AI 驅動的資料洞察如何幫助改善植被管理

藉助更準確的預測功能，改善您的植被管理策略

對許多組織而言，植被管理 (VM) 是非燃料相關營運成本中的最大支出項目。為了優先處理植被管理工作，組織需要從多個來源擷取並整合資料，包括影像、工作管理系統資料、法規要求、天氣資訊、風險模型以及地理空間資料等。接著，他們需要運用這些資料，建立並整合其資產網路和周遭植被的精確 3D 模型，以準確規劃並預測兩者間的距離。公用事業可以運用地形調查和分析資料 (例如植物健康指數)，最佳化其植被維護資源、預算和工作流程。

使用先進的影像處理技術降低成本，並改善植被管理策略

在植被管理計劃中，評估樹冠高度 (更廣義地說，評估任何一種植被的高度) 是光偵測和測距 (LiDAR) 以及攝影測量最廣為人知的應用之一。這兩種技術通常會相互搭配使用，並仰賴先進的分類和篩選演算法，準確推導出植被的高度和狀況。公用事業公司可以使用這些技術，識別結構不穩定的樹木，分析可能影響配線和開關設備元件的藤蔓，並管理可能吸引野生動物靠近關鍵設備的植被。

以下架構展示了我們如何搭配使用 Oracle Modern Data Platform、先進的機器學習/人工智慧技術以及 NVIDIA GPU，不但能推導出植被的二維圖像，還能加入第三維度，以提供更精確的細節。這些細節讓我們能夠更準確地確認樹木的類型、生長情況，以及與基礎設施的距離等詳情。

這張圖片展示了如何使用 Oracle 能源和水資源資料平台，支援植被管理使用案例。此平台包含下列五大支柱：

1. 1. 資料來源、探索
2. 2. 擷取、轉換
3. 3. 持續、策劃、建立
4. 4. 分析、學習、預測
5. 5. 測量、行動

「資料來源」、「探索」支柱包含三種資料類別。

1. 1. 第一方資料包括資產中繼資料、GIS 資料、LiDAR 影像和衛星影像。
2. 2. 應用程式包括停機和維護管理系統。
3. 3. 第三方資料包括天氣來源資料。

「擷取、轉換」支柱包含兩項功能。

1. 1. 使用 Oracle Integration Cloud、Spatial Studio、OCI Data Integration 和 Data Studio 進行批量擷取。
2. 2. 使用 OCI GoldenGate 和 Oracle Data Integrator 變更資料擷取。

這兩項功能會單向連結至「持續、策劃、建立」支柱內的服務資料存放區和雲端儲存空間。

「持續、策劃、建立」支柱由四個功能組成。

1. 1. 服務資料存放區使用 Autonomous Data Warehouse。
2. 2. 雲端儲存空間使用 OCI 物件儲存。
3. 3. 使用 OCI Data Integration、Functions 和 Data Flow 進行批量處理。
4. 4. 使用 OCI Data Catalog 進行管控。

這些功能會在支柱內連接。雲端儲存空間會單向連線至服務資料存放區，同時也會雙向連線至批量處理。

中繼資料行會從服務資料儲存區和雲端儲存空間，單向連接至管控功能。

這兩項功能會連線至「分析、學習、預測」支柱：服務資料存放區和雲端儲存空間會單向連線至分析和視覺化功能、低程式碼 AppDev、預測、學習及 AI 服務。

「分析、學習、預測」支柱包含六個功能。

1. 1. 使用 Spatial Studio、Oracle Analytics Cloud 和 ISV 進行分析和視覺化。
2. 2. 資料產品與 API 使用 OCI API Gateway、Oracle Integration Cloud 和 OCI Functions。
3. 3. 低程式碼 AppDev 使用 APEX 和 Oracle Visual Builder。
4. 4. 預測功能使用 OCI Data Science 和 Oracle Machine Learning 服務。
5. 5. 學習功能使用 OCI Data Science 和 Oracle Machine Learning Notebooks。
6. 6. 人工智慧服務使用 OCI Vision、OCI Language 以及第三方服務。

資料產品與 API 功能會單向連線至預測功能。

服務資料存放區和物件儲存空間會向 OCI Data Catalog 提供中繼資料。

「測量、行動」支柱會記錄資料分析如何應用於支援植被管理交付模型，並監控其成效。這些應用可分為兩組：

1. 1. 第一組「人員和合作夥伴」包括植被管理團隊、系統可靠性團隊，以及營運和維護團隊。
2. 2. 第二組「應用程式」包括 Oracle Field Service、Oracle Utilities Work and Asset Management、企業資產管理、工作管理系統和現場服務管理。

三大核心支柱 (「擷取、轉換」；「持續、策劃、建立」；以及「分析、學習、預測」) 皆由基礎架構、網路、安全性和 IAM 支援。

植被管理邏輯架構

公用事業可使用兩種主要方式將資料注入架構中，以有效制定植被管理策略。

• 我們將使用批量擷取功能，從無法支援串流功能的系統 (例如舊有的監控和資料擷取 (SCADA) 系統或維護管理系統) 匯入資料。在這個使用案例中，我們依照不同的時間間隔，分別擷取高解析度影像、天氣資料、GPS 資料、維護和停機管理系統資料。我們將使用 Oracle Integration Cloud，將這些資料集載入 Oracle Cloud Infrastructure (OCI) Object Storage 或直接載入 Oracle Autonomous Data Warehouse (ADW) 。我們也將擷取相關基礎設施和周遭植被的 LiDAR 和其他影像，並將它們載入 OCI Object Storage (通常是透過 API 或 OCI 命令行介面)。
• 此外，我們將使用 Oracle Cloud Infrastructure GoldenGate，透過變更資料擷取從營運系統 (如停機系統、維護管理系統和資源規劃系統) 擷取資料。

資料持續性與處理建立在三個元件上。

• 從所有來源擷取的原始資料會儲存在雲端儲存空間中。我們一開始會使用 OCI Vision 或第三方選項，直接標記或註釋影像。在標註過程中，各影像區域將依照植被類型、輸電線、配電線、電線桿等進行分類。在此使用案例中，我們搭配使用 OCI Data Science 以及 NVIDIA 平台和資源庫來提供三維影像。接著，我們將使用 OCI Data Integration 或 OCI Data Flow 進行批量處理，以根據需求整合、策劃或強化收集到的資料。OCI Data Integration 是建構並維護資料管道的所在位置。OCI Data Integration 隨附提供了各種資料資產 (資料庫、應用程式、物件儲存、REST API 等) 的廣泛連接器，但仍可能無法滿足您的所有需求。發生這種情況時，您可以建構 OCI Data Flow 應用程式，以利用透過 Spark 提供的所有連接器。在這個例子中，我們整合了影像處理結果、GPS 資料、歷來停機和維護資料，以建立模型來識別需要關注的實體資產位置，做為植被管理解決方案的一環。
• 我們現已建立經過處理的資料集，這些資料集已準備好以最佳關聯形式持續保存於 ADW 提供的服務資料存放區中，以提高策劃與查詢效能。如此一來，我們就能以視覺化方式呈現模型預測結果。我們甚至可以使用內建的空間功能，視覺化呈現可能需要立即關注的熱點。

分析、學習和預測功能得力於三種技術。

• 分析和視覺化服務 (如 Oracle Analytics Cloud、Spatial Studio 和 Oracle APEX) 可提供互動式儀表板，用來視覺化呈現影像資訊，並預測植被未來對特定輸電或配電資產的影響。這些服務提供：
  • 描述性分析，可透過長條圖和圖表說明目前的植被生長和侵入率，以協助識別需要立即維護的區域
  • 預測性分析可預測植被未來的生長和侵入率，並識別趨勢，以規劃並確認長期維護需求，並評估各種可能結果的概率
  • 指導性分析可建議合適的行動，以協助改善策略性植被管理決策
• 除了進階分析工具外，我們還使用 OCI Data Science 開發、訓練並部署機器學習模型。這些模型會使用人工智慧分析大量的 LiDAR 影像資料，以生成三維圖像，讓我們能夠精確瞭解植被與關鍵基礎設施之間的距離。有了這些精確測量功能，結合監管要求、天氣資料、維護計劃和其他關鍵資料，公用事業就能以最有效率且最具成本效益的方式，持續安排工作優先順序，並配置必要的人力資源。訓練好這些模型之後，您就可以根據使用者的偏好，以數種方式部署這些模型。您可以使用 OCI Data Science 平台或資料庫內 Oracle Machine Learning Services REST API，透過 REST 端點叫用這些模型。此外，使用者還可以將這些模型封裝為 Open Neural Network Exchange (ONNX) 格式，並將它們部署為應用程式的一部分。
• 您可以使用 OCI 資料目錄搭配其他服務，為我們精心策劃、經過測試的高品質資料和模型套用管控規則和原則，並在資料網格架構內將其顯示為「資料產品」(API)，以便在整個組織內散布。

使用 Oracle Modern Data Platform 改善您的植被管理策略

無論何種情況，高效及時的資產管理都至關重要，特別是當資產中的電力線路可能因植被過度生長而引發火災或停電時。對美國的電力公用事業來說，植被管理是金額最高的預防性維護支出，許多大型公用事業公司每年為此支出超過 1 億美元。然而，對於確保公用事業的系統可靠性和停電管理成效而言，植被管理無疑也是最大功臣。您可以使用 Oracle Modern Data Platform 收集基礎設施及其周邊植被的詳盡資料，並藉助這些資料改善您的植被管理策略和成果，具體做法如下：

• 減少植被對電力線路的侵害
• 驗證預期的植被生長率
• 提高植被規劃與監控成效
• 減少因停電造成的收益損失
• 減少年度植被管理預算
• 提高客戶滿意度和員工安全性