Tüm dünyadaki su sistemleri baskı altında. Her yıl, bir yandan nüfus artarken ve daha fazla bina inşa edilirken borular eskimeye devam eder. ABD'de trilyonlarca galon içme suyu sızıntı ve kırılma nedeniyle kaybediliyor ve potansiyel onarım faturasının, Amerika'nın sadece sorunlu su şebekelerini düzeltmek için bile gelecek 20 yıl içinde 625 milyar ABD doları gibi şaşırtıcı bir rakama ulaşacağı öngörülüyor.
Temiz suya erişim halihazırda acil bir küresel sorun olduğundan, iklim değişikliği sorunu daha da kötüye gidecektir. Bu yıl Johannesburg'da muslukların kuruduğu görülürken, Mexico City suyunun %40'ına kadarını yıpranmış şebeke ve servis bağlantıları nedeniyle kaybediyor.
Yine de geleceğe umutla bakabiliriz. Dünyanın dört bir yanındaki Tasarım ve Üretim şirketleri, sürdürülebilirliği bir öncelik haline getirerek ciddi çevre sorunlarına yanıt veriyor. Autodesk'in 2024 State of Design & Make (İngilizce) raporuna göre, çeşitli sektörlerdeki şirketlerin %97'si sürdürülebilirliği artırmak için harekete geçiyor. Çevreyle ilgili hedeflere ulaşmak için teknolojiye yöneliyor, yenilikçi çözümler geliştirip yeni işletmeler kurmak için fırsatlar yaratıyorlar.
Fransız startup şirketi ACWA Robotics de bu şirketlerden biri. Daha verimli su yönetimi için veri toplamak üzere boru sistemlerinde gezinen robotik çözümler geliştirerek su endüstrisinin karşılaştığı kritik zorluklara çözüm üretiyor.
Su sistemlerinin iyileştirilmesini hedefleyen bir vizyon
ACWA'nın otonom sualtı robotu, su sistemi borusunun içindeki koşulları simüle eden bir test ortamına yüklenmeyi bekliyor. Resim ACWA Robotics tarafından sağlanmıştır.
"ACWA, Otonom Temiz Su Cihazı anlamına geliyor" diyor ACWA Robotics genel müdürü Jean-François Guiderdoni. "Dünya çapında 40 milyon kilometre uzunluğundaki borular binalara, evlere ve işyerlerine temiz su götürüyor. Su dağıtım sistemi tarafından taşınan suyun ortalama %20 ila %40'ını kaybediyoruz. Bu çok büyük bir miktar ve boruların koşullarıyla ilgili."
Durumu iyileştirmek üzere, su tesislerinin daha az su kaybetmeleri için daha fazla boruyu yenilemesi, onarması ve değiştirmesi gerekir. Ancak Guiderdoni, "Tüm bu altyapı uzun zaman önce kurulup yerleştirildiği için, tam olarak nerede ve ne zaman yenilenmeleri gerektiğini bilmiyorlar" diyor.
ACWA Robotics, su sistemi operatörlerine ihtiyaç duydukları bilgileri sağlamak amacıyla, su kaynağını kesintiye uğratmadan kilometrelerce boruyu kendi kendine yönlendirebilen mafsallı modüler bir robotun geliştirilmesine öncülük etti. Birden fazla sensör, altyapı hizmetlerinin verimli bir şekilde çalışmasına yardımcı olmak için zayıf alanları ve sızıntı konumlarını belirlerken, genel olarak potansiyel sorunlu noktaları tespit etmek amacıyla verileri toplarken bükülür ve döner.
Akıllı robotlar mühendislerin ulaşamadığı noktalara ulaşır
Robot, bir su borusu içinde hareket ederek borunun durumu ve olası sorunlu noktalar hakkında veri topluyor. Resim ACWA Robotics tarafından sağlanmıştır.
Şirketin akıllı boru robotlarının amacı, su şebekesinin durumu hakkında eksiksiz bir veri seti toplamaktır. "Biz büyük borularla, sizin besleyiciler veya ana borular olarak adlandırdığınız borularla ilgileniyoruz,” diyor Guiderdoni. "Bunlar, kırıldıklarında bir şehri veya mahalleyi etkileyebilecek ve büyük mali kayıplara yol açarak şehrin tüm faaliyetlerini durdurabilecek stratejik borular."
Robotlar, yüksek çözünürlüklü görüntüleri ve çeşitli tahribatsız muayene (NDT) teknolojilerini kullanarak boru çapı, borunun farklı konumlarındaki kalıntı kalınlığı ve korozyonun meydana geldiği alanlar gibi ölçümleri toplar. ACWA'nın robotları, durum değerlendirmelerinin ötesine geçerek, sabit sensörlerin erişemediği alanlarda su sıcaklığı, pH, akış hızı ve bulanıklık okumalarını da toplayabilir ve böylece su kalitesini ve performansını iyileştirmeye yardımcı olabilir.
Robotun boru hattı boyunca ilerlediği rota, yolculuk başlamadan önce belirlenir. Noktalar, boylam, enlem ve deniz seviyesinden yükseklik gibi coğrafi referanslarla tanımlanır ve firma, bir konumu 40 cm'lik bir hata payıyla kalibre edebileceğini belirtir. Robot görevini tamamladıktan sonra giriş noktasına veya önceden tanımlanmış bir çıkış alanına geri döner.
Robotu hayata geçirme
Mafsallı robotun görüntüsü, robotun su borusunda gezinmek için nasıl büküldüğünü gösteriyor. Resim ACWA Robotics tarafından sağlanmıştır.
En başından beri, ACWA'nın aşması gereken en büyük zorluk, su sistemi borularında hareket edebilecek kadar kompakt ve esnek bir ünite tasarlamaktı. Bu ünite, suyun kesintisiz akışını sağlamak için yeterince küçük olmalı, ancak veri toplamak için gereken yerleşik sistemleri taşıyabilecek kadar da büyük olmalıdır.
Şirket, ana gövdesi alüminyumdan yapılmış ve 250 parçadan oluşan robotunu hayata geçirmek için Autodesk Fusion'a başvurdu. Sadece motorları, bilyalı rulmanları, mil contaları, somun ve cıvataları ve pilleri önceden üretilmiştir; diğer her şey robot için özel olarak tasarlanmıştır.
Robotun tasarım grubu, biri mekanik tasarım ve diğeri elektronik için olmak üzere iki ekibe ayrılmıştır. Fusion, her iki ekibin de sorunsuz bir şekilde iş birliği yapmasına ve 2B ve 3B planlar, 3B işlenmiş görüntüler ve özel devre kartları, elektronik kartlar ve mekanik parçalar oluşturmasına yardımcı olmuştur. Ekipler, stres ve termal simülasyonların hassas analizlerini yapmak ve toplamak için Fusion Simulation Extension (İngilizce) 'ı kullanmaktadır.
Yapay zeka aracılığıyla bağımsızlık sağlama
ACWA Robotics, otonom robotunu zorlu koşullara yönelik simülasyonlarda test etti ve bu süreçte su basıncını 250 PSI’ye kadar, akışı ise 1,5 m/s’ye kadar hızlandırdı. Resim ACWA Robotics tarafından sağlanmıştır.
Boruda gezinen robotlar tarafından toplanan veriler, yalnızca sızıntıları tespit etmekle kalmaz; aynı zamanda borunun yapısal bir değerlendirmesini de sunar. Guiderdoni, "Müşterilere beton borularda çok fazla korozyon, hatalı bağlantı veya çatlak olduğunu söyleyebiliriz" diyor ve bu bilgilerin "bir sızıntı meydana gelmeden önce müdahale etmeyi" mümkün kıldığını sözlerine ekliyor.
Yapısal değerlendirme bilgileri, "altyapı hizmeti şirketlerinin nerede onarım yapmaları gerektiğine, nerede hiçbir şey yapmaları gerekmediğine veya bu yıl ya da belki iki, üç, dört veya beş yıl içinde hangi boruyu yenilemeleri gerektiğine karar vermelerine yardımcı olacak bir dizi ipucu sağlayabilir" diyor. "Nihai hedefimiz, altyapı hizmeti şirketlerine borunun durumu ve paralarını nasıl harcamaları gerektiği konusunda çok net bir fikir vermek."
Geliştirmenin gelecekteki aşamalarında, ACWA robotlarının veri toplama yöntemlerini geliştirmek için yapay zeka (AI) yeteneklerinin benimsenmesi hedefleniyor. "Yapay zeka, robotların görevleri sırasında anlık olarak uyum sağlamalarına imkan tanıyacak," diyor. "Örneğin, bir robot bir su borusunun içinde fotoğraf çekebilir. Bir çatlağı algılayabilir. Bu çatlak belirli bir şekilde ve belirli bir uzunlukta ise, robot durur ve daha yakından inceler. Bu, yapay zekanın daha doğru veriler toplarken boru bakımına proaktif olarak yardımcı olma yollarından yalnızca biridir."
Sürdürülebilirliğe odaklanmak yeni yeteneklerin ilgisini çekiyor
Çalışanlar, ACWA'nın Korsika adasında yer alan Bastia kentindeki su şebekesi Aqua Publica ile birlikte bir prototip robotun pilot uygulamasını gerçekleştiriyor. Resim ACWA Robotics tarafından sağlanmıştır.
ACWA Robotics'in teknolojisi gelişmeye devam ederken, yetenekli çalışanları işe almak, Tasarım ve Üretim endüstrilerindeki (İngilizce) birçok şirket için olduğu gibi firma için de devam eden bir endişe kaynağıdır. Guiderdoni, "Yetenekli çalışanları, özellikle mühendisleri bulmak ve elde tutmak ayrı bir zorluk" diyor. "Doğru kişiyi bulmak bizim için çok önemli."
Bununla birlikte, ACWA'nın kritik sürdürülebilirlik konularını ele alma konusundaki temel misyonu, şirkete yeni çalışanlara ulaşma konusunda bir avantaj sağlıyor. State of Design & Make raporuna göre, iş liderlerinin %72'si (İngilizce) sürdürülebilirliği yetenekleri elde tutmanın en önemli unsurlarından biri olarak görüyor.
Guiderdoni, genç çalışanların sadece ücret ve zorlu işlerle değil, aynı zamanda dünya üzerinde olumlu bir etki yarattıkları hissiyle de motive olduklarını ifade ediyor. "Yeni nesil, sürdürülebilirlik üzerinde çalışmak ve bir etki yaratmak istiyor" diyor. "Bize katılan insanlar, yaptıkları iş nedeniyle teknolojik olarak zorlansalar da, yaptıklarının etkisini görebilirler. Makinenin bir dişlisinden ibaret olmadıklarını bilirler."
Damladan göle
Günümüzün su sistemi yöneticileri; israf, farkındalığın olmaması ve hatta altyapı yatırımlarıyla ilgili kararların bir kenara atılmasına neden olan tembellik gibi zorlukların üstesinden gelmek için artan bir baskıyla karşı karşıyadır.
"Su sistemlerinde işler yavaş yavaş değişiyor," diyor Guiderdoni. "Yeni teknolojiyi oldukça muhafazakar bir ortama getirsek de şu anda bir bozulma ve değişim eğilimi var. Geçmişte, bir su hizmetleri şirketi şöyle diyebilirdi: "Eh, her zaman bir miktar su kaybı olacak. Bir sorun olursa fiyatı artırırız". Şu anda fiyatın bir eşiğe ulaştığını, artık çok daha yüksek olduğunu fark ettiler ve bu nedenle performansa yönelmeye başladılar."
"Daha sürdürülebilir olma konusunda medya baskısı, kurumsal baskı, yeni düzenlemeler ve Avrupa Komisyonu veya hükümetlerden gelen teşvikler dahil olmak üzere birçok baskı kaynağı bulunuyor. Hem hükümetler hem de şirketler, sürdürülebilirlik konusunda çok fazla ekonomik potansiyel olduğunun farkına varıyor. Bu da gerçek anlamda değer yaratıyor ve verimli bir döngü sağlıyor."
—Jean-François Guiderdoni, Genel Müdür, ACWA Robotics
Çevreye daha duyarlı bir şekilde hareket etme baskısı da giderek artıyor. State of Design & Makeraporuna göre, her beş şirketten dördü, yönetim kurulundaki paydaşların talepleri doğrultusunda sürdürülebilirlik önlemlerini benimseme motivasyonuna sahip (İngilizce). "Daha sürdürülebilir olma konusunda medya baskısı, kurumsal baskı, yeni düzenlemeler ve Avrupa Komisyonu veya hükümetlerden gelen teşvikler dahil olmak üzere birçok baskı kaynağı bulunuyor," diyor Guiderdoni. "Hem hükümetler hem de şirketler, sürdürülebilirlik konusunda çok fazla ekonomik potansiyel olduğunun farkına varıyor. Bu da gerçek anlamda değer yaratıyor ve verimli bir döngü sağlıyor."
Su hizmetleri sağlayan şirketler, iklim değişikliğinin yoğunlaştırdığı artan taleple baş etmeye çalışırken, sürdürülebilirliğin temel bir ilkesi olan mevcut kaynakların değerini en üst düzeye çıkarmak kritik önem taşıyor. Guiderdoni, su borularındaki sızıntıları akıllı ve doğru şekilde tespit etmek için yeni teknolojilerin ortaya çıkmasının, sektörde son dönemde gözlemlenen yeniliklerden biri olduğunu ifade ediyor. "Bir sonraki aşamayı yönlendirecek olan şey varlık yönetimidir. Bu, borular kırılmadan önce harekete geçmek anlamına geliyor" diyor. "İnsanlar artık suyun ve özellikle de dağıtım altyapısının hızlı bir şekilde ele alınması gerektiğinin bilincine varıyor. Bir etki yaratabileceğimiz ve altyapı hizmeti şirketlerinin önümüzdeki yıllarda dönüşmesine yardımcı olabileceğimiz için heyecan duyuyorum."
Mark de Wolf Hakkında
Mark de Wolf, teknoloji hikayelerinde uzmanlaşmış serbest çalışan bir gazeteci ve ödüllü bir metin yazarıdır. Toronto'da doğdu. Londra'da yetişti. Zürih'de yaşıyor. Kendisine markdewolf.com üzerinden ulaşabilirsiniz.