随着全球諸多領先水司開始逐步普及智能水表及傳感器在管網中的安裝，兩家名爲Utilis和Satelytics的公司卻開始另辟蹊徑，探尋采用衛星影(yǐng)像分(fēn)析的技術(shù)來(lái)解決管網漏損問(wèn)題。這個全新的視角是否将爲水司在智慧水務方案上拓寬思路(lù)？還(hái)是僅僅是未來(lái)巨大(dà)飛越的一聲開始的号角？
總部位于以色列的Utilis公司是世界上利用衛星影(yǐng)像技術(shù)進行漏損檢測的第一批推行者之一，僅2017年(nián)一年(nián)，該公司就(jiù)通過這一技術(shù)成功檢測了5000次管道洩漏。Utilis成立于2013年(nián)，其自(zì)主研發的衛星圖像漏損檢測技術(shù)已獲得(de)專利，可(kě)以對地下以及自(zì)來(lái)水供應系統中的洩漏點進行檢測，從(cóng)而服務于城(chéng)市供水系統，讓漏損隐患得(de)到及時的處理(lǐ)。
Utilis通過衛星拍(pāi)攝影(yǐng)像照(zhào)片，使發出的電磁波穿透地球表面并被濕地等導電材料所反射，然後通過測量反射波來(lái)根據反射能量生(shēng)成圖像（如(rú)下圖所示）。在對圖像進行分(fēn)析後，Utilis爲其客戶提供網絡版的地圖，将漏損位置定位至20米的半徑範圍内。
“自(zì)來(lái)水與其他(tā)類型的水具有不同的特征。因爲自(zì)來(lái)水是經過處理(lǐ)的，它的含鹽量與其他(tā)水不同。” Utilis首席技術(shù)官Lauren Guy解釋說(shuō)。而自(zì)來(lái)水獨特的水質特征則可(kě)以通過算法來(lái)識别。“我們可(kě)以分(fēn)辨不同類型的水之間的差異，并判斷它是否是自(zì)來(lái)水。如(rú)果發現自(zì)來(lái)水在地下，而不是在管道中，那麽就(jiù)表示這一位置發生(shēng)洩漏。”據悉，Utilis的衛星圖像檢測技術(shù)可(kě)以檢測到微小至0.1L /分(fēn)鍾的洩漏點，且每幅衛星影(yǐng)像覆蓋範圍高達3500平方公裡(lǐ)。
2017年(nián)8月，Utilis在德國(guó)Albstadt市進行了一項試點，其分(fēn)析數據有效地幫助該市在21天内發現了106處洩漏事(shì)故、并降低産銷差，爲Albstadt市每年(nián)節省110萬美元的供水成本。
而在使用衛星圖像進行漏損分(fēn)析時，使用輻射校(xiào)正對背景值進行去(qù)除非常重要。“由于微波接近無線電頻率。城(chéng)市中的手機(jī)和無線電塔等設備均會對衛星圖像進行幹擾。” Guy告訴GWI，“事(shì)實上我們算法最大(dà)的優勢不在于能定位到自(zì)來(lái)水的漏損，而是能夠從(cóng)圖像中對噪音等背景進行有效的扣除。”
Utilis所提供服務的頻率是每月一次或每兩年(nián)一次，目前已被英國(guó)、德國(guó)、羅馬尼亞和南(nán)非等地區的部分(fēn)水司所采用。盡管這一技術(shù)中數據的采集頻率受到來(lái)自(zì)公司競争對手的質疑，但(dàn)Guy解釋道，“大(dà)量的常規數據并不會使客戶真正受益，如(rú)何獲取有價值的數據才是我們努力的目标。往往，在一張衛星圖像中所檢測到的洩漏數量，往往可(kě)以超過水司在一個月内所發現的洩漏總數。”
然而，此類地理(lǐ)空間圖像分(fēn)析技術(shù)不僅僅可(kě)以用于管道漏損的檢測，在美國(guó)，位于俄亥俄州托萊多的Satelytics公司則通過衛星和無人(rén)機(jī)等技術(shù)，對所采集的數據進行分(fēn)析對流域水質情況進行監測。Satelytics公司總裁兼首席執行官Sean Donegan向GWI解釋道：“這兩種應用領域（管道監測和水質監測）其實有共通之處，就(jiù)是他(tā)們都(dōu)輸出超光(guāng)譜或多光(guāng)譜數據。” 該公司爲水和污水處理(lǐ)等行業提供技術(shù)服務，如(rú)在密爾沃基大(dà)區污水管理(lǐ)局與威立雅合作(zuò)建立的綠色基礎設施建設項目中，Satelytics公司采用兩個月拍(pāi)攝一次的衛星圖像對植被的健康狀況進行監測，以在植被遭到破壞或發生(shēng)腐爛時發出警報。
與Utilis不同，比起微波、Satelytics所測量的更多的是紅(hóng)外特征信号。Donegan告訴GWI：“我們對圖像中的每一幀進行分(fēn)析——它是土(tǔ)地還(hái)是水體(tǐ)。通過分(fēn)析，我們不僅可(kě)以告訴你(nǐ)水中發生(shēng)了什麽，我們也能告訴你(nǐ)這一水體(tǐ)的組成成分(fēn)。” Satelytics公司所提取的數據可(kě)用于監測整個集水區的水質，幫助地方水司履行環境類的相(xiàng)關法規、并提醒他(tā)們預防潛在的問(wèn)題。
德國(guó)的工(gōng)程設計(jì)咨詢公司博萊克·威奇(Black & Veatch)是Satelytics公司的合作(zuò)夥伴之一，其水資源部門(mén)總監Jim Schlaman表示，“衛星圖像分(fēn)析技術(shù)的最大(dà)優點在于能夠對自(zì)然水體(tǐ)和流域系統在空間上有更完整的解讀(dú)。比方說(shuō)，你(nǐ)可(kě)以對整個流域的圖像進行分(fēn)析，找出未來(lái)可(kě)能導緻藻華爆發的高含磷位置。而過去(qù)，我們不得(de)不派專員(yuán)進入現場對水體(tǐ)和周邊土(tǔ)地進行采樣和分(fēn)析，才能對這些數據有所了解。”
Satelytic公司的衛星圖像技術(shù)采用的是基于雲端的機(jī)器學習算法。Donegan告訴GWI：“快(kuài)速開發和改進算法的能力是Satelytic的核心競争優勢。每種算法需要大(dà)約三到四個月才能開發出來(lái)。 Satelytics目前有25種算法，未來(lái)我們計(jì)劃将算法增加至33種，如(rú)用于檢測汞和大(dà)腸杆菌含量的算法等。”
盡管衛星技術(shù)可(kě)顯著提高水司在漏損檢測方面的工(gōng)作(zuò)效率，且不需要對設備進行前期投資，但(dàn)這項技術(shù)也存在兩方面的問(wèn)題有待繼續改良。首先，Utilis處理(lǐ)衛星圖像需要大(dà)約兩周的時間，這一處理(lǐ)時間根本無法适用于緊急狀況。另一方面，漏損點的位置需要依靠聲學的方法手動進行縮小。“進一步縮小可(kě)疑位置、減少錯誤信息是我們研發團隊現階段的最大(dà)挑戰。” Guy同時告訴GWI，Utilis未來(lái)計(jì)劃将這一技術(shù)進一步應用于廢水處理(lǐ)領域。
而在Utilis和Satelytics公司專注于改進算法的同時，随着衛星硬件(jiàn)技術(shù)發展地更加先進、使用成本逐步降低，未來(lái)基于衛星的分(fēn)析技術(shù)可(kě)能将更加普及。Schlaman說(shuō)： “我認爲未來(lái)十年(nián)内，由于技術(shù)成本的下降，采用衛星技術(shù)的價格将會降低很多。”
此外，從(cóng)未來(lái)的發展戰略來(lái)看(kàn)，衛星圖像分(fēn)析技術(shù)公司也計(jì)劃和其他(tā)的針對性漏損定位技術(shù)相(xiàng)合作(zuò)，各取所長。Utilis目前正在與西班牙專業從(cóng)事(shì)漏損檢測的技術(shù)公司Aganova合作(zuò)，Aganova的Nautilus解決方案可(kě)以準确識别直徑範圍在250至1600毫米的大(dà)尺寸管道内部的洩漏情況。
