AI加身，特種機器人守護城市“地下生命線”

       在陰暗潮濕的污水管道中向前爬行的500多米，是電影《肖申克的救贖》中男主通向自由的距離。而定期檢查城市地下管道，是保障供排水、供熱、供氣，守護城市可持續(xù)發(fā)展的必經之路。幸運的是，與傳統(tǒng)人力手段不同，如今有了特種機器人來完成這一大量重復勞動，還有了AI智能算法幫助快速分析。

　　2018年，中科院深圳先進院與

　　深圳博銘維技術股份有限公司聯(lián)手

　　成立國內首個城市管網大數據AI聯(lián)合實驗室

　　一起向守護城市“地下生命線”發(fā)起了挑戰(zhàn)

　　近日，讀創(chuàng)/深圳商報記者

　　分別采訪了雙方科研人員

　　管線衛(wèi)士，快速診斷城市“暗病”

　　在博銘維位于深圳龍華的辦公區(qū)內，走進大廳就能看到形狀各異、大小不一的各種機器人，它們是城市管道檢測的“鋼鐵衛(wèi)士”。

　　“針對不同應用場景，我們分別研發(fā)了相應的機器人，比如高清無線潛望鏡，解決了大井深管道通信質量差的問題；管網檢測全地形機器人，采用螺旋推進設計，能應對高水位、高淤積管道的檢測；管中地質雷達機器人，則能快速獲取信息，探測排水管道周邊病害?！辈┿懢S研發(fā)總監(jiān)謝飛告訴記者。

　　為什么管道檢測如此重要？

　　博銘維副總經理陳增兵以供排水管道舉例

　　“統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，不少城市里出現(xiàn)的地面塌陷，導火索就是供排水管道破損，造成周圍的水土流失，形成空洞，繼而引發(fā)塌陷?！彼f，“如果將城市看作一個人，我們行業(yè)就是搭建管網‘醫(yī)院’，找出人體中的暗病，守護人民生命健康。”

　　事實上，不止“診斷”，博銘維正在探索一條集機器人創(chuàng)新研發(fā)、柔性生產制造、管網檢測維護與修復以及數字化治理的全流程解決方案。

　　其中，來自深圳先進院的AI算法，為行業(yè)注入了全新活力。

　　AI加身，透過現(xiàn)象看本質問題

　　對深圳先進院先進計算與數字工程研究所副研究員王亞立來說，開發(fā)管線AI算法，既是發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，又是全新挑戰(zhàn)。

　　“隨著特種機器人在管線領域的廣泛應用，產生的視頻數據量也不斷增加，單純依靠人工，不僅效率較低，還有可能產生漏判、誤判的情況。因此，AI的入局是必然?！彼嬖V記者。

　　利用深度學習來解決計算機視覺問題

　　王亞立團隊在業(yè)內已經有了相當的積累

　　而管線算法卻與此前的應用有些不同

　　“第一是由特種機器人拍攝的管道實況視頻，時長普遍在半小時以上，分析難度大大提升；第二是在光線不足、結構復雜的特殊環(huán)境下，如何教會AI正確判斷管線存在的問題，比如準確區(qū)分錯口和脫節(jié)?！蓖鮼喠⒏嬖V記者。

　　為此，團隊為博銘維量身打造了一個“基于不完全監(jiān)督多任務學習的管網視頻異常分析模型?！?/p>

　　據王亞立介紹，這個模型的創(chuàng)新點包括弱監(jiān)督定位、時空注意力和多任務學習。

　　Gator-S1管網檢測全地形機器人

　　“拿到視頻后，AI會通過多任務處理，漸進式判斷管道缺陷。例如，AI通過視頻前后幀關聯(lián)，分析當前幀是管道里還是管道外、是不是有異常、異常是什么類型的缺陷、缺陷等級如何、缺陷在哪個時鐘位置，從而實現(xiàn)管道異常的自動精準篩查?！蓖鮼喠⒄f。

　　據悉，目前團隊已積累了超過一萬條來自真實世界的城市管道視頻。通過這一算法，原來需要5個人進行的工作，現(xiàn)在1個人就可以完成，準確率達到90%以上。

　　優(yōu)勢互補，為行業(yè)帶來全新想象

　　2018年，深圳先進院與博銘維的聯(lián)合實驗室正式成立。幾年來，兩個團隊開展定期會議和年度總結已成了一種傳統(tǒng)，雙方一起建的“城市管網聯(lián)合實驗室”微信群，成員更在不斷增加。

　　“合作中，雙方各自的優(yōu)勢都很突出，我們團隊在算法上有很好的積累，而博銘維不僅能提供大量管線視頻數據，更是管網行業(yè)專家，對于我們算法模型的打造提供了專業(yè)知識方面的意見?！蓖鮼喠⒄f。

　　談及AI對行業(yè)帶來的改變，謝飛則認為，遠不止于提高效率和安全性?！按饲暗墓芫W檢測評估是一門經驗技術，相同的檢測視頻，不同的人評估的結果可能不一樣。借助AI，可以建立一種統(tǒng)一的評價標準，讓行業(yè)的發(fā)展進一步走向規(guī)范化?！彼硎?。

　　Dolphin-M2管網檢測機器人

　　以實力鑄科技。就在不久前，由聯(lián)合實驗室打造的“面向復雜場景的排水管網智能檢測技術及裝置”，獲得了2022年度“機械工業(yè)科學技術獎”。這是國內機械行業(yè)唯一由國家批準的面向全國機械行業(yè)的綜合性獎項，也是機械工業(yè)領域最高的行業(yè)科學技術獎。

　　目前，聯(lián)合實驗室成果已在全國多個城市應用落地，博銘維的特種機器人也成功進軍海外，進一步擴大了業(yè)務范圍。