微軟與FIDO利用AI技術精準定位漏水點

AI聲學工具通過 GPT-4及 Microsoft Azure 服務，能夠精準定位漏水點，助力水務公司進行高效修復。微軟通過全球水資源補給計劃，與 FIDO 等合作伙伴共同推進技術革新，并在倫敦等地開展漏水檢測。此外，微軟參與創(chuàng)建的 Water United 平臺聯(lián)合公私部門，利用 FIDO 技術實現(xiàn)流域級水資源韌性，共同保護寶貴的水資源。

在節(jié)約用水的“戰(zhàn)役”中，漏水管道是一個難以察覺的“敵人”，它導致了全球平均30%的管道飲用水流失。而在某些區(qū)域，這一比例甚至高達70%。這些漏水點往往難以被精確定位，但一項創(chuàng)新的AI技術正在改變這一困境，使得漏水檢測變得更為迅速、精準。

在美國鳳凰城東南部的圣坦水管區(qū)，一個醒目的白色“X”標記著一個漏水的消防栓。這個漏水點的泄漏量屬于中等水平，其泄漏速率介于每分鐘三到七加侖之間。雖看似微不足道，但如此持續(xù)的泄漏量卻能累積成驚人的水量，每日的泄漏量足以滿足43戶家庭的日常用水需求。

值得注意的是，該漏水點并未呈現(xiàn)出任何典型的漏水跡象，既無水坑，也無在沙漠景觀中意外出現(xiàn)的綠植，更無路面塌陷。水，是從消防栓底部緩緩滲出的。

這種情況很可能要等到下一個消防栓維護周期才會被發(fā)現(xiàn)，而那個周期可能長達五年。

雅各布·羅杰斯，亞利桑那州最大的私營水務公司EPCOR的部門主管

然而幸運的是，這一漏水點被FIDO Tech研發(fā)的AI聲學工具提前發(fā)現(xiàn)并標記。這款工具不僅實現(xiàn)了漏水點的精準定位，還能根據(jù)漏水規(guī)模進行優(yōu)先級排序，助力水務公司高效開展修復工作。FIDO總部位于英國牛津，正攜手多家公共事業(yè)組織進行合作，如EPCOR以及墨西哥克雷塔羅州水資源委員會，來共同推進這一技術革新。此次合作是微軟全球水資源補給計劃的一部分，致力于通過優(yōu)化微軟全球運營網絡，包括數(shù)據(jù)中心周邊流域的水資源管理，積極推動水資源狀況的改善。

截至2024年6月底，微軟已構建了一個包含超過75個多元化水資源補給項目的全球投資組合。

在北達科他州的法戈市，微軟正與奧杜邦達科塔（Audubon Dakota）項目攜手，致力于恢復廣袤的草原棲息地；

同時與南非開普敦的一支團隊緊密合作，控制入侵物種的蔓延，精心修復集水區(qū)。

此外，微軟還在德克薩斯州的科馬爾縣積極獲取保護地役權，助力愛德華茲含水層的補給與恢復。

在新墨西哥州，微軟與吉卡里拉阿帕奇部落簽訂了一項協(xié)議，共同致力于保護瀕危魚類物種，并顯著提升該州的水安全水平。

而在印度的卡納塔克邦，微軟則通過恢復池塘項目，有效提升了當?shù)厣鐓^(qū)地下水資源的可利用性。

我們還資助了一些提高用水效率、減少整體用水量的項目，從而增加流域和當?shù)厣鐓^(qū)的水資源可用性。

伊麗莎·羅伯茨，微軟水資源總監(jiān)

微軟與FIDO的合作便是其中的一個例子。自2023年起，微軟便與泰晤士水務公司簽訂了一份合同，在倫敦部分地區(qū)開展漏水檢測。此外，微軟還在倫敦舉辦的微軟黑客松活動期間，助力FIDO提升其漏水檢測技術。FIDO的AI工具依托OpenAI的GPT-4及Microsoft Azure OpenAI服務，將聲學漏水檢測提升至全新高度。

FIDO的AI技術通過部署在水管網上的小型移動傳感器來收集聲學文件，“然后，我們讓AI在全球范圍內進行智能分析。我們不需要知道管道的材質、深度或尺寸，僅需讓AI技術從復雜的聲學數(shù)據(jù)中識別漏水聲。盡管水管環(huán)境嘈雜，但AI能穿透噪音，精準定位漏水點。”FIDO首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人維多利亞·愛德華茲（Victoria Edwards）解釋道。

FIDO還通過Water United平臺推廣其AI漏水檢測技術。Water United是由微軟與其他合作伙伴共同創(chuàng)立的新項目，旨在聯(lián)合科羅拉多河流域的公共和私營部門，共同應對水資源挑戰(zhàn)。

微軟承擔FIDO的漏水檢測費用，而水務公司則負責漏水修復成本。羅伯茨表示，在微軟支持下所節(jié)省的水量，將根據(jù)其投資額度與檢測和修復泄漏所需總成本的比例，計入其水資源補給目標中。

01漏水之患，遠不止水資源浪費

阻止市政水管漏水，不僅關乎水資源節(jié)約，更影響著水務公司所服務客戶及社區(qū)的水資源可用性。對于社區(qū)而言，漏水不僅意味著水資源的直接流失，還伴隨著巨大的維護成本，這些流失的水被稱作“非收益水”，因為它們從未抵達付費用戶的家中。然而，這筆損失的費用最終卻需要由所有人共同承擔。

“我們在亞利桑那州收購了一些陷入困境的水務公司，它們的水損率高達30%至40%?！盓PCOR負責亞利桑那州和新墨西哥州水務監(jiān)管的高級副總裁肖恩·布拉德福德（Shawn Bradford）坦言，“為彌補漏水損失，我們不得不增加40%的抽水量，以滿足從水井或水處理廠到家庭的供水需求，這無疑增加了巨大的成本，最終由所有客戶共同承擔?！?/p>

EPCOR公司已將因泄漏、損耗而未納入計費范疇的非收益水量的比例，從27%顯著削減至約10%，這一成就很大程度上得益于FIDO技術的引入。FIDO的愛德華茲介紹，F(xiàn)IDO所提供的定制化傳感器能夠無縫貼合各類管道安裝，無論是易于觸及的地點、消防栓、閥門室內，還是水龍頭附近，均能實現(xiàn)精準部署。在160平方英里的圣坦（San Tan）服務區(qū)內，EPCOR的管網系統(tǒng)已配置了4554個此類尖端傳感器，這些傳感器能夠記錄一切聲音，哪怕是最低沉、最微弱的聲音也不放過。

聲音在不同介質中的傳播方式不同，就像學校管弦樂隊中的樂器一樣：長號的管道長，聲音更低沉，相比之下小號的管道則更短，頻率更高。值得注意的是，最大的泄漏往往最為靜默，并且人耳難以察覺，尤其是在塑料管道環(huán)境中。

維多利亞·愛德華茲，F(xiàn)IDO首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人

長久以來，公用事業(yè)公司一直依賴聲學設備檢測泄漏。FIDO技術則在此基礎上實現(xiàn)了質的飛躍，它運用深度學習的AI算法，精準分析傳感器搜集的海量數(shù)據(jù)。這一算法已具備辨識聲音來源的能力，無論是由水管泄漏發(fā)出的，還是其他如機械運作聲、火車轟鳴等干擾源發(fā)出的。此外，它還能準確評估泄漏規(guī)模，并精確鎖定泄漏位置。FIDO技術的另一大亮點在于，其AI系統(tǒng)支持自然語言交互，極大提升了公用事業(yè)公司技術人員的操作便捷性。

EPCOR公司雖曾采用聲學泄漏檢測器，但大多數(shù)新的管道基礎設施都使用塑料或聚氯乙烯（PVC）材料，缺乏共振特性，這對行業(yè)而言一直是棘手難題，因為塑料管道中的泄漏不會產生金屬管道中的共鳴效應。但FIDO能在塑料管道上實現(xiàn)這一功能。

此外，布拉德福德表示，塑料管道更適合美國西南部的土壤化學特性，在圣坦谷地區(qū)是首選材料。圣坦谷在過去三十年里發(fā)展迅速，至今仍是美國增長最快的社區(qū)之一。該公用事業(yè)公司也會使用金屬管道，有些管道已有60到70年的歷史，但仍保持了良好的狀態(tài)。除了老化，管道破裂的原因有很多，例如凍融循環(huán)導致的地面位移。在快速發(fā)展的圣坦谷，施工區(qū)域常成為泄漏高發(fā)區(qū)。

羅杰斯指出，在采用FIDO技術前，公用事業(yè)公司依賴于使用衛(wèi)星圖像，來監(jiān)測異常植被生長等水資源泄漏跡象。但植被生長需時日，檢測周期較長。相比之下，F(xiàn)IDO能迅速鎖定泄漏點。

02快速、靈活的解決方案

愛德華茲表示，F(xiàn)IDO的AI系統(tǒng)還會智能分析公用事業(yè)公司的網絡地圖，建議傳感器最優(yōu)部署位置，避免監(jiān)測盲區(qū)，反饋迅速并即時可用。無論是短期測試還是長期監(jiān)測，都能夠做到游刃有余。傳感器易于移動，可根據(jù)需要監(jiān)測管網的不同區(qū)域。

修復泄漏后，可在泄漏點兩側部署傳感器，驗證修復效果，或監(jiān)測挖掘作業(yè)是否引發(fā)新的泄漏。隨后，這些傳感器可轉移至管網其他區(qū)域繼續(xù)監(jiān)測。同時，F(xiàn)IDO的AI系統(tǒng)能評估泄漏水量，便于按影響程度優(yōu)先安排修復工作。

被標記為“X”的泄漏消防栓，因密封件故障而迅速得到修復。然而，并非所有泄漏都能如此輕松解決。修復埋地管道需挖掘作業(yè)，精確定位至關重要，以避免不必要的街道、人行道或庭院破壞。這不僅能減少交通干擾，還能降低修復后的重新鋪設成本，挖掘面積越小，費用越低。

布拉德福德分享了他在不同地點遇到的棘手泄漏案例，如在加拿大埃德蒙頓，布拉德福德的團隊追蹤到一個每日泄漏1300萬加侖水的源頭，但耗時了四天才最終找到它。埃德蒙頓作為大城市，人口眾多，天氣極端多變，增加了泄漏檢測的復雜性。泄漏點位于一處開發(fā)區(qū)，水是從地下滲出的，流入雨水收集系統(tǒng)，因此難以被人注意到。

相比之下，EPCOR公司在一年內，在亞利桑那州圣坦谷發(fā)現(xiàn)250多處泄漏點。

修復泄漏是一項持續(xù)不斷的工作。FIDO的愛德華茲指出：“新泄漏層出不窮。地面沉降、施工活動、腐蝕等環(huán)境因素均為泄漏誘因。即便微小泄漏的管道也如同蛀牙一般，它們不會自愈，而是需要被及時修復。”

管道維護工作持續(xù)不斷、永無止境的特性，正是微軟承諾與FIDO及其服務的公用事業(yè)公司，開展為期十年的AI泄漏檢測項目的緣由。

羅伯茨強調：“水資源挑戰(zhàn)復雜且嚴峻，但節(jié)約用水、最大化水資源價值的方法并不復雜，利用AI技術識別并驗證泄漏修復情況僅是其中一例。我們很高興通過此類合作伙伴關系，擴大我們在保護淡水資源方面的影響力?！?/p>