智慧城市河道運(yùn)維中的視頻監(jiān)控與水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用

摘 要：隨著智慧城市的快速發(fā)展，河道運(yùn)維作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵組成部分，其管理效率和安全性日益受到重視。基于此，深入研究了視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)在智慧城市與河道運(yùn)維中的應(yīng)用。通過結(jié)合先進(jìn)的視頻監(jiān)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對河道區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)警和智能化管理，顯著提高了河道運(yùn)維的效率和準(zhǔn)確性。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測河道水質(zhì)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并應(yīng)對水質(zhì)異常事件，確保了城市水資源的安全性和生態(tài)穩(wěn)定性。通過案例分析，探討了這些技術(shù)應(yīng)用的實(shí)際效果和挑戰(zhàn)，并提出了針對性的改進(jìn)措施。研究結(jié)果表明，視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)在智慧城市河道運(yùn)維中具有重要的應(yīng)用價(jià)值，對于提升城市水資源管理水平和促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關(guān)鍵詞：智慧城市；視頻監(jiān)控；環(huán)境治理；河道水質(zhì)；生態(tài)保護(hù)

中圖分類號：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0073-03

0 引言

智慧城市通過集成先進(jìn)的信息和通信技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等，實(shí)現(xiàn)城市基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)、環(huán)境管理等領(lǐng)域的智能化和高效化。在這一背景下，河道運(yùn)維作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其管理效率與安全性受到了廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)的河道運(yùn)維方式往往依賴于人工巡檢和定期檢測，這種方式不僅效率低下，還難以實(shí)時(shí)掌握河道的運(yùn)行狀況和水質(zhì)變化。因此，如何利用先進(jìn)的技術(shù)手段提高河道運(yùn)維的效率和安全性，成為了一個(gè)亟待解決的問題。

1 工程背景

在山東某市的智慧城市項(xiàng)目中，有4條河流河道運(yùn)維項(xiàng)目，通過部署高清攝像頭和多個(gè)水質(zhì)在線監(jiān)測站，實(shí)現(xiàn)了對城市中心河道的全面監(jiān)控。在河道中下游部署水質(zhì)監(jiān)測傳感器，監(jiān)測pH、溫度、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧、CODmn、氨氮、總磷、總氮等指標(biāo)，通過系統(tǒng)集成，管理部門能夠在發(fā)生工業(yè)泄漏時(shí)迅速定位污染源，并實(shí)時(shí)跟蹤污染物的擴(kuò)散路徑，有效降低了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)，做到水質(zhì)污染早發(fā)現(xiàn)、早處理，為污染溯源提供數(shù)據(jù)依據(jù)。該系統(tǒng)還能為公眾提供透明的水環(huán)境信息，增強(qiáng)社會監(jiān)督能力。

2 智慧城市與河道運(yùn)維概述

智慧城市與河道運(yùn)維相輔相成，前者提供高效智能的管理工具，如視頻和水質(zhì)監(jiān)控，提升河道運(yùn)維效率。智能化河道管理也能支撐城市可持續(xù)性，確保水資源利用和生態(tài)安全。智慧城市以全面感知、高效協(xié)同、智能響應(yīng)為特征，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測、跨部門協(xié)作、大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化城市運(yùn)行。河道運(yùn)維涵蓋巡查、水質(zhì)監(jiān)測、防洪、生態(tài)修復(fù)等，保障水安全、生態(tài)環(huán)境和減輕洪災(zāi)。科技發(fā)展推動兩者融合，促進(jìn)城市持續(xù)發(fā)展。

3 視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市河道運(yùn)維中的應(yīng)用

視頻監(jiān)控技術(shù)在智慧城市河道運(yùn)維中的應(yīng)用日益廣泛，其基本原理是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號，再通過編碼和傳輸，最終在顯示設(shè)備上還原為可見的圖像。根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，視頻監(jiān)控技術(shù)可以分為模擬視頻監(jiān)控和數(shù)字視頻監(jiān)控，以及固定攝像頭、球形攝像頭、PTZ（Pan-Tilt-Zoom）攝像頭等不同類型的攝像頭。這些不同類型的攝像頭各有特點(diǎn)，適用于不同的應(yīng)用場景，如室內(nèi)監(jiān)控和室外監(jiān)控[1]。

在智慧城市河道運(yùn)維中，視頻監(jiān)控技術(shù)發(fā)揮著重要作用。例如，通過在河道沿線安裝高清攝像頭，可以實(shí)現(xiàn)對河道的24 h不間斷監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)河道中的異常情況，如非法排放、河道堵塞等。結(jié)合圖像識別和人工智能技術(shù)，視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以自動識別河道中的異常事件，并觸發(fā)預(yù)警機(jī)制。例如，當(dāng)系統(tǒng)檢測到河道水位異常上升或水質(zhì)突變時(shí)，可以自動發(fā)出預(yù)警信號，提醒相關(guān)部門及時(shí)采取應(yīng)對措施。

視頻監(jiān)控技術(shù)還可以與地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對河道信息的集成和可視化展示，有助于管理人員全面掌握河道的運(yùn)行狀況，提高決策效率和準(zhǔn)確性[2]。視頻監(jiān)控技術(shù)顯著提升河道運(yùn)維效率，實(shí)時(shí)預(yù)警助力快速應(yīng)對異常，減少人力物力成本。視頻監(jiān)控平臺調(diào)控見圖1。

4 水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)在智慧城市河道運(yùn)維中的應(yīng)用

4.1 水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的基本原理和監(jiān)測指標(biāo)

水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)基本原理是一種集成了現(xiàn)代化學(xué)分析、物理測量、生物檢測以及信息技術(shù)等多種手段于一體的綜合性技術(shù)。其基本原理在于通過自動化采樣裝置和分析儀器，實(shí)現(xiàn)對城市水源地水質(zhì)的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測。這些裝置和儀器能夠自動采集水樣，并快速分析其中的各種化學(xué)、物理和生物指標(biāo)。通過無線或有線傳輸方式，將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)街醒胩幚砥脚_[3]。在平臺上，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理和分析后，能夠生成水質(zhì)報(bào)告和預(yù)警信息，從而為水質(zhì)管理者和應(yīng)急響應(yīng)人員提供及時(shí)、準(zhǔn)確的水質(zhì)數(shù)據(jù)支持。

水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的監(jiān)測指標(biāo)涵蓋了物理、化學(xué)和生物等多個(gè)方面，旨在全面反映城市水源地的水質(zhì)狀況。常見的物理指標(biāo)包括溫度、濁度、電導(dǎo)率等，這些指標(biāo)可以反映水體的基本物理特性。化學(xué)指標(biāo)則關(guān)注水體的化學(xué)性質(zhì)和污染程度，如pH值、溶解氧、化學(xué)需氧量（COD）、氨氮、總磷以及重金屬含量等。此外，生物指標(biāo)如細(xì)菌總數(shù)、總大腸菌群等，則用于評估水體中的微生物污染情況和生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。這些監(jiān)測指標(biāo)的選擇和應(yīng)用，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常事件，評估潛在風(fēng)險(xiǎn)，并為應(yīng)急響應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。

4.2 水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測、發(fā)現(xiàn)異常事件和應(yīng)急響應(yīng)中的應(yīng)用案例

隨著城市化的快速推進(jìn)，河道水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測變得至關(guān)重要。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)通過安裝在水道旁的自動化采樣裝置和分析儀器，能夠?qū)崿F(xiàn)對河道水質(zhì)的連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測。這些裝置和儀器能夠自動采集水樣，并快速分析其中的各種化學(xué)、物理和生物指標(biāo)，確保數(shù)據(jù)的時(shí)效性和準(zhǔn)確性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測，管理部門和公眾可以及時(shí)了解河道水質(zhì)的實(shí)時(shí)狀況，為后續(xù)的決策和行動提供重要依據(jù)[4]。

水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)不僅具備實(shí)時(shí)監(jiān)測功能，還能在發(fā)現(xiàn)異常事件中發(fā)揮關(guān)鍵作用。系統(tǒng)通過預(yù)設(shè)的閾值和算法，能夠自動識別水質(zhì)數(shù)據(jù)的異常波動。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，系統(tǒng)會立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，向相關(guān)部門和人員發(fā)送報(bào)警信息。這種及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常事件的能力，有助于管理部門迅速采取應(yīng)對措施，防止水質(zhì)污染問題進(jìn)一步惡化，保障城市水資源的安全性。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)在應(yīng)對污染事件中提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和分析，判斷污染源和風(fēng)險(xiǎn)，指導(dǎo)應(yīng)急措施。歷史數(shù)據(jù)和趨勢分析助力科學(xué)規(guī)劃響應(yīng)方案，確保城市水安全。

4.3 水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)在保障城市水資源安全性和生態(tài)穩(wěn)定性方面的作用

工業(yè)廢水、生活污水等不斷排入河道，給城市水資源帶來嚴(yán)重的污染風(fēng)險(xiǎn)。而水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的引入，為城市水資源的安全性提供了有力保障。該技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測河道水質(zhì)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)異常事件，如污染物的超標(biāo)排放等。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，系統(tǒng)會立即觸發(fā)預(yù)警機(jī)制，向相關(guān)部門和人員發(fā)送報(bào)警信息，使得問題能夠得到及時(shí)有效的處理。這種實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警機(jī)制，極大地提高了城市水資源的安全性，降低了污染事件對城市生態(tài)環(huán)境和居民健康的影響[5]。

除了保障水資源的安全性外，水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)還能夠有效維護(hù)城市水資源的生態(tài)穩(wěn)定性。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測河道水質(zhì)，該技術(shù)能夠全面了解水體的化學(xué)、物理和生物指標(biāo)，評估水體的生態(tài)健康狀況。當(dāng)發(fā)現(xiàn)生態(tài)指標(biāo)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警，提醒管理部門采取相應(yīng)措施，如增加生態(tài)補(bǔ)水、改善水體環(huán)境等。這些措施的實(shí)施，有助于恢復(fù)水體的生態(tài)平衡，維護(hù)城市水資源的生態(tài)穩(wěn)定性。

水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)還能夠?yàn)槌鞘兴Y源的長期規(guī)劃和管理提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)城市水資源的可持續(xù)利用。水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析提升城市水安全管理，助力制定管理策略和快速應(yīng)對污染。它集成監(jiān)測、預(yù)警和應(yīng)急響應(yīng)，為水資源安全和生態(tài)穩(wěn)定提供全面保障。

5 視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的融合與應(yīng)用

5.1 視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值

傳統(tǒng)的水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)測手段無法提供實(shí)時(shí)反饋，導(dǎo)致工作人員難以準(zhǔn)確評估水環(huán)境狀況，這進(jìn)一步影響了管理和治理措施的有效實(shí)施。然而，通過引入水質(zhì)自動監(jiān)控系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)并持續(xù)地獲取水環(huán)境質(zhì)量的準(zhǔn)確信息。這種系統(tǒng)在精度和效率上均超越了傳統(tǒng)方法，它還能與各種尖端科技相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對水質(zhì)的全面監(jiān)控，該系統(tǒng)能對收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分類，并通過無線技術(shù)將數(shù)據(jù)發(fā)送至數(shù)據(jù)庫[6]。

視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)不僅提高了監(jiān)測的頻率和效率，還顯著減輕了工作人員的壓力。水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測工作通常復(fù)雜且繁瑣，包括水樣的采集和檢測，這些工序往往需要大量的人力和物力。而本監(jiān)控系統(tǒng)的引入，使得數(shù)據(jù)的采集、匯總、分類和整理過程可以通過計(jì)算機(jī)技術(shù)自動完成，大大減少了人為錯(cuò)誤，提升了工作的質(zhì)量和效率。

5.2 視頻監(jiān)控與水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的結(jié)合方式和優(yōu)勢

視頻監(jiān)控與水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)的結(jié)合方式是，通過將兩種監(jiān)控體系在硬件、軟件及數(shù)據(jù)層面進(jìn)行有機(jī)融合來實(shí)現(xiàn)的。在硬件部署上，視頻監(jiān)控設(shè)備和水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控設(shè)備被協(xié)同安裝在關(guān)鍵監(jiān)測點(diǎn)，確保兩者能夠捕捉到同一區(qū)域的信息。在軟件平臺構(gòu)建上，開發(fā)一個(gè)綜合監(jiān)控平臺，這個(gè)平臺能夠同時(shí)接收和處理兩種監(jiān)控設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步展示和分析。而在數(shù)據(jù)處理上，視頻監(jiān)控提供直觀的圖像信息，水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)則提供精確的水質(zhì)數(shù)據(jù)，兩者在平臺上進(jìn)行融合，形成對水質(zhì)狀況和環(huán)境變化的全面認(rèn)識。這種結(jié)合方式不僅確保了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性，還提高了監(jiān)控系統(tǒng)的智能化水平，使得管理人員能夠更快速、更準(zhǔn)確地獲取和處理信息。

結(jié)合視頻監(jiān)控與水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)提升了水質(zhì)監(jiān)測效率和準(zhǔn)確性，并增強(qiáng)了預(yù)警及應(yīng)急響應(yīng)能力。直觀的視頻監(jiān)控與詳細(xì)的水質(zhì)數(shù)據(jù)互補(bǔ)，確保及時(shí)應(yīng)對污染事件，科學(xué)指導(dǎo)緊急決策，有效保護(hù)城市水資源的安全與生態(tài)穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

本文通過對智慧城市與河道運(yùn)維中視頻監(jiān)控及水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用的研究，分析了這兩項(xiàng)技術(shù)單獨(dú)以及聯(lián)合運(yùn)用時(shí)的優(yōu)勢，結(jié)合它們在實(shí)際河道運(yùn)維中的具體案例，并討論了如何通過這種技術(shù)融合提升城市水資源管理水平，促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。盡管在實(shí)際應(yīng)用中其仍面臨諸多挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，將這些技術(shù)進(jìn)一步融合和優(yōu)化，可為智慧城市的建設(shè)和發(fā)展提供更加全面、高效的解決方案。未來視頻監(jiān)控與水質(zhì)應(yīng)急監(jiān)控技術(shù)將在城市水資源管理和保護(hù)領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用，為城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

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