Кризис в "тикающем" звуке, умный ИИ для обнаружения утечек воды

Протекающие трубы - незаметный "враг" в "битве" за экономию воды.Это приводит к тому, что в среднем по миру теряется 301 TP3T водопроводной питьевой воды.А в некоторых регионах этот показатель достигает 70%.Часто такие утечки трудно определить, но инновационная технология искусственного интеллекта меняет эту дилемму, делая обнаружение утечек более быстрым и точным.

Белая буква "X" обозначает протекающий гидрант в районе Сан-Тан-Хоуз на юго-востоке Феникса, США. Утечка умеренная, со скоростью от трех до семи галлонов в минуту. Несмотря на кажущуюся незначительность, такая постоянная утечка может привести к огромному количеству воды, достаточной для удовлетворения ежедневных потребностей в воде 43 домов в день.

Примечательно, что утечка не имела никаких типичных признаков: ни луж, ни неожиданной зелени в пустынном ландшафте, ни разрушения тротуара. Вода медленно просачивалась из нижней части гидранта.

Скорее всего, это состояние не будет обнаружено до следующего цикла обслуживания гидрантов, а этот цикл может длиться до пяти лет.

Джейкоб Роджерс.Директор подразделения EPCOR, крупнейшей частной компании по водоснабжению в Аризоне

Однако, к счастью, эта утечка былаАкустические инструменты искусственного интеллекта, разработанные FIDO TechЗаранее сделайте отметки.Этот инструмент позволяет не только точно определять местоположение утечек, но и расставлять приоритеты в зависимости от их размера, помогая компаниям эффективно проводить ремонтные работы.Компания FIDO, штаб-квартира которой находится в Оксфорде (Великобритания), сотрудничает с такими коммунальными организациями, как EPCOR и Комиссия по водным ресурсам штата Керетаро (Мексика), чтобы продвинуть эту технологическую инновацию. Это партнерство является частью Глобальной инициативы Microsoft по пополнению запасов воды, которая направлена на улучшение состояния водных ресурсов путем оптимизации управления водными ресурсами в глобальной сети операций Microsoft, включая водосборные бассейны вокруг ее центров обработки данных.

 ▲ Датчик FIDO установлен на фитинге трубы в смотровом колодце в Лондоне. Фото предоставлено компанией Microsoft.

К концу июня 2024 года Microsoft создаст глобальный портфель из более чем 75 диверсифицированных проектов по пополнению запасов воды.

◉ В городе Фарго, штат Северная Дакота, компания Microsoft совместно с проектом Audubon Dakota Project работает над созданиемВосстановление обширных пастбищных угодий.;

◉ в тесном сотрудничестве с командой в Кейптауне, Южная Африка.Борьба с распространением инвазивных видов и тщательное восстановление водосборных площадей.

◉ Кроме того, компания Microsoft активно приобретает сервитуты на сохранение природы в округе Комал, штат Техас, чтобы помочь ЭдвардсуВосполнение и восстановление водоносных горизонтов.

◉ В Нью-Мексико компания Microsoft подписала соглашение с племенем апачей Джикарилла о совместной работе поЗащита исчезающих видов рыби значительно повысить уровень водной безопасности штата.

◉ А в индийском штате Карнатака компании Microsoft удалось получить много денег черезПроект восстановления прудаЭто эффективно повышает доступность ресурсов подземных вод для местного населения.

Мы также финансируем проекты, которые повышают эффективность использования воды и снижают общее водопотребление, тем самым увеличивая доступность воды в водосборных бассейнах и местных сообществах.

Элиза Робертс.Директор по водным ресурсам, Microsoft

Одним из примеров этого является партнерство Microsoft с FIDO. С 2023 года Microsoft заключила контракт с Thames Water на обнаружение утечек воды в некоторых районах Лондона. Кроме того, Microsoft помогла FIDO усовершенствовать технологию обнаружения утечек воды в ходе мероприятия Microsoft Hackathon в Лондоне.Инструменты искусственного интеллекта FIDO опираются на сервисы OpenAI GPT-4 и Microsoft Azure OpenAI, чтобы вывести обнаружение утечек акустических данных на совершенно новый уровень.

 ▲ Технология искусственного интеллекта FIDO анализирует данные за считанные секунды и сразу же определяет уникальные характеристики утечки в трубопроводе. Фото предоставлено компанией Microsoft.

Технология искусственного интеллекта FIDO собирает акустические файлы с небольших мобильных датчиков, установленных на сети водопроводных труб, "а затем мы позволяем искусственному интеллекту анализировать их в глобальном масштабе". Нам не нужно знать материал, глубину или размеры трубы, мы просто позволяем технологии ИИ распознать звук утечки из сложных акустических данных".Несмотря на шумную сантехническую обстановку, искусственный интеллект может пробиться сквозь шум и точно определить место утечки." - объясняет Виктория Эдвардс, генеральный директор и соучредитель FIDO.

FIDO также продвигает свою технологию обнаружения утечек с помощью искусственного интеллекта на платформе Water United - нового проекта, созданного Microsoft и другими партнерами для объединения государственного и частного секторов в бассейне реки Колорадо с целью решения проблем водоснабжения.

Microsoft покрывает расходы на обнаружение утечек в FIDO, а водоканал - на их устранение. По словам Робертса, количество воды, сэкономленное при поддержке Microsoft, будет учитываться в целях пополнения запасов воды, исходя из соотношения инвестиций компании и общей стоимости обнаружения и устранения утечки.

 01 Утечка воды - это гораздо больше, чем просто потеря воды

Устранение утечек в муниципальных водопроводных сетях - это не только вопрос экономии воды, но и влияние на доступность воды для потребителей и сообществ, которые обслуживают компании водоснабжения. Для населения утечки - это не только прямые потери воды, но и значительные эксплуатационные расходы, называемые "недоходной водой", поскольку она никогда не поступает в дома платящих клиентов. Однако стоимость этих потерь в конечном итоге разделяют все.

"Мы приобрели несколько проблемных водоканалов в Аризоне с потерями воды от 301 до 401 TP3T."Шон Брэдфорд, старший вице-президент компании EPCOR по регулированию водных ресурсов в Аризоне и Нью-Мексико, признает: "Я не знаю, что делать.Чтобы компенсировать потери от утечек, нам пришлось увеличить мощность насосной станции 40%, чтобы удовлетворить спрос на подачу воды из скважин или водоочистных сооружений в дома, что, несомненно, привело к огромным затратам, которые в конечном итоге были разделены между всеми клиентами."

 ▲ Сан-Тан-Вэлли.

это процветающее сообщество в пустыне Аризоны.

Компания EPCOR значительно сократила долю не включенной в счета воды из-за утечек и потерь - с 271 TP3T до примерно 101 TP3T, и это достижение во многом объясняется внедрением технологии FIDO. Эдвардс из компании FIDO описывает индивидуальные датчики, предлагаемые FIDO, как способные легко вписаться во все типы трубопроводов, будь то легкодоступные места, гидранты, внутренние клапаны или краны, - все это позволяет точно установить датчики. FIDO Эдвардс говорит, что датчики, предлагаемые компанией FIDO, могут быть органично вписаны в любой тип трубопровода, будь то легкодоступное место, гидрант, внутренняя часть клапанов или краны - все это позволяет точно установить их.В районе обслуживания Сан-Тан площадью 160 квадратных миль трубопроводная система EPCOR оснащена 4 554 этими современными датчиками, которые способны регистрировать все, даже самые слабые звуки.

Звук распространяется в разных средах по-разному, как и инструменты в школьном оркестре: тромбоны имеют длинные трубы и более приглушенный звук по сравнению с трубами, которые имеют более короткие трубы и более высокие частоты. Стоит отметить, что самые крупные утечки, как правило, самые тихие и их трудно обнаружить человеческим ухом, особенно в пластиковых трубопроводах.

Виктория Эдвардс.Главный исполнительный директор и соучредитель, FIDO

Коммунальные службы давно полагаются на акустическое оборудование для обнаружения утечек, и технология FIDO - это качественный скачок вперед.Он использует алгоритмы глубокого обучения ИИ для точного анализа огромных объемов данных, собранных датчиками.Алгоритм способен распознать источник звука, будь то протекающая водопроводная труба или другие источники помех, такие как механический шум или грохот поезда, а также точно оценить размер утечки и определить ее местоположение. Кроме того, он может точно оценить размер утечки и определить ее местоположение. Еще одна изюминка технологии FIDO заключается в том, что ее система искусственного интеллекта поддерживает взаимодействие на естественном языке, что значительно повышает удобство работы для техников коммунальных служб.

Хотя компания EPCOR использовала акустические детекторы утечек, в большинстве новых трубопроводных инфраструктур применяются пластиковые или поливинилхлоридные (ПВХ) материалы, не обладающие резонансными свойствами, что представляет собой сложную проблему для отрасли, поскольку утечки в пластиковых трубах не вызывают резонансного эффекта, характерного для металлических труб. Но FIDO может обеспечить эту функцию на пластиковых трубах.

Кроме того, по словам Брэдфорда, пластиковые трубопроводы лучше подходят к химическому составу почвы на юго-западе США и являются предпочтительным материалом в районе Сан-Тан-Вэлли. За последние три десятилетия Сан-Тан-Вэлли стремительно развивался и остается одним из самых быстрорастущих населенных пунктов в США. Коммунальная компания также использует металлические трубопроводы, некоторым из которых по 60-70 лет, но они все еще находятся в хорошем состоянии. Помимо старения, трубы могут лопнуть по ряду причин, например, из-за смещения грунта в результате циклов замерзания-оттаивания. В быстро развивающейся долине Сан-Тан строительные участки часто становятся местами повышенных утечек.

Роджерс отметил, что до внедрения технологии FIDO коммунальные службы полагались на использование спутниковых снимков для отслеживания признаков утечки воды, таких как необычный рост растительности. Но рост растительности требует времени, и цикл обнаружения длится долго. В отличие от этого, FIDO позволяет быстро обнаружить утечку.

 02 Быстрые, гибкие решения

По словам Эдвардса, система искусственного интеллекта FIDO будет также интеллектуально анализировать карту сети коммунальных служб, предлагая оптимальные места размещения датчиков, избегая "слепых зон" мониторинга, с быстрой и мгновенно доступной обратной связью. Это позволяет проводить как краткосрочное тестирование, так и долгосрочный мониторинг. Датчики легко перемещаются и могут контролировать различные участки сети по мере необходимости.

После устранения утечки датчики можно разместить по обе стороны от нее, чтобы проверить эффективность ремонта или проследить, не спровоцировали ли земляные работы новую утечку. Затем эти датчики могут быть перемещены в другие участки сети для продолжения мониторинга. В то же время система искусственного интеллекта FIDO может оценить объем утечки воды, что облегчает определение приоритетности ремонтных работ в зависимости от степени воздействия.

Протекающие гидранты, отмеченные знаком "X", быстро ремонтируются из-за нарушения герметичности. Однако не все утечки можно устранить так просто. Ремонт заглубленных труб требует проведения земляных работ, и точное позиционирование очень важно, чтобы избежать ненужного повреждения улицы, тротуара или двора. Это не только уменьшает помехи движению транспорта, но и снижает стоимость повторной укладки трубы после ремонта - чем меньше площадь раскопок, тем ниже стоимость.

Брэдфорд поделился примерами сложных утечек, с которыми он сталкивался в разных местах, например в Эдмонтоне (Канада), где команда Брэдфорда обнаружила источник, из которого утекало 13 миллионов галлонов воды в день, но на то, чтобы найти его, ушло четыре дня. Статус Эдмонтона как крупного города с большим количеством населения и крайне переменчивой погодой еще больше усложняет задачу обнаружения утечек. Утечка была обнаружена в районе застройки, где вода просачивалась из-под земли в систему сбора дождевой воды, что затрудняло ее обнаружение.

Для сравнения.За один год компания EPCOR обнаружила более 250 утечек в Сан-Тан-Вэлли, штат Аризона.

Устранение утечек - это постоянная работа, и Эдвардс из FIDO отмечает, что "новые утечки появляются постоянно". Этому способствуют такие факторы окружающей среды, как оседание грунта, строительные работы и коррозия. Даже крошечные утечки в трубах подобны полостям: они не заживают сами по себе, их нужно своевременно устранять".

Постоянный, нескончаемый характер обслуживания трубопроводов побудил Microsoft принять участие в 10-летней программе по обнаружению утечек с помощью искусственного интеллекта совместно с компанией FIDO и обслуживаемыми ею коммунальными предприятиями.

Робертс подчеркнул, что "проблема водных ресурсов сложна и пугающа, но способы экономии воды и максимизации ее ценности - нет.Использование технологии искусственного интеллекта для выявления и проверки устранения утечек - лишь один из примеров. Мы рады расширить свое влияние на защиту пресноводных ресурсов благодаря подобным партнерствам."