由新加坡南洋理工大学(NTU新加坡)的科学家开发的由人工智能(AI)算法提供动力的传感器网络可以实时准确地检测到燃气管道网络中的燃气泄漏和多余的渗水。
该算法已在新加坡的天然气管道网络上进行了成功的现场试验，已获得专利，并被拆分为一家名为Vigti的初创公司，该公司目前正在将该技术商业化。它最近从自流资本(Artesian Capital)和香港Brinc筹集了早期启动资金。
NTU初创企业由大学的EcoLabs能源创新中心孵化，该中心于2019年4月启动，是一个国家中心，旨在帮助中小型企业(SME)和初创企业在能源领域进行创新，发展和蓬勃发展。
可检测气体泄漏，破裂煤气管道智能预警系统实时一直是公用事业行业中的长期目标，作为检查管道目前行业最好的做法是让工人定期进行人工监控。
由于气体量和压力差会在管网中急剧波动，虽然可以通过常规传感器轻松检测到大泄漏，但小泄漏却很难检测到。
2014年，新加坡能源市场管理局(EMA)向由当时的电气与电子工程学院副教授Justin Dauwels博士领导的NTU研究人员提供了一笔赠款，用于开发用于低压管道网络的异常识别软件。
从2015年开始的四年中，NTU研究人员在六个月的时间里，在新加坡本地城市燃气网络的某些部分开发，部署并测试了他们的AI解决方案，这被证明可以成功检测到所有测试过的异常类型。
Dauwels博士补充说：“我们已经设计了新颖的AI算法，并在大量现场数据上进行了训练，以识别异常情况，例如泄漏，爆裂和进水，这可以帮助能源公司更好地管理其管道网络。” Vigti的AI顾问。
在成功的现场试验之后，由EMA资助的项目于2019年结束，随后成立了Vigti，以继续开发创新并将其推向全球市场。
Vigti首席执行官Ishaan Gupta先生说：“我们的目标是通过我们的早期检测系统，将全球天然气供应链中的甲烷排放量降至最低，从而帮助公司在保护生命的同时节省成本。我们的使命是创造一个安全，聪明和可持续的世界，一次只有一条管道。”
NTU(ERIAN)能源研究所执行董事，EcoLabs理事会成员Subodh Mhaisalkar教授表示，Vigti的技术是NTU从实验室到市场创新的一个典范。
“随着世界各地基础设施的老化和天然气泄漏的增加，Vigti的解决方案非常适合解决全球性问题，从而减少了影响气候变化并对社区福祉构成潜在威胁的气体排放和泄漏。在NTU EcoLabs，我们汇集了Vigti的专业知识和资金，这使该技术能够进行试点规模的测试，从而为实际的市场采用铺平了道路。”
传统传感器与基于AI的算法
在典型的燃气网络中，在调节器点处安装了传感器，这些传感器可以检测网络中的主要波动并计算未燃气体(UFG)损失，小的泄漏和裂缝可以逃脱注意，因此必须手动检测。
使用常规的基于阈值的方法，仅当由于泄漏引起的压力降高于正常运行期间网络的压力变化时，才能检测到泄漏。如果低于压力变化，则除非手动检查管道，否则很难检测到泄漏。
据估计，全球主要公司的所有小泄漏的累计损失占天然气总消耗量的1.5%至3%。
截至2019年，全球天然气总消费量估计为3.9万亿立方米，因此，即使减少1%，也将意味着全球约390亿立方米(2017年新加坡天然气总消费量的10倍)。
利用机器学习和AI
为了解决这些问题，NTU团队进行了各种计算模拟，以了解城市天然气配送网络中的泄漏和进水现象。
部署了可以测量压力，流量，温度和振动的各种传感器，并分析了与网络管道异常相关的结果信号。这个过程为每个异常在传感器数据中建立了唯一的“签名”。
然后，团队使用机器学习和AI，开发了一种软件算法，该算法通过在常规监控的传感器数据中匹配这些独特的特征，对异常检测极为敏感。
在现场试验期间，在立管，服务线和干线的三个不同位置总共部署了16个压力传感器和4个各种类型的流量传感器。然后在每个位置分析数据，并在这些位置进行泄漏和进水测试。
在项目结束时，进行了一项测试来确定NTU AI的有效性，该测试包括13种不同的异常测试。该算法成功地将所有13个泄漏点以及最近的传感器位置和泄漏持续时间识别为泄漏点。