Su boru hatlarında sızıntı konum tespiti için genişletilmiş kalman filtresi tabanlı IMU sensör füzyonu uygulaması

Abstract

Öz:Su dağıtım şebekelerinde, borulardaki çatlaklar ve arızalardan dolayı ciddi miktarda su kaybı yaşanmaktadır.Bu arızaların kısa zamanda tespit edilerek onarılması, su ve buna bağlı oluşan gelir kaybının önlenmesi içinoldukça önemlidir. Dağıtım şebekelerinde yüksek maliyete sahip genel onarım işlemleri yerine, arızanınkesin konumunun bulunup sadece o bölgede çalışma yapılması onarım maliyetlerini azaltacaktır. Her nekadar yüzeysel boru dinleme cihazları bu ihtiyaca bir çözüm olarak görünse de, dış ortam seslerinden etkilenmesi bu yöntemin verimliliğini düşürdüğünden tercih edilmemesine neden olmaktadır. Ticari olarakpiyasada mevcut olan modern GPS temelli sistemler, büyük çaplı su borularında çalışabilir (>=6 inch) ve yüksek maliyetlere sahiptir. Bu çalışmada daha küçük çaplı borularda ve GPS sistemine ihtiyaç duymadançalışabilecek bir sızıntı tespit robotu prototipinin ön çalışması sunulmuştur. Bu ön çalışmada, boru içerisindesuyun itme kuvvetiyle hareket edecek robotun tasarımı, üretimi, konum ve sızıntı tahmin yazılımları gerçekleştirilmiştir. Konum tahmini, 9-dof IMU sensör (3D-ivme, 3D-jiroskop ve 3d-manyetometre) verilerinin Genişletilmiş Kalman Filtresi içerisinde kullanımıyla yapılmaktadır. Sızıntı tahmini, anlıkkaydedilen ses verisindeki tepe noktalara karşılık gelen konumun tespitini içermektedir. Yapılan deneyselçalışmalarda, toplam 118m gezintide sonucunda sızıntı konumu tahmin hatasının yaklaşık 0,25m olduğugörülmüştür Başlık (İngilizce):Extended kalman filter based IMU sensor fusion application for leakage position detection in water pipelines Öz (İngilizce):In water distribution networks, there is a serious loss of water due to cracks and faults in pipes. It is veryimportant to detect these failures and fix them in a short period of time to prevent the loss of water and relatedincome. Instead of general repair operations with high costs in distribution networks, finding the exactlocation of the fault and only working in that area will reduce the repair costs. Although superficial pipelistening devices seem to be the solution to this need, it is not preferred because of affected by the ambientsounds that reducing the efficiency of this method. GPS-based leak detection systems, which arecommercially available on the market, can operate on large-scale water pipelines (≥6 inch) and have high costs. In this study, we present a preliminary study of a leak detection robot prototype that can operate onsmaller diameter pipes and without the need for a GPS system. In this study, a preliminary study of a leakdetection robot prototype that can operate on smaller diameter pipes and without the need for a GPS systemwas presented. In this preliminary study, the design, production, location and leakage prediction software ofa robot can move with the pushing force of water in the pipeline has been realized. The position estimation is performed by using the 9-DOF IMU (3D-accelerometer, 3D-gyroscope and 3D-magnetometer) sensor data in the Extended Kalman Filter. The leakage estimation includes the location of the corresponding peak pointin the instantaneous recorded sound data. In the performed experimental studies, it was seen that the leakagelocation estimation error in the total 118m navigation result is about 0.25m