La crise dans le "tic-tac", l'IA intelligente pour détecter les fuites d'eau

Les fuites dans les canalisations sont un "ennemi" indétectable dans la "bataille" pour la conservation de l'eau.Cela conduit à une moyenne mondiale de 301 TP3T de perte d'eau potable par canalisation.Dans certaines régions, le pourcentage atteint même 70%.Ces fuites sont souvent difficiles à repérer, mais une technologie d'IA innovante est en train de changer ce dilemme, en rendant la détection des fuites plus rapide et plus précise.

Un "X" blanc bien visible marque une borne d'incendie qui fuit dans le district de San Tan Hose, au sud-est de Phoenix, aux États-Unis. Il s'agit d'une fuite modérée, d'un débit compris entre trois et sept gallons par minute. Bien qu'apparemment insignifiante, une fuite aussi régulière peut représenter une quantité d'eau stupéfiante, suffisante pour répondre aux besoins quotidiens en eau de 43 foyers par jour.

La fuite ne présentait aucun des signes typiques d'une fuite d'eau : ni flaques, ni verdure inattendue dans un paysage désertique, ni effondrement de la chaussée. L'eau, qui s'écoulait lentement par le fond de la bouche d'incendie.

Cet état ne sera probablement pas découvert avant le prochain cycle d'entretien des bouches d'incendie, et ce cycle peut durer jusqu'à cinq ans.

Jacob Rogers.Directeur de division d'EPCOR, la plus grande société privée de distribution d'eau de l'Arizona

Heureusement, cette fuite a étéOutils acoustiques d'IA développés par FIDO TechRepérer et marquer à l'avance.Cet outil permet non seulement de localiser précisément les fuites, mais aussi de les classer par ordre de priorité en fonction de leur taille, ce qui aide les compagnies des eaux à effectuer les travaux de réparation de manière efficace.FIDO, dont le siège se trouve à Oxford, au Royaume-Uni, s'associe à des organisations de services publics telles que EPCOR et la Commission des ressources en eau de l'État de Querétaro, au Mexique, pour faire progresser cette innovation technologique. Ce partenariat s'inscrit dans le cadre de l'initiative mondiale de réapprovisionnement en eau de Microsoft, qui vise à améliorer les ressources en eau en optimisant la gestion de l'eau dans le réseau mondial d'opérations de Microsoft, y compris les bassins versants autour de ses centres de données.

 ▲ Un capteur FIDO installé sur un raccord de tuyau dans un puits d'inspection à Londres. Avec l'aimable autorisation de Microsoft.

D'ici à la fin juin 2024, Microsoft aura constitué un portefeuille mondial de plus de 75 projets diversifiés de recharge en eau.

◉ À Fargo, dans le Dakota du Nord, Microsoft s'associe à l'Audubon Dakota Project pour travailler sur laRestauration de vastes habitats de prairie. ;

◉ tout en travaillant en étroite collaboration avec une équipe au Cap, en Afrique du Sud.Contrôler la propagation des espèces invasives et restaurer soigneusement les bassins versants.

◉ En outre, Microsoft acquiert activement des servitudes de conservation dans le comté de Comal, au Texas, pour aider EdwardsRecharge et récupération des aquifères.

◉ Au Nouveau-Mexique, Microsoft a signé un accord avec la tribu des Apaches Jicarilla pour travailler ensemble afin deProtection des espèces de poissons menacéeset d'améliorer considérablement la sécurité de l'eau dans l'État.

◉ Et dans l'État indien de Karnataka, Microsoft a pu obtenir beaucoup d'argent par le biais de l'Initiative pour l'amélioration de la qualité de l'eau.Projet de restauration d'un étangL'objectif est d'améliorer la disponibilité des ressources en eaux souterraines pour la communauté locale.

Nous finançons également des projets qui améliorent l'efficacité de l'utilisation de l'eau et réduisent la consommation globale d'eau, augmentant ainsi la disponibilité de l'eau dans les bassins versants et les communautés locales.

Eliza Roberts.Directeur des ressources en eau, Microsoft

Le partenariat de Microsoft avec FIDO en est un exemple. Depuis 2023, Microsoft a conclu un contrat avec Thames Water pour la détection des fuites d'eau dans certaines parties de Londres. En outre, Microsoft a également aidé FIDO à améliorer sa technologie de détection des fuites d'eau lors de l'événement Microsoft Hackathon à Londres.Les outils d'IA de FIDO s'appuient sur les services GPT-4 d'OpenAI et Microsoft Azure OpenAI pour porter la détection des fuites acoustiques à un tout autre niveau.

 ▲ La technologie d'IA de FIDO analyse les données en quelques secondes et identifie immédiatement les caractéristiques uniques d'une fuite de pipeline. Avec l'aimable autorisation de Microsoft.

La technologie d'IA de FIDO collecte des fichiers acoustiques à partir de petits capteurs mobiles déployés sur le réseau de conduites d'eau, "puis nous laissons l'IA les analyser intelligemment à l'échelle mondiale. Nous n'avons pas besoin de connaître le matériau, la profondeur ou les dimensions de la canalisation, nous permettons simplement à la technologie d'IA de reconnaître le bruit d'une fuite à partir des données acoustiques complexes.Malgré l'environnement bruyant de la plomberie, l'IA peut couper à travers le bruit et localiser les fuites."explique Victoria Edwards, PDG et cofondatrice de FIDO.

FIDO fait également la promotion de sa technologie de détection des fuites par l'IA par l'intermédiaire de la plateforme Water United, un nouveau projet créé par Microsoft et d'autres partenaires pour unir les secteurs public et privé dans le bassin du fleuve Colorado afin de relever les défis liés à l'eau.

Microsoft couvre le coût de la détection des fuites à FIDO, tandis que la compagnie des eaux couvre le coût de la réparation des fuites. M. Roberts a indiqué que la quantité d'eau économisée grâce à l'aide de Microsoft sera prise en compte dans les objectifs de recharge de l'eau, en fonction du rapport entre son investissement et le coût total de la détection et de la réparation de la fuite.

 01 Les fuites d'eau sont bien plus qu'un simple gaspillage d'eau

L'élimination des fuites dans les conduites d'eau municipales n'est pas seulement une question de conservation de l'eau, elle affecte également la disponibilité de l'eau pour les clients et les communautés desservis par les compagnies d'eau. Pour les collectivités, les fuites ne représentent pas seulement une perte directe d'eau, mais aussi un coût d'entretien important, appelé "eau non payante" parce qu'elle n'atteint jamais les foyers des clients payants. Cependant, le coût de cette perte est en fin de compte partagé par tous.

"Nous avons acquis un certain nombre de sociétés de distribution d'eau en difficulté en Arizona, avec des pertes d'eau allant de 301 TP3T à 401 TP3T."Shawn Bradford, vice-président senior d'EPCOR pour la régulation de l'eau en Arizona et au Nouveau-Mexique, admet,"Pour compenser les pertes dues aux fuites, nous avons dû augmenter la capacité de pompage de 40% afin de répondre à la demande d'approvisionnement en eau des puits ou des stations de traitement de l'eau vers les foyers, ce qui a indubitablement ajouté un coût énorme qui a finalement été partagé par tous les clients."

 ▲ San Tan Valley.

est une communauté prospère dans le désert de l'Arizona.

EPCOR a considérablement réduit le pourcentage d'eau non facturée en raison de fuites et de pertes, qui est passé de 271 TP3T à environ 101 TP3T, un résultat largement attribué à l'introduction de la technologie FIDO.Edwards, de FIDO, décrit les capteurs personnalisés proposés par FIDO comme étant capables de s'adapter parfaitement à tous les types d'installations de canalisations, qu'il s'agisse d'un endroit facile d'accès, d'une bouche d'incendie, de l'intérieur d'une vanne ou près d'un robinet. Il s'agit d'un emplacement facile d'accès, d'une borne d'incendie, de l'intérieur d'une vanne ou de la proximité d'un robinet, qui permettent tous un déploiement précis.Dans la zone de service de San Tan, qui s'étend sur 160 miles carrés, le réseau de canalisations d'EPCOR a été équipé de 4 554 de ces capteurs de pointe, qui sont capables de tout enregistrer, même les sons les plus bas et les plus faibles.

Le son se propage différemment selon les milieux, tout comme les instruments d'un orchestre scolaire : les trombones ont de longs tuyaux et un son plus discret, par rapport aux trompettes, qui ont des tuyaux plus courts et des fréquences plus élevées. Il convient de noter que les fuites les plus importantes sont généralement les plus silencieuses et les plus difficiles à détecter pour l'oreille humaine, en particulier dans les environnements de tuyauterie en plastique.

Victoria Edwards.Directeur général et cofondateur de FIDO

Les services publics s'appuient depuis longtemps sur des équipements acoustiques pour détecter les fuites, et la technologie FIDO constitue une avancée considérable.Il utilise des algorithmes d'apprentissage profond de l'IA pour analyser avec précision les quantités massives de données collectées par les capteurs.L'algorithme est capable de reconnaître la source du son, qu'il s'agisse d'une fuite d'eau ou d'autres sources de perturbation telles que des bruits mécaniques ou le vrombissement d'un train, et il peut évaluer avec précision la taille de la fuite et la localiser. Un autre point fort de la technologie FIDO est que son système d'intelligence artificielle prend en charge l'interaction en langage naturel, ce qui facilite grandement la tâche des techniciens des entreprises de services publics.

EPCOR a utilisé des détecteurs de fuites acoustiques, mais la plupart des nouvelles infrastructures de pipelines utilisent des matériaux en plastique ou en polychlorure de vinyle (PVC) qui n'ont pas de propriétés de résonance, ce qui a constitué un casse-tête pour l'industrie car les fuites dans les tuyaux en plastique ne produisent pas l'effet de résonance que l'on trouve dans les tuyaux en métal. Mais la technologie FIDO permet d'obtenir cette caractéristique sur les canalisations en plastique.

En outre, Bradford a déclaré que les tuyaux en plastique sont mieux adaptés à la chimie du sol du sud-ouest des États-Unis et constituent le matériau préféré dans la région de San Tan Valley. San Tan Valley s'est développée rapidement au cours des trois dernières décennies et reste l'une des communautés à la croissance la plus rapide des États-Unis. La compagnie d'électricité utilise également des canalisations métalliques, dont certaines ont 60 à 70 ans mais sont encore en bon état. Outre le vieillissement, les canalisations peuvent se rompre pour un certain nombre de raisons, telles que le déplacement du sol dû aux cycles de gel et de dégel. Dans la vallée de San Tan, qui connaît une croissance rapide, les zones de construction deviennent souvent des zones de fuites importantes.

M. Rogers a fait remarquer qu'avant d'adopter la technologie FIDO, les services publics s'appuyaient sur l'imagerie satellite pour surveiller les signes de fuite d'eau, tels que la croissance inhabituelle de la végétation. Mais la croissance de la végétation prend du temps et le cycle de détection est long. En revanche, la technologie FIDO permet de localiser rapidement les fuites.

 02 Des solutions rapides et flexibles

Le système d'intelligence artificielle de FIDO analysera également de manière intelligente la carte du réseau de la compagnie d'électricité, suggérant des emplacements optimaux pour le déploiement des capteurs, évitant les angles morts de la surveillance, avec un retour d'information rapide et instantané, a déclaré M. Edwards. Cela permet à la fois des tests à court terme et une surveillance à long terme. Les capteurs sont faciles à déplacer et peuvent surveiller différentes zones du réseau selon les besoins.

Après la réparation d'une fuite, des capteurs peuvent être déployés de part et d'autre de la fuite pour vérifier l'efficacité de la réparation ou pour contrôler si les opérations d'excavation ont déclenché une nouvelle fuite. Ces capteurs peuvent ensuite être déplacés vers d'autres zones du réseau pour poursuivre la surveillance. Dans le même temps, le système d'intelligence artificielle de FIDO peut évaluer le volume d'eau qui fuit, ce qui facilite la hiérarchisation des travaux de réparation en fonction du niveau d'impact.

Les bouches d'incendie qui fuient et qui sont marquées d'un "X" sont rapidement réparées en raison de la défaillance du joint. Cependant, toutes les fuites ne peuvent pas être réparées aussi facilement. La réparation des conduites enterrées nécessite une excavation, et un positionnement précis est essentiel pour éviter d'endommager inutilement la rue, la chaussée ou la cour. Cela permet non seulement de limiter les perturbations de la circulation, mais aussi de réduire le coût de la repose de la canalisation après la réparation - plus la zone d'excavation est petite, moins le coût est élevé.

M. Bradford a donné des exemples de déversements délicats qu'il a rencontrés dans divers endroits, comme à Edmonton, au Canada, où l'équipe de M. Bradford a traqué une source qui fuyait 13 millions de gallons d'eau par jour, mais il a fallu quatre jours pour la trouver. Le fait qu'Edmonton soit une grande ville avec une population importante et des conditions météorologiques extrêmement variables ajoute à la complexité de la détection des fuites. La fuite était située dans une zone de développement où l'eau s'infiltrait dans le sol et dans le système de collecte des eaux de pluie, ce qui la rendait difficile à remarquer.

En comparaison.EPCOR a trouvé plus de 250 fuites à San Tan Valley, en Arizona, en un an.

La réparation des fuites est une entreprise permanente, et M. Edwards de la FIDO souligne que "de nouvelles fuites apparaissent en permanence". Les facteurs environnementaux tels que le tassement du sol, les activités de construction et la corrosion y contribuent tous. Même les petites fuites dans les canalisations sont comme des cavités ; elles ne se guérissent pas d'elles-mêmes et doivent être réparées en temps voulu.

C'est la nature permanente et sans fin de l'entretien des pipelines qui a conduit Microsoft à s'engager dans un programme décennal de détection des fuites par l'IA avec la FIDO et les services publics qu'elle dessert.

M. Roberts a souligné que "le défi de l'eau est complexe et décourageant, mais les moyens d'économiser l'eau et d'en maximiser la valeur ne le sont pas.L'utilisation de la technologie de l'IA pour identifier et vérifier les réparations de fuites n'est qu'un exemple parmi d'autres. Nous sommes ravis d'accroître notre impact sur la protection des ressources en eau douce grâce à des partenariats de ce type."