Utepov, Yelbek, Neftissov, Alexandr, Mkilima, Timoth, Mukhamejanova, Assel, Zharassov, Shyngys, Kazkeyev, Alizhan, and Biloshchytskyi, Andrii
Improper monitoring of sewage networks may raise various issues such as overflows, pipe blockages, theft of manhole covers, leading to flooding and pollution, infrastructure damage, vehicles accidents, injury, and even death from falling into open manholes. The key objective of this research was to examine different elements and create a prototype architecture for a real-time sewer monitoring system. Implementation of the architecture involved constructing a data gathering station and experimenting with various wireless sensing devices to assess the precision of the sensors. In addition, the study sought to design a geographic information system that integrates algorithms capable of identifying sewer overflow, blocked pipes, and the presence of manhole covers. The performance of Sharp GP2Y0A41SK0F infrared, TF-Luna Benewake LiDar, TOF400 VL53L1X laser, JSN-SR04T ultrasonic distance sensors was tested in terms of their ability to monitor water level and manhole cover. Tests revealed the most favorable results in TOF400 VL53L1X at distances between 0.2 and 1.0 m (presumed distance to the manhole cover) with a standard deviation of 0.13–0.24, and in TF-Luna Benewake at distances between 1.0 and 5.0 m (presumed distance to the chamber bottom) with a standard deviation of 0.44–1.15. The deviation analysis has yielded equations that can be utilized to provide rough estimates of the accuracy levels of the aforementioned sensors, based on the measured distance. Additionally, the FC-28 analog and YL-63 infrared sensors were evaluated for detecting pipe blockages, with the YL-63 being more suitable. The outcomes of this study furnish valuable insights that can aid in achieving sustainable resolutions for issues related to sewer monitoring, Неналежний моніторинг каналізаційних мереж може викликати різні проблеми, такі як переповнення, засмічення труб, крадіжка кришок каналізаційних люків, що призводить до підтоплень та забруднення навколишнього середовища, пошкодження інфраструктури, дорожньо-транспортних пригод, травм і навіть смерті внаслідок падіння у відкриті люки. Основною метою дослідження було вивчення різних елементів та створення прототипу архітектури для системи моніторингу каналізаційної мережі в режимі реального часу. Реалізація архітектури включала створення станції збору даних та експерименти з різними бездротовими сенсорними пристроями для оцінки точності датчиків. Крім того, дослідження було спрямоване на розробку геоінформаційної системи, що об'єднує алгоритми, які здатні ідентифікувати переповнення каналізаційних мереж, засмічення труб та наявність кришок люків. Продуктивність інфрачервоних Sharp GP2Y0A41SK0F, лідарних TF-Luna Benewake, лазерних TOF400 VL53L1X, ультразвукових JSN-SR04T датчиків відстані перевіряли з точки зору їхньої здатності контролювати рівень води та кришку люка. Випробування виявили найбільш сприятливі результати у TOF400 VL53L1X на відстанях від 0,2 до 1,0 м (передбачувана відстань до кришки люка) зі стандартним відхиленням 0,13–0,24 і у TF-Luna Benewake на відстанях від 1,0 до 5,0 м (передбачувана відстань до дна камери) зі стандартним відхиленням 0,44–1.15. В результаті аналізу відхилень були отримані рівняння, які можуть бути використані для отримання приблизних оцінок рівнів точності вищезазначених датчиків на основі виміряної відстані. Крім того, оцінені аналогові FC-28 та інфрачервоні YL-63 датчики для виявлення засмічень труб, причому YL-63 виявився більш підходящим. Результати дослідження дають цінну інформацію, яка може допомогти у досягненні стійких рішень питань, пов'язаних з моніторингом каналізаційних мереж