城市區(qū)域水環(huán)境智慧水務(wù)體系探索

河北大學(xué) 河北 保定 071000

伴隨國家經(jīng)濟發(fā)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(yè)污水隨意排放更加劇了脆弱的水環(huán)境,給人類的生產(chǎn)、生活帶來了很大的威脅。為促進經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展,實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用,各級政府都出來多項政策,專門整治水環(huán)境問題。本文在分析當(dāng)前城市水環(huán)境存在的問題基礎(chǔ)上,將大數(shù)據(jù)、AI等先進的信息技術(shù)與城市水務(wù)體系相結(jié)合,提出城市智慧水務(wù)體系的思路,并構(gòu)建了建設(shè)目標(biāo)與方案,為城市未來水務(wù)體系的構(gòu)建提供的有效參考價值。

1 城市水環(huán)境存在的問題

當(dāng)前國內(nèi)大多數(shù)城市水環(huán)境存在水污染嚴(yán)重、智慧監(jiān)測與防汛、水務(wù)體系不協(xié)調(diào)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(jīng)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(yè)污水未處理或未達標(biāo)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(chǎn)生了巨大的威脅。

智慧監(jiān)測與防汛上主要體現(xiàn)為(1)城市多數(shù)河流的防洪蓄水能力不夠；(2)缺乏河道水環(huán)境網(wǎng)絡(luò)且容量小、暗涵多；(3)部分區(qū)塊內(nèi)澇問題尚未完全解決也缺乏統(tǒng)一調(diào)配體系。

水務(wù)體系不協(xié)調(diào)大的問題主要有：(1)缺乏更為完善的基礎(chǔ)設(shè)施,未建立立體的多維度水務(wù)管理與監(jiān)測體系；(2)水務(wù)體系智慧程度有待加強,未實現(xiàn)水務(wù)與新一代信息技術(shù)的深度融合；(3)水務(wù)體系數(shù)據(jù)不能完全融合共享,數(shù)據(jù)“孤島”問題依然存在。

2 智慧水務(wù)體系概述

為解決當(dāng)前城市水環(huán)境存在的問題,本文探索具備數(shù)據(jù)共享,科學(xué)管理,協(xié)同調(diào)配的智慧水務(wù)體系。該體系是運用物聯(lián)網(wǎng)、AI、VR、大數(shù)據(jù)等新一代先進技術(shù)手段,將城市管理、市民生活與城市水文、水質(zhì)、給排水體系、監(jiān)測與防汛等進行深度融合,進而形成一種新型的“人-水”協(xié)同體系,創(chuàng)造出更為新型的城市生活“新常態(tài)”。

智慧水務(wù)體系的構(gòu)建不僅可為市民提供安全健康的水環(huán)境,有效監(jiān)管廢水、污水的合理排放,更可實現(xiàn)對整個城市水環(huán)境的實時監(jiān)測與統(tǒng)一調(diào)配,為整個管理體系的運營決策提供數(shù)字化的精準(zhǔn)指導(dǎo),逐步形成精準(zhǔn)科學(xué)的城市水務(wù)運營模式。

3 智慧水務(wù)體系構(gòu)建

3.1 智慧水務(wù)體系構(gòu)建目標(biāo) 智慧水務(wù)體系的構(gòu)建應(yīng)當(dāng)綜合考慮多數(shù)城市共性及自身特性,融匯城市水文、水務(wù)、水環(huán)境等數(shù)據(jù),建立起集多維度于一體的水源聯(lián)動調(diào)配網(wǎng)絡(luò),為智慧城市的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。因此,構(gòu)建多維度實時監(jiān)管、統(tǒng)一協(xié)調(diào)調(diào)度、科學(xué)決策與多樣化服務(wù)的智慧水務(wù)體系是未來城市水環(huán)境的建設(shè)目標(biāo)。

3.2 智慧水務(wù)體系總體構(gòu)架 智慧水務(wù)體系應(yīng)以解決實際問題為導(dǎo)向,以實踐檢驗為核心,基于城市多年的水文、河流、氣象、水環(huán)境數(shù)據(jù),構(gòu)建多維度的城市水環(huán)境聯(lián)動調(diào)配網(wǎng)絡(luò),提高水務(wù)體系的運營決策與應(yīng)急預(yù)警能力。因此綜合當(dāng)前水務(wù)體系特性,整合不同維度的數(shù)據(jù)資源,在科學(xué)統(tǒng)籌、合理規(guī)劃的指導(dǎo)下,得到如圖1所示的集應(yīng)用、診斷、預(yù)測、調(diào)配與調(diào)控與一體的城市智慧水務(wù)體系總體框架結(jié)構(gòu)圖。

監(jiān)測系統(tǒng)是智慧水務(wù)體系的基礎(chǔ),為整個體系提供多維度的數(shù)據(jù),為水務(wù)體系的科學(xué)決策與調(diào)度提供可靠的數(shù)據(jù)保障；新一代先進信息技術(shù)是整個體系的關(guān)鍵,可為存儲、分析、管理監(jiān)測系統(tǒng)采集的多維度數(shù)據(jù)并給出精準(zhǔn)的水環(huán)境預(yù)測模型；業(yè)務(wù)應(yīng)用是智慧水務(wù)體系的直接體現(xiàn),涉及民生、政府等多類職能部門；智慧水務(wù)體系安全高效運行離不開技術(shù)保障,通過人才引進與培養(yǎng)、資金與規(guī)范體系、信息安全等多方面預(yù)防安全隱患。

圖1 城市智慧水務(wù)體系總體架構(gòu)圖

3.3 智慧水務(wù)體系構(gòu)建內(nèi)容 智慧水務(wù)體系應(yīng)集成多個部門、體系的信息并實現(xiàn)信息互聯(lián)互通,才能逐步建立起深度融合的綠色智慧城市。根據(jù)體系總體架構(gòu),我需要完成從4個方面構(gòu)建完整的城市智慧水務(wù)體系。

構(gòu)建智慧感知體系。通過傳感、探測等智能技術(shù)實時監(jiān)測水質(zhì)、水位等水環(huán)境,構(gòu)建涵蓋河流、湖泊、工廠、小區(qū)等多維度的智慧監(jiān)測體系,提供實時、精準(zhǔn)、全面的城市水環(huán)境信息。

構(gòu)建數(shù)據(jù)處理中心。城市水環(huán)境的各項數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)中心識別、分析、處理后建立數(shù)據(jù)圖書館,將不同數(shù)據(jù)分類存儲與管理,可實現(xiàn)不同維度數(shù)據(jù)的調(diào)用、顯示、分析與預(yù)測。

建立水務(wù)服務(wù)平臺。以智慧感知與數(shù)據(jù)處理為基礎(chǔ),建立集民生、工廠、政府、監(jiān)管等為一體的綜合服務(wù)管理平臺,需要日常管理、給排水管理、危險監(jiān)管、突發(fā)事件預(yù)警、應(yīng)急管理等多個維的不同構(gòu)建機制。

建立綜合監(jiān)管機制。基于新一代先進技術(shù)建立的平臺存在信息泄露、網(wǎng)絡(luò)黑客攻擊的風(fēng)險。因此為保證智慧水務(wù)體系的安全高效運行必須借助專業(yè)的人才引進與培養(yǎng)、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(wù)體系綜合監(jiān)管機制。

4 結(jié)束語

智慧水務(wù)體系是城市未來的發(fā)展趨勢,它通過多維度、多層次的信息交互可為城市水環(huán)境的協(xié)同調(diào)配與監(jiān)管預(yù)測提供科學(xué)決策模型。但城市智慧水務(wù)體系的建設(shè)應(yīng)充分考慮本市水環(huán)境特性與基礎(chǔ)建設(shè),從實際出發(fā),建立切實可行的服務(wù)平臺與運營機制,穩(wěn)步推進智慧城市的發(fā)展。