韓国の科学者が地域暖房パイプからの水漏れ防止に取り組む

画像クレジット: Canva

E&T編集部より

2022 年 12 月 22 日（木）発行

研究チームは、アコースティック・エミッション（AE）センサーと加速度計センサーからの情報で訓練された機械学習ツールを使用して、危険な漏洩を防ぐことを目指した。

韓国土木建築研究院（KICT）は、環境に優しく経済的な方法でエネルギーを供給する地域暖房管からの水漏れを防ぐための新しい故障診断技術を開発した。

KICTでは、アコースティック・エミッション（AE）センサーと加速度センサーを併用してパイプラインの異常信号を計測し、機械学習を用いて信号を分類することで検出精度を高め、水漏れをはじめとするさまざまな異常を診断する研究を行った。

このような漏洩を防止できれば、公共の安全が大幅に向上する可能性があります。 地域暖房パイプラインは、地域暖房温水製造施設のプラントから需要地まで、120℃もの高温の温水を定圧で供給します。

これらのパイプのいずれかで漏れが発生すると、特に道路の近くで発生した場合は、致命的な結果を招く可能性があります。 2018年、一山の地下鉄白石駅近くで地下温水パイプラインが破裂したときも同様だった。 この漏洩により 1 名が死亡し、さらに 56 名が負傷した。

循環型地域暖房システムを備えたパイロットプラント／韓国土木建築技術研究院

画像クレジット: NIST

地域暖房パイプラインに使用される断熱パイプ（PIP）は、温水を輸送する軟鋼製のキャリアパイプ、温度を維持する断熱材、断熱材を保護する高密度ポリエチレン製のケーシングパイプで構成されています。

水道や液化天然ガスに使用される露出配管と比べ、PIP は高温高圧のため診断が困難です。

漏れを特定する従来の方法では、ワイヤーと熱画像カメラが使用されますが、水漏れを正確に検出できるのは、水の体積があり、パイプが表面に近い場合のみです。

対照的に、KICT の科学者によって行われた研究では、AE センサーと加速度センサーによって PIP の異常を診断できることが実証されました。

「漏水検知ワイヤーや熱画像カメラ、GPRなどの精度が低いため、研究で提案した検知方法は漏水を防ぐ唯一の方法になる可能性があります。また、漏水しか検知できないため、 」とプロジェクトに参加した科学者のイ・ホンチョル博士は語った。

「ただし、通常の騒音や振動以外にも、異常やその重大度を示す変数が多数あるため、実際の現場での検証が必要です。」

キャリアパイプに取り付けられたセンサー/韓国土木建築技術研究院

画像提供: 国家科学技術研究評議会

この技術をテストするために、チームは循環型地域暖房システムを備えたパイロットプラントを作成しました。このプラントには、長さ 259.6 メートルの 2 本の直線パイプラインが地上と地下に設置され、直線、波形、分岐、および分岐の 4 種類の配管配置が特徴です。かしめられたパイプ。

パイプラインの主要な異常をすべてテストするために、水漏れ、腐食、亀裂を再現しました。 試験は地上と地下の両方のパイプラインで実施されました。 次にチームは信号を測定し、それを使用して機械学習分類手段の 1 つであるサポート ベクター マシン (SVM) をトレーニングしました。

試験の結果、センサーの設置、異常箇所、配管の配置精度は平均97％で、水道やガス管と同等の精度を示した。

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