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在全球节水的“战斗”中，漏水管道是一个难以察觉的“敌人”，它导致了全球30%的管道饮用水流失。在某些地区，这一比例甚至高达70%。这些漏水点通常难以精确定位，但一项创新的AI技术正在改变这一困境，使得漏水检测变得更加迅速和精准。
在美国凤凰城东南部的圣坦水管区，一个显眼的白色“X”标记着一个漏水的消防栓。这个漏水点的泄漏量属于中等水平，泄漏速率在每分钟三到七加仑之间。虽然看似微不足道，但持续的泄漏量最终会积累成惊人的水量，每日的泄漏量足以满足43户家庭的用水需求。
值得注意的是，该漏水点并没有明显的泄漏迹象，既没有水坑，也没有沙漠中意外出现的绿植，更没有路面塌陷。水是从消防栓底部缓缓渗出的。
这种情况很可能要等到下一个消防栓的维护周期才会被发现，而这个周期可能长达五年。
雅各布·罗杰斯，亚利桑那州最大私营水务公司EPCOR的部门主管
幸运的是，这个漏水点被FIDO Tech研发的AI声学工具提前发现并标记。这款工具不仅实现了漏水点的精准定位，还能根据泄漏规模进行优先级排序，帮助水务公司高效开展修复工作。FIDO总部位于英国牛津，正与多家公共事业公司合作，包括EPCOR和墨西哥克雷塔罗州水资源委员会，共同推动这一技术革新。此次合作是微软全球水资源补给计划的一部分，旨在通过优化微软全球运营网络（包括数据中心周围的水资源管理），积极改善水资源状况。
▲ 安装在伦敦一个检查井内的管道配件上的FIDO传感器。照片由微软提供。
截至2024年6月底，微软已建立了一个包含超过75个多元化水资源补给项目的全球投资组合。
◉在北达科他州的法戈市，微软正与奥杜邦达科塔（Audubon Dakota）项目携手，致力于恢复广袤的草原栖息地；
◉与南非开普敦的团队合作，控制入侵物种的蔓延并修复集水区。
◉微软还在德克萨斯州的科马尔县积极获取保护地役权，以促进爱德华兹含水层的补给与恢复。
◉在新墨西哥州，微软与吉卡里拉阿帕奇部落签订协议，共同致力于保护濒危鱼类物种，提升该州水安全。
◉在印度的卡纳塔克邦，微软通过恢复池塘项目，有效提升当地社区地下水资源的可用性。
我们还资助了一些提高用水效率、减少整体用水量的项目，旨在增加流域和当地社区的水资源可用性。
伊丽莎·罗伯茨，微软水资源总监
微软与FIDO的合作便是其中的一个例子。自2023年起，微软与泰晤士水务公司签订了合同，在伦敦部分地区开展漏水检测。此外，微软还在伦敦举办的微软黑客松活动中，协助FIDO提升其漏水检测技术。FIDO的AI工具结合OpenAI的GPT-4和Microsoft Azure OpenAI服务，将声学漏水检测提升到全新高度。
▲ FIDO的AI技术能够在几秒钟内分析数据，并立刻识别出管道泄漏的独特特征。照片由微软提供。
FIDO的AI技术通过部署在水管上的小型移动传感器来收集声学数据，“然后，我们利用AI在全球范围内进行智能分析。我们无需了解管道的材质、深度或尺寸，只需让AI从复杂的声学数据中识别漏水声。尽管水管环境嘈杂，但AI能够穿透噪音，精准定位漏水点。”FIDO首席执行官兼联合创始人维多利亚·爱德华兹（Victoria Edwards）解释道。
FIDO还通过Water United平台推广其AI漏水检测技术。Water United是由微软与其他合作伙伴共同创立的新项目，旨在联合科罗拉多河流域的公共和私营部门，共同应对水资源挑战。
微软承担FIDO的漏水检测费用，而水务公司则负责修复成本。罗伯茨表示，在微软支持下节省的水量将根据其投资额度与检测修复所需的总成本比例，计入其水资源补给目标中。
01 漏水问题，远不止水资源浪费
防止市政水管漏水不仅关乎水资源节约，还直接影响水务公司服务的客户和社区的水资源可用性。对于社区而言，漏水不仅意味着水资源的直接流失，还带来巨大的维护成本，这些流失的水被称作“非收益水”，因为它们从未到达付费用户的家中。然而，这笔损失的费用最终由所有人共同承担。
“我们在亚利桑那州收购了一些陷入困境的水务公司，它们的水损率高达30%至40%。”EPCOR负责亚利桑那州和新墨西哥州水务监管的高级副总裁肖恩·布拉德福德（Shawn Bradford）坦言，“为了弥补漏水损失，我们不得不增加40%的抽水量，以满足从水井或水处理厂到家庭的供水需求，这无疑增加了巨大的成本，最终由所有客户共同承担。”
▲ 圣坦谷 (San Tan Valley) ，
是亚利桑那州沙漠中一个蓬勃发展的社区。
EPCOR公司已将因泄漏损耗而未纳入计费的非收益水量，从27%显著减少至约10%，这一成就很大程度上得益于FIDO技术的引入。FIDO的爱德华兹介绍，FIDO提供的定制传感器能无缝贴合各类管道安装，无论是易于接触的地点、消防栓、阀门室内，还是水龙头附近，均能实现精准部署。在160平方英里的圣坦（San Tan）服务区内，EPCOR的管网已配置了4554个传感器，能记录一切声音，甚至是最低沉、最微弱的声音。
声音在不同介质中的传播方式不同，就像学校管弦乐队中的乐器一样：长号的管道长，声音更低沉，相比之下小号的管道则更短，频率更高。值得注意的是，最大的泄漏往往最为静默，并且人耳难以察觉，尤其是在塑料管道环境中。
维多利亚·爱德华兹，FIDO首席执行官兼联合创始人
长期以来，公用事业公司一直依赖声学设备检测泄漏。FIDO技术则在此基础上实现了质的飞跃，它运用深度学习的AI算法，精准分析传感器收集的海量数据。这一算法已具备辨识声音来源的能力，无论是由水管泄漏发出的，还是其他如机械运作声、火车轰鸣等干扰源发出的。此外，它还能准确评估泄漏规模，并精确锁定泄漏位置。FIDO技术的另一大亮点在于，其AI系统支持自然语言交互，极大提升了公用事业公司技术人员的操作便捷性。
EPCOR公司虽曾采用声学泄漏检测器，但大多数新管道基础设施都使用塑料或聚氯乙烯（PVC）材料，缺乏共振特性，这对行业而言一直是难题，因为塑料管道中的泄漏不会产生金属管道中的共鸣效应。但FIDO能够在塑料管道中实现这一功能。
此外，布拉德福德表示，塑料管道更适合美国西南部的土壤化学特性，在圣坦谷地区是首选材料。圣坦谷在过去三十年里迅速发展，至今仍是美国增长最快的社区之一。该公用事业公司也使用金属管道，其中一些管道已有60至70年的历史，但仍保持良好状态。除了老化，管道破裂的原因有很多，例如冻融循环导致的地面位移。在快速发展的圣坦谷，施工区域常成为泄漏高发区。
罗杰斯指出，在采用FIDO技术前，公用事业公司依赖卫星图像来监测异常植被生长等水资源泄漏迹象。但植被生长需要一定时间，检测周期较长。相比之下，FIDO能够迅速定位泄漏点。
02 快速、灵活的解决方案
爱德华兹表示，FIDO的AI系统还会智能分析公用事业公司的网络地图，建议传感器最佳部署位置，避免监测盲区，反馈迅速且即时可用。无论是短期测试还是长期监测，都能够轻松应对。传感器易于移动，可以根据需要监测管网的不同区域。
修复泄漏后，可以在泄漏点两侧部署传感器，验证修复效果，或者监测挖掘作业是否引发新的泄漏。随后，这些传感器可以转移到管网的其他区域继续监测。同时，FIDO的AI系统能够评估泄漏水量，帮助优先安排修复工作。
被标记为“X”的漏水消防栓因密封件故障得到了迅速修复。然而，并非所有泄漏都能如此轻松解决。修复埋地管道需要挖掘，精确定位至关重要，以避免不必要的街道、人行道或庭院破坏。这不仅能减少交通干扰，还能降低修复后的重新铺设成本，挖掘面积越小，费用越低。
布拉德福德分享了他在不同地点遇到的棘手泄漏案例。例如，在加拿大埃德蒙顿，布拉德福德的团队追踪到一个每日泄漏1300万加仑水的源头，但花费了四天时间才找出泄漏点。埃德蒙顿作为大城市，人口多且天气极端多变，增加了泄漏检测的难度。泄漏点位于开发区，水从地下渗出，流入雨水收集系统，难以被察觉。
相比之下，EPCOR公司在一年内在亚利桑那州圣坦谷发现了超过250处泄漏点。
修复泄漏是一个持续不断的过程。FIDO的爱德华兹指出：“新的泄漏层出不穷。地面沉降、施工活动、腐蚀等环境因素都可能导致泄漏。即便是微小的泄漏，就像蛀牙一样，不能自愈，必须及时修复。”
管道维护工作没有尽头，这也是微软承诺与FIDO及其服务的公用事业公司开展为期十年的AI漏水检测项目的原因。
罗伯茨强调：“水资源挑战复杂且严峻，但节约用水、最大化水资源价值的方法并不复杂，利用AI技术识别并验证泄漏修复情况仅是其中之一。我们非常高兴能通过这样的合作伙伴关系，扩大我们在保护淡水资源方面的影响力。”
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