يطور دانييل أفرين، الطالب في المعهد البوليتكنيكي بجامعة نوفغورود الحكومية، مستشعرا مستقلا يحمل اسم PipeSense لتشخيص حالة خطوط الأنابيب.
ويحلل الجهاز اهتزازات الأنبوب، ثم يتعرف على الأضرار باستخدام نموذج مدمج للذكاء الاصطناعي.
وتعد مراقبة حالة الشبكات في قطاعات المرافق العامة والتدفئة وصناعة النفط والغاز أمرا بالغ الأهمية، إذ يمكن لأصغر عيب أن يؤدي إلى حدوث تسرب.
لكن مراقبة خطوط الأنابيب الرئيسية التي تمتد لمئات الكيلومترات تمثل تحديا كبيرا، بينما تعتمد الأساليب المستخدمة حاليا على أنظمة ثابتة مرتفعة التكلفة أو الطائرات المسيرة، وهي حلول لا تكون فعالة دائما.
تحليل الاهتزازات للكشف المبكر عن الأعطال
ينقل المستشعر البيانات باستخدام تقنية الاتصال الموفرة للطاقة LoRaWAN.
وفي حال عدم وجود عوائق، يمكن للإشارة أن تصل إلى مسافة تصل إلى 5 كيلومترات.
ويمكن ربط مجموعة من هذه الأجهزة ضمن شبكة واحدة، بحيث ترسل المعلومات مباشرة إلى مركز التحكم.
ويستخدم نموذج الذكاء الاصطناعي المدمج في المستشعر لتحليل أنماط الاهتزاز والتمييز بين الحالة الطبيعية للأنبوب ووجود عيب في مراحله المبكرة أو حدوث ضرر خطير.
ويستطيع النظام الاستجابة لعدد من السيناريوهات المختلفة، مثل سقوط الصخور على الأنبوب، واحتكاك الحيوانات به، والتآكل، وتشوه جدران الأنبوب، إضافة إلى تعرضه للإجهاد عند المنعطفات.
ولكل حالة من هذه الحالات نمط اهتزاز مميز، ما يسمح للنظام بتحليل الإشارات وتحديد طبيعة المشكلة المحتملة.
يعمل دون بطاريات
تتمثل الميزة الرئيسية للنظام في قدرته على العمل بشكل مستقل من دون بطاريات.
كما يتميز المستشعر بحجمه الصغير وسهولة تركيبه، ما قد يسمح باستخدام عدد كبير منه على امتداد خطوط الأنابيب لمراقبتها بصورة مستمرة.
وأشار صاحب المشروع إلى وجود أجهزة صينية تعمل وفقا لآليات مشابهة، لكنها أقل كفاءة من حيث الاستقلالية.
خفض تكاليف مراقبة الشبكات
وفقا لحسابات مطور PipeSense، يمكن أن يتراوح سعر بيع المستشعر الواحد بين 10 آلاف و20 ألف روبل.
ويرى المطور أن تطبيق هذه المستشعرات على نطاق واسع يمكن أن يؤدي إلى خفض تكاليف فحص شبكات الأنابيب بنحو 10 إلى 15 مرة.
ويهدف المشروع إلى توفير نظام مراقبة مستمر ومنخفض التكلفة يمكن أن يساعد على اكتشاف الأضرار في خطوط الأنابيب قبل تحولها إلى أعطال خطيرة أو تسربات واسعة النطاق.