【摘要】 一套AI工作流，既減輕水表抄表工的負(fù)擔(dān)，也保證了普通百姓用水?dāng)?shù)據(jù)的真實(shí)。

咚咚咚，抄水表了。

抄表員挨家挨戶地敲門，登記水表讀數(shù)，看似簡(jiǎn)單的一件事，背后其實(shí)有著不少辛酸故事。

有的住戶的水表安在廚房的爐灶底下，他們得趴伏在地上，一手打著手電筒，一手抹去表盤上的油污，才能看清水表讀數(shù)。有的抄表員不小心記差了讀數(shù)，回頭既要被住戶投訴，還會(huì)收到公司的懲罰。

抄水表是個(gè)技術(shù)活，有沒(méi)有什么辦法既可以減輕抄表工的負(fù)擔(dān)，也能保證普通百姓用水?dāng)?shù)據(jù)的真實(shí)呢?AI或許能給出一個(gè)最佳的答案。

藏在水表里的秘密

雖然家家戶戶都有水表，但很少有人想過(guò)家里的水表是如何工作的。

以傳統(tǒng)的機(jī)械水表為例，它主要依靠水流推動(dòng)表內(nèi)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)測(cè)量用水，所以水龍頭開得越大，水流得越急，葉輪就轉(zhuǎn)得越快，水表讀數(shù)走得就快。

后來(lái)有了智能水表，其中最具代表性的是電磁水表，它的原理是大家熟知的法拉第電磁感定律，通過(guò)在測(cè)量管內(nèi)產(chǎn)生工作磁場(chǎng)，當(dāng)有導(dǎo)電率的水流經(jīng)過(guò)，就能推動(dòng)水表工作，測(cè)水量更加精準(zhǔn)。

這其中，就有著計(jì)控儀表企業(yè)拓安信的身影。2008年，拓安信研發(fā)上市了國(guó)內(nèi)第一臺(tái)電磁水表，很快便陸續(xù)在長(zhǎng)沙、鄭州投入使用，但在使用中他們發(fā)現(xiàn)這種傳感器不適合國(guó)內(nèi)的環(huán)境使用，于是很快又推出第一臺(tái)全不銹鋼電磁水表。

拓安信成立于1996年，是中國(guó)第一臺(tái)電磁水表的誕生企業(yè)，是集ANSO安信電磁水表、電磁流量計(jì)等漏損控制相關(guān)產(chǎn)品和系統(tǒng)軟件的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售、服務(wù)為一體的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。其在東莞擁有30000㎡“安信物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中心”，職能涵蓋硬件研發(fā)制造中心、大流量計(jì)量中心實(shí)驗(yàn)室、漏控實(shí)訓(xùn)基地、大數(shù)據(jù)中心與客戶體驗(yàn)中心。

如今，拓安信為全國(guó)近1000家供水企業(yè)提供了精準(zhǔn)的用水計(jì)量設(shè)備和數(shù)據(jù)保障服務(wù)，他們通過(guò)高精度電磁水表來(lái)提升計(jì)量效率，降低表觀漏損，有效監(jiān)測(cè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，為供水企業(yè)提供信息化的支撐。

也正在這個(gè)過(guò)程中，拓安信發(fā)現(xiàn)這些水務(wù)企業(yè)在運(yùn)營(yíng)效率，尤其是供水可靠性方面遇到不少難題。

自來(lái)水公司的煩惱

拓安信負(fù)責(zé)人強(qiáng)調(diào)，“長(zhǎng)期以來(lái)，自來(lái)水⾏業(yè)抄表工作占用大量人力資源，傳統(tǒng)抄表都是通過(guò)抄表⼈員現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)⾏⽔表的抄讀，⽆法杜絕⼈為錯(cuò)抄、漏抄等現(xiàn)象，⽽抄表質(zhì)量直接決定水司的經(jīng)營(yíng)效益，是自來(lái)水公司能實(shí)現(xiàn)成本回收的關(guān)鍵。”

如今，抄表的人力成本越來(lái)越高，錯(cuò)識(shí)概率也高，再加上水表數(shù)據(jù)出的慢，實(shí)時(shí)效率低，導(dǎo)致漏水告警不及時(shí)，極大地影響了整體的供水管理和決策。

為應(yīng)對(duì)這種挑戰(zhàn)，拓安信決定通過(guò)引入智能化的技術(shù)來(lái)解決傳統(tǒng)⼿⼯抄表的痛點(diǎn)：用AI抄表來(lái)取代人工抄表，降低人力耗費(fèi)和成本，并提高抄表的準(zhǔn)確度。

但是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)水表種類繁多，樣式也不統(tǒng)一，很難開發(fā)出一套能夠適配所有水表的AI算法模型， 如果AI無(wú)法精確識(shí)別水表讀數(shù)，AI抄表并不能解決傳統(tǒng)手工抄表的難題，于是拓安信的開發(fā)團(tuán)隊(duì)準(zhǔn)備尋求外部力量攻克這個(gè)難題。

機(jī)緣巧合中，他們遇到了華為云，在D-Plan AI 生態(tài)伙伴計(jì)劃的支持下，拓安信通過(guò)華為云的AI開發(fā)平臺(tái)ModelArts完成水表識(shí)別模型的定制化和自主訓(xùn)練優(yōu)化，成功實(shí)現(xiàn)了：

定制化開發(fā)智能水表識(shí)別算法模型，達(dá)到水表元素高精度識(shí)別。

定制化開發(fā)水表識(shí)別Workflow，做到多樣式水表智能識(shí)別快速拓展。

ModelArts 是面向開發(fā)者的一站式 AI 平臺(tái)，支持海量數(shù)據(jù)預(yù)處理及交互式智能標(biāo)注、大規(guī)模分布式訓(xùn)練、自動(dòng)化模型生成，及端-邊-云模型按需部署能力，可以讓AI應(yīng)用開發(fā)到商用部署縮短為分鐘級(jí)別。

一套工作流，解決水表模型定制開發(fā)迭代難題

拓安信的研發(fā)人員先是梳理了國(guó)內(nèi)主要⽔司⽔表安裝、使⽤及運(yùn)⾏環(huán)境，并在華為云AI開發(fā)團(tuán)隊(duì)的協(xié)助下，歸類整理了上萬(wàn)張水表照片。

借助華為云的AI開發(fā)平臺(tái)ModelArts，這些被標(biāo)注好的圖片被投喂給AI算法模型，不斷去訓(xùn)練優(yōu)化水表識(shí)別算法。

開發(fā)流程示意圖

在拓安信的AI水表識(shí)別模型開發(fā)中，華為云的AI方案破解了兩個(gè)關(guān)鍵的難題。

1、算法定制，已知數(shù)據(jù)集范圍確保100%識(shí)別精度

首先華為云AI團(tuán)隊(duì)將圖片中需要識(shí)別的要素提取出來(lái)，由于提取的要素存在非正對(duì)等情況，因此需要對(duì)要素進(jìn)行180度旋轉(zhuǎn)矯正，然后再將不同的要素送入不同的識(shí)別算法中進(jìn)行解析。

其中，針對(duì)水表種類繁多的難題，華為云用Transfomer網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的模型來(lái)替換升級(jí)傳統(tǒng)的識(shí)別網(wǎng)絡(luò)算法，用更多的參數(shù)量來(lái)承載學(xué)習(xí)多種水表類型。

同時(shí)，整個(gè)水表照片的識(shí)別要素非常多，AI需要完成水表讀數(shù)識(shí)別、ID識(shí)別、條形碼識(shí)別、二維碼識(shí)別、客戶名稱識(shí)別，再加上有的水表所處的環(huán)境比較惡劣，照片存在反光、遮擋和模糊，導(dǎo)致讀數(shù)下方的二維碼/條形碼識(shí)別率很低。

為此，華為云針對(duì)不同的要素制定了不同的后處理策略，針對(duì)一個(gè)種類只會(huì)出現(xiàn)一個(gè)框的要素，使用了最大聯(lián)調(diào)區(qū)域過(guò)濾去優(yōu)化分割網(wǎng)絡(luò)的精度。并通過(guò)大量的圖像算法，來(lái)優(yōu)化噪點(diǎn)、反光、模糊圖片中二維碼的識(shí)別精度。

2、Workflow定制開發(fā)，使能客戶自主訓(xùn)練，算法可擴(kuò)展復(fù)制

值得注意的是，傳統(tǒng)的 AI 應(yīng)用交付會(huì)直接以實(shí)驗(yàn)迭代結(jié)束后輸出的模型為終點(diǎn)。但他們往往會(huì)忽略一個(gè)問(wèn)題，就是當(dāng)應(yīng)用上線后，隨著時(shí)間的推移，會(huì)出現(xiàn)模型漂移的問(wèn)題，新的數(shù)據(jù)和新的特征在已有的模型上表現(xiàn)會(huì)越來(lái)越差。比如無(wú)法識(shí)別新上市的水表種類。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，華為云為拓安信提供了定制算法Workflow。

ModelArts Workflow是開發(fā)者基于實(shí)際業(yè)務(wù)場(chǎng)景開發(fā)用于部署模型或應(yīng)用的流水線工具。它將數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)集創(chuàng)建、數(shù)據(jù)標(biāo)注、數(shù)據(jù)處理、模型訓(xùn)練、模型管理、模型上線等復(fù)雜的步驟按照業(yè)務(wù)流程封裝成一個(gè)個(gè)節(jié)點(diǎn)。

相較于傳統(tǒng)的一次性模式，Workflow允許用戶只需要關(guān)注數(shù)據(jù)和標(biāo)注本身，無(wú)需任何AI知識(shí)，就可以自行對(duì)模型做迭代，讓模型在將來(lái)各種場(chǎng)景上都具有擴(kuò)展性，解決數(shù)據(jù)漂移問(wèn)題。

Workflow將開發(fā)試驗(yàn)調(diào)測(cè)好的AI開發(fā)過(guò)程固化成一條流水線，拓安信的研發(fā)人員將會(huì)使用這條流水線在持續(xù)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中持續(xù)迭代訓(xùn)練，確保這條流水線生產(chǎn)出來(lái)的模型的AI應(yīng)用始終維持在一個(gè)較好的狀態(tài)。整個(gè)過(guò)程中，他們只需要對(duì)Workflow的輸入數(shù)據(jù)，輸出路徑進(jìn)行配置，即可啟動(dòng)進(jìn)行模型訓(xùn)練。

華為云的AI項(xiàng)目負(fù)責(zé)人表示，“ModelArts將復(fù)雜的流程由自己的算法工程師承擔(dān)，把簡(jiǎn)單的操作留給用戶。當(dāng)已經(jīng)部署上線的服務(wù)精度降低時(shí)，客戶可以根據(jù)把收集到的數(shù)據(jù)重新導(dǎo)入Workflow運(yùn)行，整體運(yùn)行為一次迭代。”

在ModelArts的加持下，拓安信既實(shí)現(xiàn)了水表照片的快速標(biāo)注和訓(xùn)練，也實(shí)現(xiàn)了算法模型的自主訓(xùn)練優(yōu)化，水表識(shí)別算法模型得以擴(kuò)展迭代復(fù)用，應(yīng)用于各種新樣式水表，降低了開發(fā)門檻和成本。

如今，這套AI方案可以幫助拓安信精確識(shí)別讀取水表照片中的讀數(shù)，再搭配他們的外業(yè)APP智能抄表系統(tǒng)，傳統(tǒng)的⼈⼯抄表模式成功升級(jí)為AI抄表。

AI抄水表，推動(dòng)水務(wù)智能化

對(duì)于拓安信來(lái)說(shuō)，智能水表識(shí)別模型的定制開發(fā)和可迭代，讓他們用AI完成了降本增效的目標(biāo)，成功實(shí)現(xiàn)了水務(wù)AI的轉(zhuǎn)型。

節(jié)省千萬(wàn)人力成本

查水表不再完全依賴人工，尤其是水表一般都安裝在隱蔽的位置，單依賴人眼往往很難看清楚，通過(guò)拍照智能識(shí)別可以替代人眼識(shí)別，從人工抄表到AI抄表，拓安信幫助行業(yè)節(jié)約千萬(wàn)級(jí)人力成本。

管理效率提升30%

AI識(shí)別水表數(shù)據(jù)都會(huì)自動(dòng)化錄入，備份，將從前的一錄一矯的工作流程優(yōu)化為矯正為主，管理效率得到30%的提升，實(shí)現(xiàn)水務(wù)水表數(shù)據(jù)管理自動(dòng)化，保證了水表數(shù)據(jù)的管理和審核。

保障客戶數(shù)據(jù)安全

由ModelArts開發(fā)的AI模型支持一站式部署到本地化或者私有化場(chǎng)景中，極大地提高了水務(wù)公司的模型應(yīng)用性能和數(shù)據(jù)安全。

水是萬(wàn)物之源，隨著人口的增長(zhǎng)，人們對(duì)水的消耗不斷擴(kuò)大，人均可用淡水資源持續(xù)下降。而水資源的管理會(huì)影響到經(jīng)濟(jì)的各個(gè)方面，特別是健康、糧食生產(chǎn)安全、民用給水和衛(wèi)生設(shè)施、能源、工業(yè)和環(huán)境可持續(xù)性這些方面。

科學(xué)用水、智慧用水迫在眉睫。

AI記錄水表讀數(shù)，看似只是一個(gè)不起眼的變化，背后節(jié)省的是巨大的經(jīng)濟(jì)成本。而且因?yàn)樗�可以讓�?#12116;計(jì)量更加精準(zhǔn)，讓數(shù)據(jù)采集更便捷，保證用水?dāng)?shù)據(jù)的真實(shí)性，便能為供⽔企業(yè)的安全供⽔、效益提升及漏損控制提供科學(xué)數(shù)據(jù)參考，推動(dòng)水務(wù)行業(yè)全面智能化。

近年來(lái)，我國(guó)也相繼出臺(tái)一系列政策支持智慧水務(wù)行業(yè)的發(fā)展。據(jù)《智慧⽔務(wù)⾏業(yè)深度報(bào)告》測(cè)算，我國(guó)智慧⽔務(wù)⾏業(yè)空間在3000億元以上。在⼤數(shù)據(jù)、5G、⼈⼯智能等技術(shù)的加持下，我國(guó)的水務(wù)行業(yè)向真正的智慧化、智能化運(yùn)營(yíng)管理轉(zhuǎn)變。

這也是拓安信一直以來(lái)在堅(jiān)持的事情，在華為云的幫助下，他們不斷加深技術(shù)護(hù)城河，在智慧水務(wù)行業(yè)始終保持領(lǐng)先地位。未來(lái)，面對(duì)智慧水務(wù)巨大的藍(lán)海市場(chǎng)，拓安信將繼續(xù)深耕供水行業(yè)，并結(jié)合華為云AI團(tuán)隊(duì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為⾏業(yè)帶來(lái)新的技術(shù)突破和智慧應(yīng)⽤，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的增⻓，“成就每一滴水”。