CyberSEES: Type 1: Enabling Sustainable Water Supplies Through Self-Powered Sensor-Based Monitoring

Cyber​​SEES:类型 1:通过基于自供电传感器的监控实现可持续供水

基本信息

  • 批准号:
    1539536
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.6万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2015-09-01 至 2019-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The worldwide demand for freshwater is increasing rapidly while water resources are becoming increasingly scarce. Exacerbating this imbalance is the deteriorated state of the water distribution infrastructure, which is afflicted with leakages of 15-25% of the total water supply. Consequently, the severe deterioration of this infrastructure poses a serious challenge to water sustainability. Leakage detection is an essential, but challenging, aspect of water supply management. Real-time monitoring schemes based on the changes in the vibration characteristics of the water pipelines have potential to detect leaks in a timely manner. Embedded wireless sensor networks are essential for such monitoring schemes; however, model designs and architectures of currently available wireless sensing networks remain severely constrained by the small energy reserves of environmentally-harmful batteries that last only for a limited period of time. This CyberSEES project is exploring possible hardware and software schemes for embedded wireless sensing systems, powered by locally harvested energy, to detect leakages in water distribution systems.Leveraging a real-size, experimental pipeline set-up, this project explores (1) the energy harvesting potential in the water distribution system environment for use in sustainable powering of smart embedded sensing networks; (2) the use of vibration sensing-based methods to detect and locate pipeline leaks in water distribution systems; and (3) energy-efficient sensing and communication schemes suitable for use in constrained and variable energy environments. With advancements on several fronts, the research outcomes will make it possible to build smarter and adaptable water supply infrastructures for a more sustainable future.By adopting the developed sustainable monitoring set-up, water utilities will be equipped to prevent leakage of treated fresh water, conserve energy, and potentially prevent catastrophic failures in water distribution systems through early-detection of defects. The developed wireless sensing-based monitoring scheme can be easily adapted to other harsh, dynamic and energy-constrained environments for defect detection. The impact of this project on research infrastructure, especially the expansion of the pipeline test bed on the Clemson University campus, is significant as it offers several follow-up research and educational opportunities. This project also offers research opportunities for undergraduates and underrepresented students in addition to graduate student mentoring.
世界范围内对淡水的需求正在迅速增加,而水资源正变得越来越稀缺。供水基础设施状况恶化加剧了这种不平衡,供水总量的15-25%都在漏水。因此,这一基础设施的严重恶化对水的可持续性构成了严重挑战。渗漏检测是供水管理的一个基本但具有挑战性的方面。基于水管振动特性变化的实时监测方案有可能及时检测泄漏。嵌入式无线传感器网络是必不可少的监测计划,然而,目前可用的无线传感网络的模型设计和架构仍然受到严重限制的环境有害的电池,持续时间有限的小能量储备。这个CyberSEES项目正在探索嵌入式无线传感系统的可能硬件和软件方案,由本地采集的能量供电,以检测供水系统中的泄漏。利用实际尺寸的实验管道设置,该项目探索(1)供水系统环境中的能量采集潜力,用于智能嵌入式传感网络的可持续供电;(2)使用基于振动感测的方法来检测和定位水分配系统中的管道泄漏;以及(3)适用于受限和可变能量环境的节能感测和通信方案。随着多个领域的进步,研究成果将为更可持续的未来提供更智能和适应性更强的供水基础设施。通过采用开发的可持续监测装置,水务公司将能够防止处理过的淡水泄漏,节约能源,并通过早期检测缺陷来预防供水系统的灾难性故障。所开发的基于无线传感的监测方案可以很容易地适应其他恶劣的、动态的和能量受限的环境,以进行缺陷检测。该项目对研究基础设施的影响,特别是克莱姆森大学校园管道试验台的扩建,是重要的,因为它提供了几个后续研究和教育机会。该项目还为本科生和代表性不足的学生提供研究机会,除了研究生指导。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Sustainable Leakage Monitoring Systems for Water Distribution Pipeline Networks
  • DOI:
    10.1061/9780784480885.029
  • 发表时间:
    2017-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Sepideh Yazdekhasti;K. Piratla;Jacob M. Sorber
  • 通讯作者:
    Sepideh Yazdekhasti;K. Piratla;Jacob M. Sorber
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  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Aaron Cohen
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.700
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    Kapil Chalil Madathil

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  • 资助金额:
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  • 批准号:
    16H03003
  • 财政年份:
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  • 资助金额:
    $ 39.6万
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    2009
  • 资助金额:
    $ 39.6万
  • 项目类别:
    Standard Grant
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知道了