DC Water: Análise simplificada de inspeção de tubulação de esgotos

Corte custos, otimize as atribuições de manutenção e melhore o atendimento ao cliente.

Visão geral:

  • A DC Water distribui água potável e coleta e trata águas residuais para mais de 672 mil residentes e 17,8 milhões de visitantes anuais no Distrito de Colúmbia.

  • A DC Water, em colaboração com a Wipro, desenvolveu o Pipe Sleuth para automatizar o processo de identificação, anotação, pontuação e classificação da integridade da tubulação e elaboração dos relatórios de seus defeitos. O Pipe Sleuth, otimizado com os processadores escaláveis Intel® Xeon® e a Distribuição Intel® do kit de ferramentas OpenVINO™, resultou em um tempo mais rápido de comercialização e economia de custos na análise, além de permitir mais gastos com melhorias de equipamento.

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Resumo executivo

A inteligência artificial (IA) permite que os serviços públicos aceleram a análise dos vídeos de inspeção de tubos de esgoto, garantindo, ao mesmo tempo, precisão. Isso permite que sua força de trabalho se concentre na tomada de decisões mais importantes de manutenção em vez de realizar inspeções de rotina. Outros benefícios incluem redução de custos, taxas mais baixas de erros e menos interrupções de serviço.

Para ajudar a minimizar o impacto da implantação de IA, os serviços públicos podem trabalhar com provedores de soluções experientes nos desafios que afetam este setor. A DC Water contou com a ajuda da Wipro, um provedor de serviços de TI e membro do programa Intel® AI Builders com experiência no setor de serviços públicos, bem como em visão computacional, aprendizagem de máquina e tecnologias relacionadas.

Sistemas de esgoto: quilômetros de desafios

A manutenção da tubulação de esgotos é uma forma de seguro contra futuras interrupções de serviço. Como parte da análise da relação custo-benefício, as concessionárias estão procurando maneiras de mitigar as falhas na tubulação de esgotos, ao mesmo tempo em que reduzem o custo de inspeção.

Isso é essencial, considerando a quantidade de quilômetros de tubos de esgotos escondidos sob as cidades. Por exemplo, mais de 2900 quilômetros de tubos de esgoto se espalham em Washington, D.C.1 Seus mais de 701 mil residentes e quase 20 milhões de visitantes anuais dependem do District of Columbia Water e Sewer Authority (DC Water) para coletar e tratar águas residuais.2

O sistema desse serviço público data de 1810, com tubos construídos de uma variedade de materiais, incluindo tijolo e concreto, argila vitrificada, concreto armado e ferro fundido.

Uma infraestrutura como essa é típica em todos os Estados Unidos e em outros países. Isso faz com que garantir que seu sistema de esgotos permaneça consistente e operacional seja um trabalho de tempo integral para as concessionárias de serviços públicos, uma vez que a remoção de águas residuais é uma expectativa que os clientes tomam como certa.

A inspeção padrão é um processo complicado

A inspeção regular dos tubos de esgotos subterrâneos permite que os serviços públicos priorizem as tarefas de manutenção que podem ajudar a evitar vazamentos, quebras e bloqueios. A inspeção padrão consiste em atividades manuais difíceis e demoradas. Em um método comum, um operador orienta remotamente um veículo com câmera para gravar um vídeo dos tubos subterrâneos de esgoto. O operador usa a gravação de vídeo para produzir um registro de inspeção e um relatório resumido, assinalando anomalias ou problemas junto com suas localizações.

Daí, a equipe de controle de qualidade revisa as gravações em vídeo e os relatórios quando à precisão. Com milhares de quilômetros de tubulação e horas de vídeo para visualizar em tempo real, é um processo interminável. Fadiga, distração e opiniões divergentes sobre quais itens de manutenção ou reparos devem ser marcados como prioridade podem levar a erros.

Além disso, não é incomum para os serviços públicos usando esse método esperar até o final do dia de sexta-feira para avaliar uma semana de relatórios antes de emitir as ordens de serviço para a semana seguinte. Isso pode levar a acúmulos. Acúmulos podem levar a atrasos. Atrasos podem levar a reparos de emergência.

Isso tem motivado as empresas de serviços públicos a procurar maneiras de aumentar a eficiência do processo de inspeção de dutos.

Automatizando a inspeção da tubulação de esgotos com IA

A DC Water procurou uma solução que automatizasse e ajudasse a acelerar a inspeção dos vídeos dos dutos, ao mesmo tempo mantendo a precisão.

A equipe de gestão da concessionária reuniu-se com representantes da Wipro, uma empresa com experiência em automação, IA, análise e outras tecnologias. Cada organização trouxe seu conhecimento de domínio e, juntas, trabalharam no desenvolvimento de uma solução que eliminasse a revisão manual e a classificação das varreduras de vídeo de tubos de esgoto.

Seu objetivo: otimizar a manutenção da infraestrutura para economizar tempo, melhorar a eficiência e reduzir custos. A automatização da análise e da elaboração dos relatórios de inspeção dos tubos de esgoto poderia ajudar a alcançar este objetivo.

A DC Water e a Wipro colaboraram no desenvolvimento do Pipe Sleuth

A DC Water aplicou seu profundo conhecimento de domínio na qualificação da gravidade das anomalias para gerar relatórios abrangentes que poderiam se integrar perfeitamente ao seu fluxo de trabalho existente.

A Wipro combinou suas fortes habilidades no domínio do Processamento Digital de Sinal (DSP), nas áreas de processamento de imagem/vídeo e visão computacional, com as tecnologias de IA de aprendizagem de máquina, a fim de resolver problemas empresariais.

O histórico da empresa inclui vasta experiência na integração de sistemas de TI em entidades públicas e privadas. Isso inclui fornecedores de água de propriedade do governo, bem como empresas de gás e energia nos EUA e em todo o mundo. Ao fornecer a experiência tecnológica e do setor, a Wipro ajudou a orientar a DC Water em sua jornada de transformação digital, convertendo as capacidades da concessionária e sua percepção em uma solução prática.

Aplicando a visão computacional à inspeção da rede de esgotos

A solução Pipe Sleuth automatiza o processo de identificação, anotação, pontuação e classificação do estado dos dutos e seu respectivo relatório de defeitos, usando padrões que atendem ao Programa de Certificação de Avaliação de Dutos (PACP, Pipeline Assessment Certification Program). Esses parâmetros de referência foram instituídos pela Associação Nacional de Empresas de Serviço de Esgoto (NASSCO, National Association of Sewer Service Companies).

“Estamos usando o Pipe Sleuth para inspecionar nossa rede de esgotos. É uma solução inovadora que aumenta drasticamente a produtividade da inspeção e reduz significativamente os custos, ao mesmo tempo em que melhora a taxa geral de detecção de defeitos. Ter a opção de executar o Pipe Sleuth em nossas plataformas existentes com tecnologia Intel foi um benefício adicional.” — Tom Kuczynski, Vice-Presidente, Tecnologia da informação, DC Water

A solução contém um conjunto de dados de 26.600 imagens anotadas extraídas de vídeos de inspeção de tubos documentados. Um modelo de aprendizagem de máquina construído a partir dessas imagens foi treinado usando o TensorFlow* e otimizado com a Distribuição Intel® do kit de ferramentas OpenVINO™ para inferência.

Esse treinamento permite que o Pipe Sleuth compare novos vídeos de inspeção de tubos com as anomalias estabelecidas. A solução pode detectar rapidamente problemas de qualidade e eliminar a necessidade de revisão manual e a codificação de varreduras de vídeo de tubulação de esgoto subterrânea (veja a Figura 1).

Figura 1. Exemplos de anomalias e imagens anotadas usando a solução Pipe Sleuth.

O Pipe Sleuth, em seguida, gera um relatório de inspeção abrangente, que pode ser integrado com sistemas de gerenciamento de ativos comumente usados para automatizar as ordens de serviço de manutenção. O Pipe Sleuth também pode interagir com sistemas de software de informações geográficas, que podem mapear os locais precisos onde as tarefas devem ser realizadas. O software também simplifica a recuperação e visualização de cenas específicas em vídeos de inspeção de tubos.

Além de otimizar a solução para trabalhar com a Distribuição Intel do kit de ferramentas OpenVINO, a Wipro também a otimizou para os processadores Intel® Core™ i5 e Intel® Core™ i7, e para os processadores escalável Intel® Xeon®. Isso permitiu que a solução proporcionasse ganhos de 32%, 55% e 77%, respectivamente.3

O tempo de inferência também foi melhorado com uma redução de até 80% usando os processadores Intel Xeon com o kit de ferramentas OpenVINO, sem haver perda significativa na precisão ou confiabilidade do modelo.4 Essa otimização foi uma forte vantagem para a DC Water, que já havia investido em servidores baseados em processadores Intel®.

O resultado: uma Solução que pode realizar inferências de imagem em tempo real, permitindo que as inspeções de dutos melhorem em eficiência, consistência e precisão.

Além disso, o Pipe Sleuth melhora o monitoramento a longo prazo por meio do armazenamento de dados e metadados dos dutos. Isso facilitar olhar para o histórico de problemas específicos e suas localizações, estabelecer quando e quais ações de manutenção ou reparos foram realizados, e comparar as condições anteriores com seu status atual.

Benefícios do Pipe Sleuth

Atualmente, o Pipe Sleuth suporta a detecção de 50 anomalias direcionadas para a infraestrutura de serviços públicos de águas residuais. A Wipro planeja detectar anomalias adicionais como parte do roteiro do produto, o que aumentará seu valor comercial.

Economiza tempo

A análise de 60 minutos de vídeo de inspeção e a produção de um relatório leva 10 minutos, o que, para fazer manualmente, requer uma hora e quinze minutos.3

Reduz os custos de escaneamento

Economiza até 50% do custo da detecção de anomalias, permitindo que os serviços públicos transfiram os gastos de manutenção para a melhoria do equipamento.5

Fornece alta precisão

Atinge uma taxa de precisão de 90% ao eliminar erros humanos causados por fadiga e distração, e melhora a confiabilidade de detecção em até 20%.5

Aumenta a disponibilidade dos especialistas

Permite que a equipe se concentre em problemas complexos, utilizando a IA para realizar inspeções de rotina.

Otimiza as decisões de manutenção

Melhora o processo, permitindo que as equipes de manutenção funcionem onde são mais necessárias.

Reduz interrupções

Acelera a análise e priorização para que a manutenção ocorra antes que os reparos sejam necessários.

Melhora o atendimento e a segurança do cliente

Demonstra compromisso com os clientes, reduzindo a frequência de reparos, fechamentos e danos às estradas, propriedades públicas e privadas e ao meio ambiente.

Oferece ROI

Os serviços públicos podem obter até 350% de ROI em um período de três anos.5

Comece hoje mesmo

Para obter mais informações, baixe o artigo técnico: Pipe Sleuth with Optimized Inference on Intel® Processors (Pipe Sleuth com Inferência Otimizada em Processadores Intel®).

Ouça uma discussão em podcast sobre o Pipe Sleuth com Deepak Dinkar, Gerente Sênior de Prática da Wipro, e Emily Hutson, Gerente Sênior de Marketing de Produtos, Grupo de Produtos de IA, Intel Corporation.

Para outras soluções de IA da Wipro, entre em contato com Deepak Dinkar em Deepak.dinkar@wipro.com.

Para consultas relacionadas ao Pipe Sleuth, entre em contato conosco em sales.pipesleuth@wipro.com e Thomas.Kuczynski@dcwater.com.

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