Роботы и ИИ могут помочь экономить на воде миллиарды долларов

Термин «датаботика», который, казалось, уже должен был уйти в прошлое, стал основой технологии компании HiBot USA, которая объединяет робототехнику, большие данные и искусственный интеллект, чтобы бесчисленные компании водоснабжения могли эффективнее выполнять свои обязанности по замене стареющих коммуникаций.

Чтобы лучше понять масштаб: только в США водоснабжением управляют 50 тысяч муниципальных организаций, которые должны прогонять воду по миллионам километров труб. Ежегодно в стране происходит 240 тысяч поломок систем водоснабжения, и хотя службы прикладывают немало усилий к обновлению труб порой более чем вековой давности, часто это происходит как попало. Нередко заменяются исправно работающие трубы, а те, что уже давно требуют ремонта, обходят стороной.

Фото: San Francisco Chronicle

Канализационные и газовые коммуникации находятся под намного более строгим контролем, правила их инспекции и замены прописаны более четко, поэтому уже сейчас в этих сферах сложился рынок для технологий робототехники. Однако, как утверждает президент и генеральный директор HiBot USA Такаси Като, за состоянием водопроводных труб следят не так пристально, и рынок полностью открыт для новых игроков.

Этим и воспользовалась HiBot USA. Эта компания – расположенный в Сан-Хосе филиал японской HiBot – той самой, чей основатель Сигэо Хиросэ строил роботов для ликвидации последствий катастрофы на атомной станции Фукусима и других мест, куда людям отправлять опасно. Американское подразделения было создано полтора года назад для запуска серийного производства некоторых технологий родительской компании, в частности робота для проверки труб.

Особенно эта проблема актуальна для больших городов вроде Сан-Франциско, где система водопровода общей протяженностью около двух тысяч километров была создана несколько десятилетий назад, а теперь страдает от поломок и утечек, рассказывает вице-президент по развитию бизнеса HiBot USA Ларс Стенстедт (Lars Stenstedt).

Стенстедт объяснил, что в большинстве городов трубы обновляют строго в зависимости от возраста, причем делают это со скоростью около 0,5% в год. Таким образом, на полную замену коммуникаций уходит около 200 лет. Одна из причин такой скорости – стоимость: в городе масштаба Сан-Франциско на замену одного километра труб нужно потратить немногим меньше двух миллионов долларов.

Однако Стенстедт отметил, что даже если бы дело было не в деньгах – а на замену всех коммуникаций по стране ушло бы около триллиона долларов – попросту невозможно перерыть все улицы и добраться до всех труб, чтобы реализовать этот невероятный проект.

Хотя городские власти принимают усилия по замене устаревших труб, они не берут во внимание тот факт, что по меньшей мере 40% существующих коммуникаций можно сохранить. Иными словами, при эффективной и рациональной процедуре обновления можно сэкономить $400 млрд или даже больше.

Ларс Стенстедт. Фото: HiBot USA

В этом властям готова помочь HiBot USA. Разработанная компанией система способна вычислять, в каких областях города трубы больше подвержены старению и порче. Решение производится после изучения старых труб, поднятых из-под земли ранее, оценки динамики почвенных процессов и других факторов, таких как электромагнитного излучения от силовых линий.

Сами роботы имеют компактный размер и состоят из трех звеньев, которые связаны между собой, как секции больших городских автобусов. Робот увеличивается в продольном сечении, чтобы его ролики касались внутренних стенок трубы, что упрощает процесс запуска и извлечения из трубы. В передней части робота закреплена камера, а сзади – магнитный RFT-датчик, который позволяет измерить степень износа материала.

«Лучший способ узнать, что происходит внутри трубы – попасть прямо туда», – объясняет Като.

Фото: HiBot USA

Стоит отметить, что HiBot USA может работать только с трубами, которые уже вывели из эксплуатации. Запускать робота в используемую трубу рискованно, потому что может пострадать ее целостность. Но чаще всего отработанные трубы просто оставляют в земле, что позволяет компании свободно использовать ее и проводить анализ в тех же условиях, в которых труба все это время служила. «Нам нужно тщательно проанализировать трубу и разобраться в ее характеристиках», – объяснил Като.

Компании водоснабжения используют буквенную оценки труб, от A до F, на основании срока службы и записей о протечках, а затем в зависимости от рейтинга принимают решение о замене.

В HiBot USA уверены, что можно более качественно предсказывать, в каких областях неполадки с трубами могут произойти вероятнее всего, чем это делается сейчас на основании возраста и истории протечек. Для этого планируется анализировать базы данных водопроводных компаний и сравнивать существующие рейтинги с картой распределения параметров почвы – одной из главных факторов коррозии. Особенно эффективно это получается, если пустить в ход искусственный интеллект.

«Мы будем использовать ИИ, и данные сами покажут взаимосвязь разных параметров, – поясняет Като. – Так мы сможем определить истинные причины утечек».

В то время, как для нефте- и газопроводной инфраструктуры прогнозы поломок должны быть идеально точными, к водопроводу таких требований никто не предъявляет. Тем не менее в HiBot USA считают, что их система на основе датаботики будет показывать точность в 80-90%. «Службы уже используют статистические модели для выявления проблемных областей, – сказал Като. – Мы предоставим им более точные модели оценки вероятности поломки и в требуемом масштабе».

На данный момент с HiBot USA сотрудничают по меньшей мере две водопроводных компании в районе Сан-Франциско. Однако комментировать использование технологий эти партнеры отказались.

Между тем, по крайней мере один эксперт, знакомый с полем деятельности HiBot USA, выразил свое восхищение тем, что создали в HiBot.

«Я думаю, что эта технология может серьезно изменить работу муниципальных служб по всей стране, – пояснил Ричард Дэшер (Richard Dasher), адъюнкт-профессор электротехники в Стэнфорде. – Подобное усовершенствование в обработке данных необходимо для разработки новых моделей обновления труб до того, как они начнут протекать».

По мнению Дэшера, о технологии HiBot USA всерьез заговорят сразу после окончания первых проектов, и что компания правильно выбрала рынок для коммерческого запуска разработанных японцами роботов.

Такаси Като. Фото: HiBot USA

«По-моему, это прекрасный пример проблемно-ориентированных инноваций, – отметил Дэшер, который работал вместе с Като в Стэнфорде. Они увидели серьезную проблему и смогли предложить для нее подходящее инновационное решение. Это больше, чем просто еще одна область применения робототехники. Это пример идеального соответствия того, чем располагает компания, что она создает, и реальной потребности».

Нет никаких гарантий, что HiBot USA сможет реально повлиять на муниципальные системы водоснабжения. Прежде всего, компании придется найти подход к тем учреждениям, которые не склонны менять свой подход к работе. «Я думаю, что эта неповоротливость представляет собой серьезный негативный момент, – считает Дэшер. – Эти организации привыкли к определенному уровню неэффективности».

Кроме того, HiBot USA предстоит решить, как компания будет зарабатывать. Пока что у нее нет своей бизнес-модели, однако планируется предлагать свои технологии и анализ в форме услуг консалтинга.

Отчасти это происходит потому, что важен не только возраст труб, но и время их установки. В определенные периоды истории трубы делали очень толстыми, потому что это было недорого. В годы войны, например, стенки труб делались тоньше, чем обычно.

Также, как заметил Стенстедт, «не все протечки появляются в одинаковых условиях». К примеру, бывает, что трубы получали повреждения от строительных машин во время других работ. Раньше при решении о замене эти особенности труб не отличали от утечек из-за старения.

Существуют и другие факторы, такие как наличие автобусных маршрутов над местами прокладки труб. По словам Стенстедта, пока факт их влияния еще не доказан, но этот вопрос будет более подробно рассмотрен в ближайшее время.

При этом многие параметры, которые раньше никак не учитывались, теперь будут подвержены тщательному анализу. Среди этих параметров – электрическое сопротивление грунта, высоковольтные линии метрополитена и крутой рельеф, из-за которого могут быть использованы соединения из свинца.

«Мы соберем все данные, а искусственный интеллект решит все остальное, – сказал Стенстедт. – Мы не можем предугадать повреждения труб из-за строительных машин или землетрясений, но химические реакции – вполне».

Источник

Материалы по теме:

Как построить умный мир, используя большие данные

8 примеров использования компьютерного зрения

Кейсы: Как работать с большими данными и блокчейном

Как улицы разных городов меняются к лучшему: взгляд Google Street View