城市區域水環境智慧水務體系探索

河北大學 河北 保定 071000

伴隨國家經濟發展,城市化進程的不斷加劇,打破了原有的城市給排水平衡,加之重工業污水隨意排放更加劇了脆弱的水環境,給人類的生產、生活帶來了很大的威脅。為促進經濟的高質量發展,實現水資源的循環利用,各級政府都出來多項政策,專門整治水環境問題。本文在分析當前城市水環境存在的問題基礎上,將大數據、AI等先進的信息技術與城市水務體系相結合,提出城市智慧水務體系的思路,并構建了建設目標與方案,為城市未來水務體系的構建提供的有效參考價值。

1 城市水環境存在的問題

當前國內大多數城市水環境存在水污染嚴重、智慧監測與防汛、水務體系不協調等很多共性問題。

在水污染方面的首要問題是人類生活污水未經處理任意排放,致使污水里的病菌、病毒等微生物泛濫；再者工業污水未處理或未達標排入河流,危及魚蝦和多種水生物的正常生長與繁殖,破壞了河流原有的食物鏈；另外一些石油類及劇毒污染物的不合理排放也會不斷聚集到食物鏈頂端,對人類生命安全產生了巨大的威脅。

智慧監測與防汛上主要體現為(1)城市多數河流的防洪蓄水能力不夠；(2)缺乏河道水環境網絡且容量小、暗涵多；(3)部分區塊內澇問題尚未完全解決也缺乏統一調配體系。

水務體系不協調大的問題主要有：(1)缺乏更為完善的基礎設施,未建立立體的多維度水務管理與監測體系；(2)水務體系智慧程度有待加強,未實現水務與新一代信息技術的深度融合；(3)水務體系數據不能完全融合共享,數據“孤島”問題依然存在。

2 智慧水務體系概述

為解決當前城市水環境存在的問題,本文探索具備數據共享,科學管理,協同調配的智慧水務體系。該體系是運用物聯網、AI、VR、大數據等新一代先進技術手段,將城市管理、市民生活與城市水文、水質、給排水體系、監測與防汛等進行深度融合,進而形成一種新型的“人-水”協同體系,創造出更為新型的城市生活“新常態”。

智慧水務體系的構建不僅可為市民提供安全健康的水環境,有效監管廢水、污水的合理排放,更可實現對整個城市水環境的實時監測與統一調配,為整個管理體系的運營決策提供數字化的精準指導,逐步形成精準科學的城市水務運營模式。

3 智慧水務體系構建

3.1 智慧水務體系構建目標 智慧水務體系的構建應當綜合考慮多數城市共性及自身特性,融匯城市水文、水務、水環境等數據,建立起集多維度于一體的水源聯動調配網絡,為智慧城市的發展奠定基礎。因此,構建多維度實時監管、統一協調調度、科學決策與多樣化服務的智慧水務體系是未來城市水環境的建設目標。

3.2 智慧水務體系總體構架 智慧水務體系應以解決實際問題為導向,以實踐檢驗為核心,基于城市多年的水文、河流、氣象、水環境數據,構建多維度的城市水環境聯動調配網絡,提高水務體系的運營決策與應急預警能力。因此綜合當前水務體系特性,整合不同維度的數據資源,在科學統籌、合理規劃的指導下,得到如圖1所示的集應用、診斷、預測、調配與調控與一體的城市智慧水務體系總體框架結構圖。

監測系統是智慧水務體系的基礎,為整個體系提供多維度的數據,為水務體系的科學決策與調度提供可靠的數據保障；新一代先進信息技術是整個體系的關鍵,可為存儲、分析、管理監測系統采集的多維度數據并給出精準的水環境預測模型；業務應用是智慧水務體系的直接體現,涉及民生、政府等多類職能部門；智慧水務體系安全高效運行離不開技術保障,通過人才引進與培養、資金與規范體系、信息安全等多方面預防安全隱患。

圖1 城市智慧水務體系總體架構圖

3.3 智慧水務體系構建內容 智慧水務體系應集成多個部門、體系的信息并實現信息互聯互通,才能逐步建立起深度融合的綠色智慧城市。根據體系總體架構,我需要完成從4個方面構建完整的城市智慧水務體系。

構建智慧感知體系。通過傳感、探測等智能技術實時監測水質、水位等水環境,構建涵蓋河流、湖泊、工廠、小區等多維度的智慧監測體系,提供實時、精準、全面的城市水環境信息。

構建數據處理中心。城市水環境的各項數據經數據中心識別、分析、處理后建立數據圖書館,將不同數據分類存儲與管理,可實現不同維度數據的調用、顯示、分析與預測。

建立水務服務平臺。以智慧感知與數據處理為基礎,建立集民生、工廠、政府、監管等為一體的綜合服務管理平臺,需要日常管理、給排水管理、危險監管、突發事件預警、應急管理等多個維的不同構建機制。

建立綜合監管機制。基于新一代先進技術建立的平臺存在信息泄露、網絡黑客攻擊的風險。因此為保證智慧水務體系的安全高效運行必須借助專業的人才引進與培養、完善的制度體系、充足的資金保障等手段組建強有力的智慧水務體系綜合監管機制。

4 結束語

智慧水務體系是城市未來的發展趨勢,它通過多維度、多層次的信息交互可為城市水環境的協同調配與監管預測提供科學決策模型。但城市智慧水務體系的建設應充分考慮本市水環境特性與基礎建設,從實際出發,建立切實可行的服務平臺與運營機制,穩步推進智慧城市的發展。