Robo Crawler monitora i cavi di alimentazione sotterranei

Spesso prima che un cavo di alimentazione vada, emette alcuni sottili segni di angoscia. Sfortunatamente, molti cavi di distribuzione critici sono interrati, il che rende difficile l'accesso e il monitoraggio delle persone. Ma ora un nuovo robot strisciante, sviluppato dai ricercatori dell'Università di Washington (UW), Seattle, potrebbe fornire informazioni tanto necessarie sulla salute dei sistemi energetici sotterranei.

L'immagine mostra parte di un robot progettato per attraversare autonomamente i cavi di alimentazione sotterranei, utilizzando sensori di bordo per rilevare i danni. Individuando il cavo difettoso prima che si guasti, il robot potrebbe far risparmiare tempo e denaro alle aziende elettriche per la manutenzione e la riparazione della rete elettrica.

Il monitoraggio dei sistemi in cavo è uno dei santi graal dell'industria elettrica, afferma Don Von Dollen, program manager per il programma IntelliGrid presso il Istituto di ricerca sull'energia elettrica (EPRI), a Palo Alto, CA. Quando si verifica un guasto al cavo, è una vera seccatura trovarlo, dissotterrarlo e risolverlo. Trovare una buona diagnostica è stata una sfida di lunga data ed è un osso duro.

Per decenni, ricercatori e servizi pubblici hanno lavorato su vari modi per monitorare le reti elettriche. Un metodo tradizionale, utilizzato da 50 anni, è chiamato test ad alto potenziale, afferma Von Dollen. Fondamentalmente disconnetti il ​​cavo e invii un grosso picco di tensione attraverso di esso, dice. Se ci sono problemi, questo causerà il guasto del cavo. È un metodo di forza bruta, dice, ma se il cavo si guasta, almeno è in un ambiente controllato. Più di recente, le persone hanno utilizzato il radar per rilevare malfunzionamenti.

Ma questi metodi richiedono una discreta quantità di interazione umana. I ricercatori dell'UW hanno affrontato la sfida progettando un robot in grado di attraversare autonomamente cavi sotterranei sepolti in tubi e tunnel. Il robot, che scorre su piccole ruote in neoprene ed è alimentato da un pacco batteria, abbraccia saldamente il cavo mentre i suoi tre sensori di bordo scansionano i segni di usura. Solo il 10% circa dei cavi sotterranei si trova in tubi o gallerie (il resto è interrato direttamente nel terreno). Ma questi cavi sono spesso quelli che subiscono condizioni impreviste come gocce d'acqua, dice Alessandro Mamishev , professore di ingegneria elettrica alla UW e capo progetto, il che li rende più suscettibili ai guasti.

Il monitoraggio di questi sistemi di alimentazione sotterranei è un problema in due parti, afferma Mamishev. Innanzitutto, il terreno è difficile per un robot da navigare autonomamente. Miglia di cavi sono costituiti da torsioni, curve, staffe e sporgenze che possono impedire il progresso. Queste considerazioni erano parte integrante del design, dice. Il robot ha un giroscopio per aiutare a mantenere l'equilibrio e bracci stabilizzatori per aiutarlo a raddrizzarlo se scivola fuori pista. Il robot è costruito in segmenti, un po' come un treno con più vagoni, e si trova a tre pollici sopra un cavo. Un segmento è dedicato al controllo del robot e l'altro ospita i sensori e le unità di elaborazione dati.

La seconda sfida con il monitoraggio dei cavi di alimentazione riguarda il tipo di sensore utilizzato. Mamishev sospetta che una combinazione di sensori possa trovare problemi nei cavi meglio di un singolo metodo. Pertanto, il robot della sua squadra include un sensore termico per individuare i punti caldi; un sensore acustico per individuare il silenzioso schiocco, il crepitio e lo scoppiettio delle scintille da una scarica elettrica parziale; e un sensore dielettrico per misurare la presenza di umidità che potrebbe essersi infiltrata nell'isolamento. Inoltre, il robot ha una videocamera in modo che i suoi progressi possano essere monitorati da remoto.

Mamishev e il suo team hanno recentemente portato il robot a New Orleans per testarlo presso il Michoud NASA Assembly Facility di Lockheed Martin. L'obiettivo era trovare i danni che avrebbero potuto essere causati dall'uragano Katrina, poiché l'acqua salata delle inondazioni può penetrare nell'isolamento dei cavi. Non hanno trovato danni nei cavi della struttura. Tuttavia, questo primo test sul campo è stato una buona prova del concetto, afferma Mamishev, e il robot ha percorso con successo tre miglia di cavo.

La tecnologia dei ricercatori sembra molto eccitante e promettente, afferma Dave Hawkins, project manager per l'integrazione delle risorse rinnovabili presso il Operatore di sistema indipendente della California , un'organizzazione senza scopo di lucro che gestisce la maggior parte della rete elettrica ad alta tensione dello stato. Il robot potrebbe migliorare l'affidabilità elettrica identificando i cavi che hanno raggiunto la fine della loro vita utile, afferma. Prevedendo potenziali guasti, i cavi possono essere rimossi dal servizio in modo pianificato, risparmiando tempo e denaro.

Von Dollen dell'EPRI afferma che la ricerca è sulla strada giusta per affrontare parte del problema del monitoraggio dei cavi del settore. È un approccio interessante, dice. Tuttavia, poiché il robot è più alto di qualche centimetro rispetto ai tubi, potrebbe avere difficoltà a navigare negli spazi ristretti nei condotti e nei tubi in cui sono alloggiati alcuni cavi.

Mamishev afferma che il robot ha il potenziale per ridursi fino a un'altezza di circa un pollice, ma non più sottile. Eppure, anche a tre pollici, può ancora strisciare senza ostacoli lungo una serie di sistemi di cavi sotterranei, dice.

Nei prossimi mesi, i ricercatori hanno in programma di sostituire gli attuali stabilizzatori rigidi con nuovi flessibili e adattabili. Quindi, se il robot incontra uno spazio ristretto, le braccia possono piegarsi di lato; se si inclina, le braccia possono raddrizzare il robot in modo più preciso. Inoltre, Mamishev aggiungerà più batterie, magari aggiungendo più segmenti al treno robot.

I robot hanno il potenziale per essere commercializzati in tempi relativamente brevi, afferma. Tuttavia, la tempistica dipenderà completamente dall'interesse dei partner commerciali. Se avessimo buoni partner, dice, in un anno potremmo offrire un servizio di verifica dei cavi.

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