Watermonsters nemen met drones

Voor de meeste Amerikanen is water een luxe om van te genieten zonder erbij na te denken. Maar zoals de waterarme gemeenschappen van Flint, Michigan, en vele andere kleine, landelijke steden in de Verenigde Staten je zouden vertellen, is toegang tot veilig water niet altijd een garantie.

De Environmental Protection Agency (EPA) reguleert bijna 50.000 gemeenschapswatersystemen (CWS’s) in de VS. In 2018 meldde het agentschap het monitoren en rapporteren van overtredingen bij meer dan 30 procent van deze CWS’en. De EPA wil nu het aantal niet-conforme CWS’en met minimaal een kwart terugdringen. En dat wil het voor eind 2022 doen.

Dit is waar drones in beeld komen en voorzien in de behoefte aan een goedkope, hoogfrequente waterbemonsteringstechnologie om onze watervoorziening te bewaken en te verbeteren.

Reign Maker, een New Yorks bedrijf dat gespecialiseerd is in het bouwen van op maat gemaakte drone-oplossingen, werkt sinds 2014 samen met het New York City Department of Environmental Protection (DEP) voor efficiënte monitoring van reservoirs en afvalwaterfaciliteiten.

Sadie van Great Lakes Drone Company, met Nixie en een M600 Pro

Een paar jaar geleden hoorde Jessica Chosid, CEO van Reign Maker, een plaatsvervangend commissaris zijn bezorgdheid uiten over de logistieke complexiteit van het bijhouden van de waterbemonsteringsmandaten van de EPA. Ze besloot haar team van lucht- en ruimtevaart- en werktuigbouwkundigen voor een uitdaging te stellen: een tool voor waterbemonstering bouwen waarmee drones eenvoudig monsters kunnen verzamelen en eenvoudig watergegevensbeheer kunnen bieden.

Vandaag heeft Reign Maker de lancering aangekondigd van Nixie, een nieuw drone-enabled waterbemonstering- en sensorgegevensvolgsysteem dat belooft de tijd voor het verzamelen van watermonsters met 75 procent te verminderen.

Waarom watermonsters belangrijk zijn: een mondiaal perspectief

Het verzekeren van toegang tot schoon water en sanitaire voorzieningen voor iedereen is een van de 17 Sustainable Development Goals van de Verenigde Naties. Het zal niet gemakkelijk zijn om dat doel te bereiken, aangezien een op de drie mensen wereldwijd geen toegang heeft tot schoon drinkwater.

“Experts voorspellen de komende tijd een wereldwijd tekort aan drinkwater”, grapt Chosid. “Water is al begonnen met handelen op een termijnmarkt.”

Begrijpen wat er wel en niet in onze wateren aanwezig is, is een van de eerste stappen in de richting van het ontwikkelen van beleid voor waterbescherming en -distributie.

Door regelmatige, kwantitatieve bemonstering van oppervlaktewateren kunnen lokale gemeenschappen en milieubeheerders beter begrijpen hoe waterlichamen veranderen als reactie op vervuiling en hoe ze kunnen worden beschermd. Waterkwaliteitsexperts hebben ook frequente bemonsteringsgegevens nodig om te voorspellen hoe oppervlaktewateren zullen reageren op triggers zoals toekomstige groei of klimaatverandering.

En zoals Chosid opmerkt: “De behoefte aan bemonstering zal in de nabije toekomst alleen maar toenemen, met bevolkingsgroei, industriële en residentiële ontwikkeling, toenemende waterregelgeving en zorgen over de nationale veiligheid.”

Watermonster

Traditionele technieken voor waterbemonstering werken niet samen

Overheidsinstanties, particuliere entiteiten, waterbeschermingsorganisaties en openbare en particuliere nutsbedrijven hebben een verscheidenheid aan EPA-methoden en -apparatuur voor waterbemonstering tot hun beschikking. Deze omvatten het onderdompelen van een monstercontainer, scheppen, peristaltische pompen, discrete dieptemonsternemers, hoosbuien, emmers, dompelpompen en zelfs automatische monsternemers.

Welke methode uiteindelijk wordt gebruikt, wordt meestal bepaald door de fysieke locatie van de onderzoeker. Maar idealiter wil je het bovengrondse water vermijden, want dat is niet echt kenmerkend voor het waterlichaam.

Het probleem is dat de meeste technieken voor waterbemonstering tijdrovend, logistiek complex, arbeidsintensief en sterk afhankelijk zijn van het gebruik van boten en bootbemanningen. Ze zijn ook gevoelig voor menselijke fouten.

“Hoewel velen denken dat een waterkwaliteitsanalyse in het laboratorium begint, begint het echt tijdens het verzamelen van het monster”, legt Chosid uit. “Het verzamelen van monsters is van cruciaal belang omdat de meeste fouten tijdens de analyse van de waterkwaliteit zich in dit stadium voordoen.”

Gestroomlijnde drone-waterbemonstering met Nixie

Nixie lijkt het meest op de dompelmethode waarbij een monstercontainer wordt gebruikt. Alleen gebruikt het drones in plaats van boten.

Het apparaat is ontworpen om EPA-goedgekeurde waterbemonsteringsflessen te bevatten en kan gemakkelijk 2 voet in water duiken met een stroomsterkte van maximaal 5 knopen. Dankzij deze mogelijkheid kan Nixie de federale EPA-richtlijnen overtreffen, zodat het niet alleen de bovenste laag van het water opvangt.

De workflow is ook vrij eenvoudig: je sluit Nixie aan op een DJI M600 of een M300 RTK-drone en plaatst een opvangfles terwijl de vliegende robot bij je in de buurt zweeft. Daarna navigeer je de drone naar het doelgebied en laat je Nixie onder het wateroppervlak zakken. Zodra het verzamelproces is voltooid, haalt u de monsterfles op dezelfde manier terug, terwijl de drone zweeft. Daarna is het gewoon ‘vervangen en herhalen’.

De eerste implementaties van Nixie hebben bewezen dat het apparaat de waterbemonsteringstijd met 75 procent kan verminderen, vertelt Chosid.

Nixie 75 Procent

“De DEP van New York City verzamelt ongeveer 30 monsters per dag, met behulp van boten, kapiteins en een monsterbemanning van drie. Nixie kan 120 monsters nemen in dezelfde dienst van 7 uur.”

Nixie is niet alleen exponentieel sneller, maar het is ook veel consistenter en efficiënter dan traditionele procedures voor waterbemonstering.

Naast het verzamelen van waterkwaliteitsmonsters, gebruikt Nixie de GPS van de drone om telemetriegegevens te loggen – tijd- en locatiecoördinaten. Deze stap gaat een lange weg om de chain of custody van het monster te verbeteren. Dankzij toegang tot historische GPS-logboeken kan Nixie ook naar exact dezelfde locatie als de vorige keren duiken om het meest nauwkeurige beeld te geven van de veranderende waterkwaliteit.

“En laten we niet vergeten dat watermonsters met drones met Nixie onmiddellijk na een kritieke watergebeurtenis kunnen worden gemobiliseerd, zelfs in gebieden waar het misschien niet veilig is voor menselijke onderzoekers om fysiek op pad te gaan”, voegt Chosid er snel aan toe.

Interessant is dat Reign Maker ook Nixie Advanced ontwikkelt – een op sensoren gebaseerd systeem dat de noodzaak voor fysieke monstername helemaal wegneemt. Het systeem zal periodiek meer dan 20 verschillende waterparameters testen en de gegevens automatisch uploaden naar een analysedashboard, met als doel de eerste wereldwijde gecentraliseerde in-situ waterdatabase te worden.

Nixie Flessenruil

Kosten verlagen met drone-waterbemonstering

Maar hoe kan dit alles zich vertalen in sommen koud, hard geld? Chosid legt uit met een voorbeeld:

“New York City verzamelt 14.000 waterkwaliteitsmonsters per jaar. Gemiddeld kost het NYC meer dan $ 100 per monster. Met Nixie drone-waterbemonstering kunnen de kosten zo laag zijn als $ 10 per duik.

Kortom, Nixie is gepland als een passief product voor gegevensinkomsten dat zowel drone-waterbemonstering als een app-platform voor gegevensbeheer biedt. Door frequentere dips en gegevensverzameling kan Reign Maker de bemonsteringskosten voor overheidsinstanties en waterbedrijven aanzienlijk verlagen.

Hoe het DJI-drone-ecosysteem innovatie stimuleert

Al dit cruciale werk, zegt Chosid, was niet mogelijk geweest zonder de DJI Payload SDK en het ontwikkelaarsecosysteem, waar de enige beperkende factor de eigen verbeeldingskracht van de ontwikkelaar is.

“Omdat de meeste innovatie in het drone-ecosysteem afkomstig is van kleine, wendbare, basisontwikkelaars, moet de technologie toegankelijk en gemakkelijk schaalbaar worden gemaakt.” En dit is precies wat DJI doet.

Hoewel het de bedoeling is dat Nixie in de komende tijd kan worden aangepast aan elk zwaar hefdrone-platform, zegt Chosid dat ze zich voor de eerste integratie op de M600- en M300 RTK-platforms heeft gericht vanwege de dominantie van de producten op de markt.

Ze benadrukt: “DJI’s open SDK zorgt voor naadloze integratie van payloads, wat essentieel is voor vooruitstrevende technologieontwikkeling. Opkomende bedrijven zoals het onze hebben een open systeem nodig om te blijven innoveren op het cruciale gebied van waterduurzaamheid.”

Duurzaamheid van water is inderdaad cruciaal om ervoor te zorgen dat Amerikanen en de rest van de wereldbevolking gemakkelijk toegang hebben tot wat als een fundamenteel mensenrecht wordt beschouwd. Zoals de Verenigde Naties in het kort identificeert, zonder beter waterbeheer zal de voedselproductie eronder lijden, zullen miljoenen mensen blijven sterven aan watergerelateerde ziekten en zal de biodiversiteit en de veerkracht van ecosystemen verder afnemen.

Waterbemonstering met drones is misschien slechts een stap in de richting van een betere beoordeling van de waterkwaliteitscondities en de oorzaken van aantasting, maar het is zeker een stap in de goede richting.

Wat vind jij hiervan?

      Geef een reactie

      Online drone kopen? Vergelijk drone prijzen online!
      Logo
      Vergelijk items
      • Totaal (0)
      Vergelijken