O papel da visão computacional nas tarefas de manutenção urbana

Há muito trabalho envolvido na manutenção de uma cidade, mas a maioria destas tarefas passa despercebida. Por exemplo, à noite, as equipas de manutenção trabalham na reparação de estradas, na limpeza de resíduos, na verificação de luzes e na garantia de que a cidade permanece segura e funcional.

Estradas desgastadas, ralos entupidos e candeeiros de rua partidos podem parecer inicialmente pequenos. Mas, se não forem verificados, podem rapidamente transformar-se em problemas maiores. Estas tarefas de manutenção de rotina são importantes para a segurança pública. No entanto, com o crescimento das populações e a limitação do pessoal municipal, os métodos de manutenção tradicionais podem ter dificuldades em acompanhar o ritmo.

A visão computacional, um ramo da IA que se concentra no processamento e compreensão de dados visuais, oferece uma abordagem mais rápida e eficiente à manutenção quotidiana em cidades inteligentes. Ao analisar feeds de vídeo ou imagens aéreas, as soluções de IA de visão podem detect e track automaticamente os problemas, reduzindo a carga sobre as equipas manuais.

Utilizando modelos avançados de visão por computador, como o Ultralytics YOLO11as cidades podem facilmente executar tarefas como a identificação de resíduos, buracos ou ramos caídos. As tarefas de IA de visão, como a deteção de objectos e a segmentação de instâncias, podem ajudar as equipas de manutenção a responder rapidamente e a manter os espaços públicos arrumados, limpos e seguros.

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Neste artigo, exploraremos como a visão computacional apoia a manutenção urbana, algumas aplicações comuns e os benefícios que oferece. Vamos começar!

Uma visão geral da visão computacional na manutenção da cidade

As autoridades urbanas estão a utilizar tecnologias como a visão por computador para melhor compreender e gerir as infra-estruturas urbanas. Os dados visuais são recolhidos através de drones, câmaras e sensores e, em seguida, processados utilizando modelos de visão computacional como o YOLO11 para obter informações rápidas e precisas. 

Por exemplo, nas cidades inteligentes, a visão computacional está a ser utilizada para detect automaticamente graffiti através de imagens aéreas e câmaras ao nível da rua, ajudando as equipas da cidade a limpá-los rapidamente e a manter os espaços públicos acolhedores

Aqui está um vislumbre de algumas das principais tarefas de visão computacional que habilitam os sistemas de cidades inteligentes:

• Deteção de objectos: Os modelos de visão por computador, como o YOLO11 , podem identificar e localizar objectos específicos numa imagem ou num vídeo. Na manutenção urbana, isto ajuda as equipas a detect objectos como cones de trânsito, caixotes do lixo ou sinais de trânsito partidos que possam necessitar de atenção.

• Classificação de imagens: Atribui um rótulo a uma imagem inteira com base em sua aparência. Por exemplo, fotos aéreas de estradas podem ser classificadas como limpas, rachadas ou inundadas, ajudando as equipes a classificar e responder a diferentes cenários de forma mais eficiente.

• Rastreio de objectos: O rastreio é utilizado para track objectos em movimento através de fotogramas de vídeo para seguir os seus percursos. Nas cidades, ajuda a monitorizar os veículos e os peões, melhorando a gestão do tráfego e a segurança.

• Segmentação de instâncias: Esta técnica separa instâncias individuais do mesmo objeto. Em ambientes urbanos, pode ser usada para distinguir entre vários postes de luz, árvores ou veículos estacionados para melhor rastreamento e manutenção.

Visão computacional em aplicações de manutenção urbana

Agora que temos uma ideia melhor de como a visão computacional auxilia na manutenção de centros urbanos, vamos explorar algumas de suas aplicações no mundo real.

Inspeção inteligente de infraestrutura com IA

A manutenção de drenos subterrâneos é um trabalho desafiador, mas essencial, porque os danos podem levar a sérios problemas de saúde ou ambientais. A visão computacional está agora sendo usada para tornar essas inspeções mais seguras e eficientes. Drones com câmeras, sensores e sistemas de Detecção de Luz e Alcance (LiDAR) são usados para verificar túneis e coletar dados em tempo real sobre coisas como níveis de gás, temperatura e danos.

Em Michigan, EUA, o Condado de Macomb é um ótimo exemplo de como a tecnologia está a melhorar as inspeções subterrâneas. Após um colapso de um pipeline em 2016, o condado começou a afastar-se das verificações manuais e começou a usar sistemas automatizados. 

Atualmente, eles usam drones, como o Elios 3 e o Asio X, para explorar túneis subterrâneos com segurança. Os drones coletam dados de vídeo e de sensores, que são então analisados com visão computacional para identificar quaisquer problemas estruturais. Desde que mudou para essa abordagem, o município reduziu os custos de inspeção em quase 40% e tornou o trabalho muito mais seguro para suas equipes.

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Visão computacional para obras rodoviárias públicas

Da mesma forma, manter as estradas e gerenciar o tráfego é fundamental para manter uma cidade funcionando sem problemas. As estradas podem se desgastar com o tempo devido ao tráfego intenso e ao clima, levando a rachaduras, buracos e placas danificadas. 

Para resolver isso, muitas cidades estão agora usando drones e câmeras montadas em veículos, alimentadas por visão computacional, para monitorar as condições das estradas e o tráfego em tempo real. Essa tecnologia ajuda a identificar problemas precocemente, melhorar a segurança, reduzir o congestionamento e realizar reparos de forma mais rápida e precisa.

É exatamente por isso que a cidade de Ahmedabad, na Índia, está a equipar os veículos municipais com câmaras de bordo alimentadas por IA que analisam as estradas em tempo real. Estas câmaras detect buracos, fissuras e desgaste da superfície, capturando imagens e marcando geograficamente os danos. Os dados recolhidos são enviados para um centro de controlo, onde os funcionários geram relatórios e mapas de calor para dar prioridade às reparações, ajudando a acelerar a manutenção das estradas.

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Monitoramento de espaços verdes em cidades com visão computacional

À medida que a população humana aumenta, as cidades expandem-se e, à medida que as cidades se expandem, os espaços verdes diminuem. Infelizmente, isto pode ter um impacto negativo na qualidade do ar, na temperatura e na vida selvagem. As árvores ajudam a absorver os gases de carbono, a arrefecer as áreas urbanas e a apoiar a biodiversidade. 

Com foco em se tornar mais verde, muitas cidades estão começando a usar drones, modelos de visão, LiDAR e sistemas de informação geográfica (GIS) para monitorar a cobertura verde. Essas tecnologias ajudam a mapear a localização das árvores, avaliar sua saúde e orientar os esforços de conservação, replantio e desenvolvimento. Isso ajuda a tornar o gerenciamento de espaços verdes mais preciso e essencial para o planejamento urbano sustentável.

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Um exemplo interessante é Nova Delhi, na Índia, onde a cidade tem lutado contra a poluição do ar. Para resolver o problema, eles lançaram um censo de árvores de quatro anos liderado pelo Forest Research Institute. 

Usando drones, LiDAR e GIS, eles estão mapeando e monitorando árvores urbanas - rastreando suas espécies, saúde e localização. Este uso da tecnologia está ajudando a cidade a gerenciar seus espaços verdes de forma mais eficaz, o que pode melhorar a qualidade do ar e apoiar a meta da Índia de atingir emissões líquidas zero até 2070.

Aplicações de Visão de IA no planejamento e monitoramento urbano

A construção ilegal cria problemas graves nas cidades. Pode bloquear estradas, exercer pressão sobre os serviços públicos e interferir com o desenvolvimento planeado. Uma abordagem emergente para lidar com este problema utiliza a visão por computador para comparar imagens aéreas tiradas ao longo do tempo. Isto torna possível detect precocemente até mesmo pequenas alterações nos edifícios ou na utilização do solo, permitindo às autoridades responder antes que o problema se agrave.

Por exemplo, na Baviera, Alemanha, os investigadores desenvolveram métodos que utilizam a IA e a visão por computador para analisar imagens de satélite e mapas geoespaciais, a fim de detect edifícios não autorizados. Também se basearam no Modelo Digital Temporal de Superfície (tDSM), que regista as alterações na elevação da superfície ao longo do tempo. 

Ao combinar essas ferramentas, os pesquisadores podem identificar novas construções monitorando mudanças de elevação e comparando imagens. Essa abordagem ajuda as autoridades locais a aplicar os regulamentos de construção de forma mais eficaz, planejar o desenvolvimento sustentável e manter registros precisos.

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Prós e contras da visão computacional na manutenção da cidade

Aqui estão alguns dos principais benefícios de usar a visão computacional para a manutenção de cidades inteligentes:

• Cobertura escalável: A visão computacional pode monitorar grandes áreas urbanas usando a infraestrutura existente, como CFTV ou drones, reduzindo a necessidade de inspeções manuais.
  
  
• Uso dinâmico de recursos: A análise em tempo real ajuda a priorizar tarefas com base na urgência, tornando a manutenção mais eficiente e econômica.
  
  
• Alertas de emergência mais rápidos: Os sistemas de visão alimentados por IA podem detect incidentes como incêndios, acidentes ou inundações quase instantaneamente, permitindo uma resposta mais rápida e danos reduzidos.

Embora os sistemas de visão computacional forneçam suporte confiável para a manutenção de cidades, eles também apresentam certas limitações. Aqui estão alguns fatores importantes a serem considerados ao usar essas tecnologias:

• Altos custos iniciais: A implementação de sistemas de visão computacional requer um investimento inicial significativo em câmeras, sensores e infraestrutura de IA. Pequenos municípios podem ter dificuldades em arcar com essas despesas inicialmente.
  
  
• Preocupações com a privacidade: O monitoramento visual constante pode levantar preocupações sobre vigilância e privacidade pessoal entre os moradores da cidade.
  
  
• Desafios de infraestrutura: Cidades mais antigas podem não ter a infraestrutura digital necessária para a implementação em larga escala (por exemplo, conectividade estável, energia ou redes de sensores).

Principais conclusões

As cidades inteligentes estão transformando a vida urbana usando visão computacional para manter melhor a infraestrutura. Com monitoramento em tempo real e insights preditivos, essa tecnologia ajuda as cidades a responder aos problemas mais rapidamente, usar os recursos de forma mais eficiente e manter os residentes seguros. Cada vez mais, os municípios estão mudando de correções reativas para um planejamento proativo e orientado por dados.

Olhando para o futuro, a IA e a visão computacional provavelmente desempenharão um papel maior em tornar as cidades mais verdes, justas e eficientes. Ferramentas como gêmeos digitais e IA generativa complementam essas tecnologias, permitindo que os planejadores testem novas ideias, melhorem os serviços públicos e fechem lacunas no acesso. Juntas, essas inovações estão ajudando a moldar ambientes urbanos que não são apenas mais inteligentes e seguros, mas também mais responsivos às necessidades de suas comunidades.

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