren én lokaliseren, met een nauwkeurigheid van 10 meter. De Distributed Acoustic Sensor (DAS) registreert akoestische vibraties, waarbij een glasvezelkabel het geluid in de pijpleiding registreert. “De kabel vormt als het ware een keten van duizenden microfoons”, zegt Thijs Lanckriet, project manager bij Fluves. “Het is een permanent systeem met een volcontinue monitoring, grote ruimtelijke dekking en hoge precisiegraad. Ons systeem is een verbetering in vergelijking met de klassieke debietmeters. Als je op basis van verschillen tussen debietmeters op een afgesloten zone een lek detecteert, is dat vaak over een afstand van meerdere kilometers. We kunnen het lek met een nauwkeurigheid van 10 meter bepalen.”

Veel toepassingen en voordelen

DALI helpt industriële en nutsbedrijven het leidingnetwerk efficiënter te beheren en duurzamer om te springen met water en grondstoffen. “Dit monitoringsysteem moet schade en verliezen door lekkende pijpleidingen reduceren”, zegt Thijs Lanckriet. “We verlengen de levensduur van het leidingnet en verhogen de betrouwbaarheid ervan. Dat betekent eenvoudiger beheer, minder lekverliezen en duurzamer watergebruik.” Meldingen worden automatisch verstuurd via e-mail, sms of SCADA en extra gevisualiseerd in een online dashboard. “De beheerder wordt bij een lek meteen verwittigd”, zegt Lanckriet. “En zo kan die sneller tussenbeide komen.” Frequente rapportering ondersteunt de onderhoudsstrategie. Het detectiesysteem kan ook tijdelijk worden ingezet voor periodieke of eenmalige inspectie. En ook in de procesindustrie, of bij stoom- en gasleidingen kan het ingezet worden. Glasvezel kan eveneens dienst doen als communicatiekanaal voor kleppen en andere sensoren.”

Rick De Visscher van Vigotec vult aan: “De glasvezel diende goed beschermd te worden en zit daarom in een polyethyleen (PE) microduct. Deze is drinkwater gekeurd en is gegarandeerd compatibel met onze oplossing, die we specifiek voor dit project uittekenden.

Aan de basis ligt een zogenaamd ‘Fiber To The Home’-systeem, waarmee glasvezel kan worden binnengebracht in gebouwen via bestaande waterleidingen en dus zonder ingrijpende graafwerken. Dat maakt deze oplossing zeer kosten- en tijdbesparend, en we kunnen het op een veilige, waterdichte manier installeren. Onze service afdeling wordt klaargestoomd om installaties te ondersteunen.

Om onder andere installaties op leidingen onder druk mogelijk te maken, wordt de oplossing momenteel doorontwikkeld in het aparte ‘DALI Hot Tap’ project. Vigotec werkt hierin samen met zijn partners en de Vives Hogeschool, en wordt gesubsidieerd door VlakWa (Vlaams Kenniscentrum Water).Elk project zal andere beperkingen en noden hebben, dus we moeten een flexibele oplossing en installatiesysteem bouwen. Met onze eigen productieafdeling Vigotec Engineered Plastics, zijn we in staat hier snel op in te spelen. We vergaarden al veel praktijkervaring, maar via de recent opgestarte DALI User Group (DUG), willen we een aantal sleutelpartijen in een vroeg stadium van dit proces betrekken, zodat de oplossing op hun noden afgestemd wordt. Geïnteresseerde partijen kunnen zich nog steeds kandidaat stellen.”

Het hele systeem kost in de regel minder dan 1% van de volledige heraanleg van de leiding, afhankelijk van specifieke omstandigheden. Er kan probleemloos 100 kilometer mee overbrugd worden. Hoe groter de afstand, hoe lager de kostprijs.

Ontwikkeling voor FARYS

DALI werd ontwikkeld voor FARYS, een waterbedrijf dat in Vlaanderen een transportnetwerk van 700 kilometer leidingen beheert. De leeftijd van de transportleidingen bedraagt typisch meerdere decennia, de oudste naderen een diensttijd van 100 jaar. “Wanneer we aan deze leiding werken blijkt echter dat het overgrote deel van de buizen nog in zeer goede staat zijn”, zegt Wim Jacobs, directiemanager Innovatie bij FARYS. Het vernieuwen van dergelijke leidingen is niet enkel zeer duur, maar veroorzaakt ook veel verkeershinder en CO2-uitstoot. Anderzijds willen we natuurlijk ook hinder en schade door breuken van transportleidingen vermijden. We gingen dus op zoek naar betaalbare technieken om de zwakke plekken in de leiding op te sporen zodat we deze kunnen herstellen alvorens ze grote schade veroorzaken. Bij discontinue akoestische metingen in de leiding had FARYS reeds lekken kunnen ontdekken alvorens deze aan de oppervlakte zichtbaar waren. Indien we deze metingen op continue wijze zou kunnen uitvoeren zouden we dus lekken in een zeer vroeg stadium kunnen detecteren en herstellen voor een grote breuk ontstaat. Deze piste bracht ons bij Fluves, die de handschoen opnam om dergelijk systeem te ontwikkelen op basis van Distributed Acoustic Sensing op een glasvezelkabel die in de leiding wordt gebracht. Om de paar kilometer hebben we afsluiters waar deze kabel niet voorbij kan. Daar moet je telkens met de kabel in en uit de leiding. Het zijn moeilijke punten, want de leidingen staan onder hoge druk. En daar is Vigotec in het project gekomen. Zij voorzien oplossingen om de glasvezel in en uit de leiding te krijgen, op een goede en bedrijfszekere manier.”

knelpunten overwonnen

De eerste test bij FARYS gebeurde op een verlaten leiding waarop beschadigingen en lekken konden gemaakt worden. De resultaten waren veelbelovend, lekken van ca. 500 l/u werden gedetecteerd door het systeem. Er werd beslist om een hogedrukleiding in dienst tussen Asse en Dilbeek over een afstand van 6 kilometer uit te rusten met DALI. De installatie is sinds oktober 2020 permanent operationeel en ook hier werden, weliswaar niet destructieve, testen uitgevoerd om de software verder te optimaliseren. “Dankzij onze artificiële intelligentie kunnen we alle niet-relevante geluiden zoals verkeer, landbouwmachines, pompen in het netwerk, kruisende waterlopen en dergelijke wegfilteren en enkel geluiden van relevante events zoals lekken en intrusies weerhouden om op het juiste moment alarm te slaan. De operator kan op een kaart en aan de hand van kleurencodes duidelijk zien waar het event zich voordoet”, zegt Thijs Lanckriet van Fluves.

Intrusiebewaking

Het systeem laat FARYS ook toe om aan intrusiebewaking te doen. “Veel leidingen liggen diep onder wegenis. Bij wegenwerken blijven de leidingen meestal bedekt en in dienst”, zegt Jacobs. “Stel dat er een kraanbak tegen onze leidingen zou schrapen, dan worden we meteen gewaarschuwd. Dat zijn geluiden die makkelijk te karakteriseren zijn. Dergelijke beschadigingen resulteren niet meteen in een lek maar kunnen een corrosieproces in gang zetten dat maanden of jaren later tot barsten en lekken kan leiden. Contactgeluiden direct op de leiding worden duidelijk herkend, waardoor dus alle types van beschadiging, manipulatie of intrusie in real time gedetecteerd kunnen worden en het systeem dus ook als beveiliging van het netwerk fungeert. DALI heeft dus een sterk potentieel om in real time lekken en intrusies te detecteren in ons transportnetwerk, aan een aantrekkelijke kostprijs.” De testen hebben aangetoond dat lekken en contactgeluiden duidelijk worden waargenomen en onderscheiden van andere geluiden. De uitdaging ligt nog in de verdere ontwikkeling van de software om lekken in een zeer vroeg stadium van hun ontstaan te detecteren. De ontwikkeling van DALI wordt ondersteund door het Vlaams Agentschap voor Innoveren en Ondernemen (VLAIO), het Vlaams Kenniscentrum Water (VLAKWA) en POM West-Vlaanderen.

Monitoring riolering

Naast drinkwaterleidingen kan DALI ook riolering monitoren. “We kunnen inderdaad ook riolering monitoren met fiber optics”, zegt Thijs Lanckriet. “Er zijn echter een aantal verschillen qua techniek in vergelijking met de monitoring van drinkwaterleidingen. Collectorleidingen onder druk kunnen we monitoren op basis van het geluid van een lek (Distributed Acoustic Sensing). Voor rioolleidingen die niet volledig gevuld zijn, kunnen lekken meestal niet worden gedetecteerd aan de hand van het geluid, maar wel aan de hand van een temperatuursafwijking (Distributed Temperature Sensing), doordat er bijvoorbeeld kouder grondwater in het warmere rioleringswater terechtkomt.”

Meer informatie over het werkingsprincipe van het DALI-systeem vindt u op

www.dalimonitoring.com

Nieuw monitoringsysteem voor waterlekken

Vigotec en Fluves hebben voor FARYS een baanbrekend glasvezel-gebaseerd lek- en intrusiedetectiesysteem ontwikkeld, genaamd ‘Distributed Acoustics for Leak & Intrusion’ (DALI). Het systeem wordt momenteel al ingezet bij FARYS, na een succesvolle testcase. Met dit systeem wil het waterbedrijf, onder andere, grote schade door lekken in het transportnet, zoals destijds in Sint-Pieters-Leeuw en Dilbeek, voorkomen.

DALI is ontwikkeld in een partnerschap tussen het Gentse ingenieursbureau Fluves en Vigotec, een verdeler en producent van leidingsystemen uit Puurs. De beide bedrijven hebben hun expertise in fiber optic sensing, leidingsystemen en lekdetectie hierin samengebracht. Het monitoringsysteem DALI (Distributed Acoustics for Leak & Intrusion) kan met behulp van glasvezel 24/7 lekken en intrusies detecteren én lokaliseren, met een nauwkeurigheid van 10 meter. De Distributed Acoustic Sensor (DAS) registreert akoestische vibraties, waarbij een glasvezelkabel het geluid in de pijpleiding registreert. “De kabel vormt als het ware een keten van duizenden microfoons”, zegt Thijs Lanckriet, project manager bij Fluves. “Het is een permanent systeem met een volcontinue monitoring, grote ruimtelijke dekking en hoge precisiegraad. Ons systeem is een verbetering in vergelijking met de klassieke debietmeters. Als je op basis van verschillen tussen debietmeters op een afgesloten zone een lek detecteert, is dat vaak over een afstand van meerdere kilometers. We kunnen het lek met een nauwkeurigheid van 10 meter bepalen.”

Veel toepassingen en voordelen

DALI helpt industriële en nutsbedrijven het leidingnetwerk efficiënter te beheren en duurzamer om te springen met water en grondstoffen. “Dit monitoringsysteem moet schade en verliezen door lekkende pijpleidingen reduceren”, zegt Thijs Lanckriet. “We verlengen de levensduur van het leidingnet en verhogen de betrouwbaarheid ervan. Dat betekent eenvoudiger beheer, minder lekverliezen en duurzamer watergebruik.” Meldingen worden automatisch verstuurd via e-mail, sms of SCADA en extra gevisualiseerd in een online dashboard. “De beheerder wordt bij een lek meteen verwittigd”, zegt Lanckriet. “En zo kan die sneller tussenbeide komen.” Frequente rapportering ondersteunt de onderhoudsstrategie. Het detectiesysteem kan ook tijdelijk worden ingezet voor periodieke of eenmalige inspectie. En ook in de procesindustrie, of bij stoom- en gasleidingen kan het ingezet worden. Glasvezel kan eveneens dienst doen als communicatiekanaal voor kleppen en andere sensoren.”

Rick De Visscher van Vigotec vult aan: “De glasvezel diende goed beschermd te worden en zit daarom in een polyethyleen (PE) microduct. Deze is drinkwater gekeurd en is gegarandeerd compatibel met onze oplossing, die we specifiek voor dit project uittekenden.

Aan de basis ligt een zogenaamd ‘Fiber To The Home’-systeem, waarmee glasvezel kan worden binnengebracht in gebouwen via bestaande waterleidingen en dus zonder ingrijpende graafwerken. Dat maakt deze oplossing zeer kosten- en tijdbesparend, en we kunnen het op een veilige, waterdichte manier installeren. Onze service afdeling wordt klaargestoomd om installaties te ondersteunen.

Om onder andere installaties op leidingen onder druk mogelijk te maken, wordt de oplossing momenteel doorontwikkeld in het aparte ‘DALI Hot Tap’ project. Vigotec werkt hierin samen met zijn partners en de Vives Hogeschool, en wordt gesubsidieerd door VlakWa (Vlaams Kenniscentrum Water).Elk project zal andere beperkingen en noden hebben, dus we moeten een flexibele oplossing en installatiesysteem bouwen. Met onze eigen productieafdeling Vigotec Engineered Plastics, zijn we in staat hier snel op in te spelen. We vergaarden al veel praktijkervaring, maar via de recent opgestarte DALI User Group (DUG), willen we een aantal sleutelpartijen in een vroeg stadium van dit proces betrekken, zodat de oplossing op hun noden afgestemd wordt. Geïnteresseerde partijen kunnen zich nog steeds kandidaat stellen.”

Het hele systeem kost in de regel minder dan 1% van de volledige heraanleg van de leiding, afhankelijk van specifieke omstandigheden. Er kan probleemloos 100 kilometer mee overbrugd worden. Hoe groter de afstand, hoe lager de kostprijs.

Ontwikkeling voor FARYS

DALI werd ontwikkeld voor FARYS, een waterbedrijf dat in Vlaanderen een transportnetwerk van 700 kilometer leidingen beheert. De leeftijd van de transportleidingen bedraagt typisch meerdere decennia, de oudste naderen een diensttijd van 100 jaar. “Wanneer we aan deze leiding werken blijkt echter dat het overgrote deel van de buizen nog in zeer goede staat zijn”, zegt Wim Jacobs, directiemanager Innovatie bij FARYS. Het vernieuwen van dergelijke leidingen is niet enkel zeer duur, maar veroorzaakt ook veel verkeershinder en CO2-uitstoot. Anderzijds willen we natuurlijk ook hinder en schade door breuken van transportleidingen vermijden. We gingen dus op zoek naar betaalbare technieken om de zwakke plekken in de leiding op te sporen zodat we deze kunnen herstellen alvorens ze grote schade veroorzaken. Bij discontinue akoestische metingen in de leiding had FARYS reeds lekken kunnen ontdekken alvorens deze aan de oppervlakte zichtbaar waren. Indien we deze metingen op continue wijze zou kunnen uitvoeren zouden we dus lekken in een zeer vroeg stadium kunnen detecteren en herstellen voor een grote breuk ontstaat. Deze piste bracht ons bij Fluves, die de handschoen opnam om dergelijk systeem te ontwikkelen op basis van Distributed Acoustic Sensing op een glasvezelkabel die in de leiding wordt gebracht. Om de paar kilometer hebben we afsluiters waar deze kabel niet voorbij kan. Daar moet je telkens met de kabel in en uit de leiding. Het zijn moeilijke punten, want de leidingen staan onder hoge druk. En daar is Vigotec in het project gekomen. Zij voorzien oplossingen om de glasvezel in en uit de leiding te krijgen, op een goede en bedrijfszekere manier.”

knelpunten overwonnen

De eerste test bij FARYS gebeurde op een verlaten leiding waarop beschadigingen en lekken konden gemaakt worden. De resultaten waren veelbelovend, lekken van ca. 500 l/u werden gedetecteerd door het systeem. Er werd beslist om een hogedrukleiding in dienst tussen Asse en Dilbeek over een afstand van 6 kilometer uit te rusten met DALI. De installatie is sinds oktober 2020 permanent operationeel en ook hier werden, weliswaar niet destructieve, testen uitgevoerd om de software verder te optimaliseren. “Dankzij onze artificiële intelligentie kunnen we alle niet-relevante geluiden zoals verkeer, landbouwmachines, pompen in het netwerk, kruisende waterlopen en dergelijke wegfilteren en enkel geluiden van relevante events zoals lekken en intrusies weerhouden om op het juiste moment alarm te slaan. De operator kan op een kaart en aan de hand van kleurencodes duidelijk zien waar het event zich voordoet”, zegt Thijs Lanckriet van Fluves.

Intrusiebewaking

Het systeem laat FARYS ook toe om aan intrusiebewaking te doen. “Veel leidingen liggen diep onder wegenis. Bij wegenwerken blijven de leidingen meestal bedekt en in dienst”, zegt Jacobs. “Stel dat er een kraanbak tegen onze leidingen zou schrapen, dan worden we meteen gewaarschuwd. Dat zijn geluiden die makkelijk te karakteriseren zijn. Dergelijke beschadigingen resulteren niet meteen in een lek maar kunnen een corrosieproces in gang zetten dat maanden of jaren later tot barsten en lekken kan leiden. Contactgeluiden direct op de leiding worden duidelijk herkend, waardoor dus alle types van beschadiging, manipulatie of intrusie in real time gedetecteerd kunnen worden en het systeem dus ook als beveiliging van het netwerk fungeert. DALI heeft dus een sterk potentieel om in real time lekken en intrusies te detecteren in ons transportnetwerk, aan een aantrekkelijke kostprijs.” De testen hebben aangetoond dat lekken en contactgeluiden duidelijk worden waargenomen en onderscheiden van andere geluiden. De uitdaging ligt nog in de verdere ontwikkeling van de software om lekken in een zeer vroeg stadium van hun ontstaan te detecteren. De ontwikkeling van DALI wordt ondersteund door het Vlaams Agentschap voor Innoveren en Ondernemen (VLAIO), het Vlaams Kenniscentrum Water (VLAKWA) en POM West-Vlaanderen.

Monitoring riolering

Naast drinkwaterleidingen kan DALI ook riolering monitoren. “We kunnen inderdaad ook riolering monitoren met fiber optics”, zegt Thijs Lanckriet. “Er zijn echter een aantal verschillen qua techniek in vergelijking met de monitoring van drinkwaterleidingen. Collectorleidingen onder druk kunnen we monitoren op basis van het geluid van een lek (Distributed Acoustic Sensing). Voor rioolleidingen die niet volledig gevuld zijn, kunnen lekken meestal niet worden gedetecteerd aan de hand van het geluid, maar wel aan de hand van een temperatuursafwijking (Distributed Temperature Sensing), doordat er bijvoorbeeld kouder grondwater in het warmere rioleringswater terechtkomt.”

Meer informatie over het werkingsprincipe van het DALI-systeem vindt u op

www.dalimonitoring.com

Laatste nieuws

Alle nieuwsberichten