Geluidsmeting met Riosonic, methode en materialen

Techniek

De techniek gebruikt de veronderstelling dat er in principe een open luchtverbinding is tussen het lozingstoestel in de woning (of regenpijp) en het riool in de straat. In het riool wordt zowel in het hemelwater- als het vuilwaterriool een geluidsbron geplaatst, elk met een eigen frequentie. De geluidsgolven planten zich in het riool voort en bereiken zo (sterk afgezwakt) de lozingstoestellen in de woning.
 
In de woning wordt een sensor tegen het lozingstoestel gehouden. Door het ontvangen signaal te versterken en te analyseren, is te bepalen op welk riool het toestel is aangesloten. De ontwikkelde techniek is gepatenteerd onder de naam Riosonic^®

Bewustwording

Bij deze techniek moet elke woning worden bezocht. Maar in de praktijk blijkt dit eerder een voordeel dan een nadeel te zijn. Na het onderzoek weet iedereen in de wijk dat er een gescheiden riolering ligt en waarom deze er ligt. Bewoners weten wat ze er wel en niet op mogen lozen en zullen niet zo snel meer zelf een foutaansluiting maken.
 

Figuur A Situatieschema Riosonic

Voortplanting geluid

De voortplanting van geluid in riolen is afhankelijk van de diameter van de riolen en de frequentie van het geluid. De buis functioneert als een golfgeleider. Onder een bepaalde frequentie (de grensfrequentie) kan zich alleen maar een vlakke golf voordoen die zich met 340 m/s voortplant. Een vlakke golf is een golf die in alle richtingen haaks op de voortplantingsrichting, gelijke fysische eigenschappen heeft. De formule voor de grensfrequentie is f = 340/(1,7 * D). Een belangrijk kenmerk van de vlakke golf is dat deze vrijwel ongevoelig is voor vernauwingen in de leiding.
 
Een ander kenmerk van geluid is dat hogere frequenties moeite hebben “de hoek om te gaan”. Lage frequenties hebben daar minder last van. Maar lage frequenties komen in de buurt van het natuurlijke achtergrondgeluid in het riool en zijn daar slecht uit te filteren.
 
De eerste praktijktest in de gemeente Uden gaf als geschikte ondergrens de frequentie 800 Hz en als bovengrens 1500 Hz. Dit zijn de grensfrequenties voor buizen met een diameter van respectievelijk 250 mm en 150 mm. Dit betekent dat de proefondervindelijk gevonden frequenties overeenstem-men met de theorie.
 

Figuur B Meting trillingen met sensor

Geluidsdrukverlies

Geluidsdrukverlies treedt op bij onder meer:

• aftakking bij de inlaat op het hoofdriool;
• het ontstoppingsstuk;
• vervuiling in de huisaansluitleiding (bijvoorbeeld ook wortelingroei);
• tussenputten in de aansluitleiding;
• vertakkingen in de afvoerleidingen (zoals T-stukken).

 Met voldoende geluidsdruk zijn toch aanzienlijke afstanden te overbruggen (50 tot 100 m in het hoofdriool + aansluitleiding naar de woning + traject tot wasbakje op zolder).

Trilling

Het voortplanten van geluid doet de buiswand enigszins trillen. De buiswand fungeert dan weer als geluidsbron en dat kan de meting verstoren:

• Grondwater draagt het geluid over naar de andere leiding.
• Via de muur gaat het geluid over naar de andere buis.

Door een juiste filtering en interpretatie van het meetresultaat is dit probleem te ondervangen.
 
De meetrillende buiswand heeft overigens ook voordelen. Het geluid kan zo ook kleine watersloten passeren. Vooral bij bijvoorbeeld wasbakken en toiletten is dat erg belangrijk. Echte verstoppingen (bijvoorbeeld door verzakkingen) zijn niet te passeren.
 

Figuur C Hulpstukken voor plaatsing geluidsbron
 

Figuur D De speciaal ontwikkelde recorder in rioolput

Leegpompen

Volledig volle riolen (zoals veel hemelwaterriolen) vormen een obstakel voor het geluid, omdat dit er dan vrijwel niet doorheen kan. Maar als u een stuk riool afsluit en leegpompt, is dat deel in een dag te controleren. Hiervoor verwijdert u aan het eind van de dag de afsluiters en pompt u gedurende de nacht de dagproductie voor de volgende dag leeg.

Geluidsbron

Voor de productie van het geluid wordt een speciaal ontwikkelde installatie gebruikt. Deze wekt de gewenste frequentie op en versterkt die. De installatie zendt het geluid intermitterend (met tussenpozen) uit om het beter te kunnen uitfilteren. Afhankelijk van de plaats van de geluidsbron (in een inspectieput of ontstoppingsputje) is het volume aan te passen. De maximale geluidsdruk is 130 dB (op 1 meter). Zit de geluidsbron in een inspectieput, dan moet het deksel de put afsluiten om geluidsoverlast te voorkomen. Daarom heeft de geluidsbron een afstandsbediening.
Veel aandacht is besteed aan hoe de geluidsbron het best in het riool is te plaatsen. In figuur C ziet u de twee ontwikkelde typen hulpstukken. Links ziet u type 1 voor plaatsing in inspectieputten en rechts type 2 voor plaatsing in huisaansluitputten (minimale diameter 200 mm). Type 2 is speciaal voor de Vlaamse markt ontwikkeld.

Sensor/Recorder

Bij het lozingstoestel in de woning registreert een sensor uiteindelijk de trillingen. Deze sensor wordt bijvoorbeeld tegen het toilet, de wasbak of de buiswand gehouden. Bij een kolk wordt die tegen het stankdekseltje gehouden en bij een schrobputje tegen het vuilvangbakje (of tegen de buiswand als het bakje eruit is). De meting zelf duurt slechts enkele seconden.
 
De gebruikte sensor heeft met 500 mV/g een zeer hoge gevoeligheid in een meetbereik van 0,0002 – 10 g. Het signaal wordt versterkt en geanalyseerd. Bij de eerste versie gebeurde dat visueel op het scherm van een pda. Later is hiervoor de Riosonic ® - recorder ontwikkeld, kortweg: de recorder (zie figuur D).
De huidige functionaliteit van de recorder omvat:

• Ingave type meting:
• dwa;w
• rwa.
• Uitvoeren meting.
• Analyseren meting en tonen testresultaat:
• goed;
• fout;
• nader onderzoek.
• Vastleggen datum, tijdstip, meting en meetresultaat.
• Uitwisselen gegevens via usb.

 
De volgende functionaliteit is nog in ontwikkeling:

• GPRS:
• downloaden te meten locaties;
• uploaden meetgegevens.
• GPS:
• automatische detectie meetlocatie uit lijst;
• vastleggen meetlocatie (met sirf4 methode in de woning).

 
De softwaremogelijkheden voor de recorder zullen continu in ontwikkeling blijven. Bij de casestudies is overigens een pda gebruikt. De recorder is pas sinds 1 april 2010 operationeel.

 
Figuur E Plaatsing geluidsbron in put

Plaatsing geluidsbron

Het putdeksel wordt geopend met een puthevel om belasting van de rug te voorkomen. Met een uitschuifbare stok is de geluidsbron in riolen tot 5 meter diepte te plaatsen (zie figuur E). De geluidsbron wordt scharnierend opgehangen, zodat deze altijd in de langsrichting van het riool wijst. Deze ophanging is verticaal te verschuiven, zodat de bron ook altijd in het hart van het riool te plaatsen is.
 
Uit de praktijktesten bleek dat nog enkele ontwikkelingen wenselijk zijn:

• Geluidsbron uitbreiden met detector voor gevaarlijke gassen;
• Makkelijker manier om schuifstok korter en langer te maken; nu is het een draaiknelkoppeling.

Meetresultaten

Omdat de recorder pas sinds 1 april 2010 operationeel is, vonden de casestudies plaats met de visuele beoordeling van het signaal op een pda. De pda heeft hiervoor extra hard- en software gekregen. De hardware is toegevoegd om het signaal van de sensor geschikt te maken voor nadere
analyse.
 
De software voert een “snelle Fouriertransformatie” (FFT) uit. Deze zet een analoog geluidssignaal om in enkele discrete punten (frequenties). Het pda-display toont het resultaat van deze analyse in de vorm van rode stippellijnen (zie figuur F). Zo is meteen te zien of het signaal aanwezig is. Bij een zwak signaal is het belangrijk dat het geluid intermitterend is.
 

Figuur F FFT-resultaat op pda-display
 
De FFT is zodanig in te stellen dat deze alleen plaatsvindt over de bandbreedte waarbinnen de geluidssignalen vallen. Dit vergroot de nauwkeurigheid van de analyse. Ook het display is daarop aan te passen, wat het aflezen vergemakkelijkt.
 
Naast de FFT toont het display het binnenkomende geluid (zie de groene lijn in het bovenste deel van het scherm in figuur F). Een grote amplitude geeft aan dat er een duidelijk signaal is (rechts). Een lage amplitude geeft aan dat er signaal zwak is (links).

Registratie

De registratie vindt plaats met invulformulieren, die tijdens de pilots op basis van de opgedane ervaringen zijn aangepast. Op het formulier staan de meest voorkomende lozingstoestellen. Waar nodig, zijn andere punten toe te voegen. De nieuwe recorder slaat zelf allerlei data op, dus hiervoor komt nog een nieuw registratieformulier.

Rapportage

In de casestudies zijn de tekeningen soms als pdf-bestand en soms als AutoCad-bestand aangeleverd. Het resultaat van de metingen is hierop met kleuren aangegeven. Bij de rapportage zitten ook de veldformulieren van locaties waar foutaansluitingen geconstateerd zijn. Bij gebruik van de nieuwe recorder worden de meetresultaten ook als digitaal meetbestand geleverd.

Productie en kosten

Hoeveel woningen per dag zijn te meten, hangt af van het type woningen. De ervaring in de casestudies leert dat op een dag zo’n 30 tot 40 woningen te meten zijn.
 
De kosten bedragen € 40 tot € 50 per woning. Dit is inclusief:

• opstellen algemene communicatiebrief voor bewoners;
• drukken en verzenden algemene communicatiebrief (doen gemeenten vaak zelf);
• opstellen planning en afspraken maken met bewoners;
• uitvoeren meting;
• rapportage meting.