在世界各地,五分之一的人没有足够的水可用。据联合国称,这并不是因为没有足够的淡水供人饮用、洗澡、洗衣,甚至浇灌草坪。主要原因是水源受到污染、缺少管道将湖泊和溪流中的水输送出来,或基础设施老化导致漏水。
2008年,沙特阿拉伯联系了麻省理工学院的机电一体化研究实验室,资助开发有助于解决第三个问题的新技术。该国以昂贵的海水淡化饮用水闻名,每天却因管道漏水而损失三分之一的水;但为金属管道开发的现有检测方法并不适用于塑料管网。
经过九年的研发,麻省理工学院机械工程专业博士候选人尤·吴目前正攻读博士五年级,他设计出了一种巧妙的解决方案。他的发明是机器人黛西:一种灵活、智能的装置,外形像羽毛球,或者穿着蓝色裙子的女人——它的名字也由此而来。
黛西在管道中漂行,精准定位漏水点。当水从管道裂缝中漏出时,会产生吸力,吸力大小随裂缝尺寸线性增加,并可由传感器测量。这些传感器组成了黛西的橡胶裙。为查明管网中的漏水位置,技术人员会通过消防栓将她放入地下管道;她顺流而下时,会记录裙摆受到拉扯的位置和力度。技术人员将她从管道中取出后,储存所有数据的机身芯片会连接 Wi-Fi 并下载漏水点地图。
这种设计不受管道材质限制,并有不同尺寸,可适配不同管径。与传统的声学技术相比,它的运行精度更高,也能提供更细致的检测结果。因此,黛西能够在漏水初期发现问题,这“可能意味着每年可避免数百万加仑的水流失”,马萨诸塞州剑桥市水务部门工程与配水主管马克·加拉格尔(Mark Gallager)向麻省理工学院新闻网表示。他说,管道破裂时,这项技术还可以“最大限度地减少基础设施损坏,以及家庭和企业供水服务中断”。
黛西经过11个原型,才成功通过沙特阿拉伯测试场地的管道系统。最初的原型无法区分漏水产生的吸力与管道内壁积存的污垢和锈迹造成的干扰,也无法通过 T 形接头处的急弯或适应管径变化。通过反复改进设计,吴优化了黛西的检测软件,并让她的身体更加柔软,以便挤过拐角和更窄的管道。吴目前已做到第16个原型,原材料成本为150美元,制作耗时四小时。他估计,黛西实现规模化生产后,成本会下降。
今年早些时候,吴与联合创始人乔纳森·米勒(Jonathan Miller)和丹尼尔·戈麦斯(Daniel Gomez)成立了 PipeGuard,以实现黛西的商业化。公司已从多项创业竞赛中获得资金支持,包括博思艾伦汉密尔顿数据分析奖以及麻省理工学院 Solve 挑战赛决赛,并收到数十家公用事业公司和地方政府的咨询。
吴目前正攻读博士最后一年,已承诺在未来一年服务三位客户:弗吉尼亚州怀斯县,其近一半的供水因漏水而流失;中国上海的临港工业区,漏水损失率为30%;以及墨西哥蒙特雷,损失率为42%。这些数据来自各地相应的公用事业机构。毕业后,吴计划将黛西的专业能力作为一项服务,提供给世界各地更多城市。
吴说,他在上海长大时经历的电力短缺,影响了他开发解决水资源短缺问题的方案的兴趣。当时,工厂必须错开工作时间以配合电网供电,因此他每周只能见父母一次。他说:“我切身体会到资源短缺是什么感觉,所以我个人对可持续发展很感兴趣。”
他接着说:“我对未来和资源短缺感到担忧。如果人口增长到人人都不得不牺牲一些东西的程度,也许有一天,我们会没有水洗澡,好让别人有水喝。这基本上就是我做这件事的个人动力:如何确保有一天我们不会遇到‘周一不能洗澡’的情况。”






