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廣皓天
物聯(lián)網(wǎng)在其相對(duì)較短的歷史中已經(jīng)走了很長(zhǎng)一段路。盡管消費(fèi)類應(yīng)用仍是大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)采用的原因，但企業(yè)甚至政府部門都已開始依賴這些技術(shù)。隨著智慧城市運(yùn)動(dòng)的興起，城市管理者們?cè)谡麄€(gè)城市范圍內(nèi)安裝了越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備。
2019年，全球智慧城市支出達(dá)到1043億美元。據(jù)預(yù)測(cè)，到2023年，這一數(shù)字將超過1,890億美元。物聯(lián)網(wǎng)城市基礎(chǔ)設(shè)施將帶來(lái)無(wú)數(shù)收益，雨水管理是一個(gè)有希望但可能被忽視的項(xiàng)目。
當(dāng)我們想到智慧城市時(shí)，可能根本就不會(huì)想到雨水管理。但這是物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵的理想用例之一。
城市雨水問題
如果您不居住在大城市中，則可能無(wú)法理解為什么雨水成為一個(gè)緊迫的問題。盡管草和其他植物可以吸收60%的雨水，但堅(jiān)硬的表面卻并非如此。充滿混凝土和金屬的城市吸收的雨水不多，從而導(dǎo)致徑流增加，尤其是在暴雨時(shí)。
這種徑流使城市更容易遭受洪水，企業(yè)和房屋的破壞，并威脅到人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。洪水可能破壞關(guān)鍵且昂貴的公共基礎(chǔ)設(shè)施，或?qū)π⌒推髽I(yè)造成水災(zāi)侵害。在嚴(yán)重的情況下，它可能將人們趕出家門，甚至造成傷害危及生命。
城市雨水徑流也提出了一些環(huán)境問題。過多的雨水吸收了諸如農(nóng)藥、防凍劑、重金屬和石油等污染物，最終注入到環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)中。如果沒有有效的管理，暴雨可能危害周圍的河流、湖泊和海洋，并且已經(jīng)在許多地區(qū)造成威脅。
水質(zhì)測(cè)量
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以幫助雨水管理的第一種方法是測(cè)量水質(zhì)。并非所有對(duì)環(huán)境有害的徑流都發(fā)生在劇烈的洪水事件中，這使其難以識(shí)別。物聯(lián)網(wǎng)傳感器為研究人員提供了了解雨水對(duì)環(huán)境的影響所需的數(shù)據(jù)。
一些城市，例如美國(guó)肯塔基州的路易斯維爾，在下水道和其他水道中都裝有物聯(lián)網(wǎng)傳感器。這些可以收集有關(guān)水質(zhì)的數(shù)據(jù)，尤其是在暴風(fēng)雨后，可以揭示污染的程度和內(nèi)容。這些信息可以顯示水污染源頭所在的城市，并指導(dǎo)應(yīng)對(duì)措施。
來(lái)自某城市一個(gè)地區(qū)的污染物在另一個(gè)水域中出現(xiàn)，揭示了雨水徑流如何傳播。然后，城市官員可以看到應(yīng)該在哪里安裝新的基礎(chǔ)設(shè)施或改進(jìn)現(xiàn)有的流水系統(tǒng)。如果他們將這些數(shù)據(jù)輸入到預(yù)測(cè)分析引擎中，他們甚至可以看到有關(guān)改進(jìn)的建議。
天氣模式分析
物聯(lián)網(wǎng)在雨水管理中的另一個(gè)有用應(yīng)用是分析天氣模式。連接的天氣傳感器可以收集本地環(huán)境數(shù)據(jù)并訪問國(guó)家氣象中心的預(yù)報(bào)。利用這些信息，他們可以對(duì)即將到來(lái)的降雨產(chǎn)生準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，從而影響水系統(tǒng)的變化。
例如，美國(guó)堪薩斯州Lenexa市于2016年安裝了這樣的系統(tǒng)，并使用IoT傳感器對(duì)現(xiàn)有的雨水管理基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了改造?；谠频慕鉀Q方案使用連續(xù)監(jiān)視和自適應(yīng)控制(CMAC)技術(shù)，該技術(shù)可自動(dòng)響應(yīng)實(shí)時(shí)更新。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到較高的降雨時(shí)，它將調(diào)整池塘和水庫(kù)中的水位，以避免造成過多的城市徑流。
像這樣的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)還可以向城市顯示一年中什么時(shí)候更容易發(fā)生洪災(zāi)。然后，他們可以計(jì)劃在這些時(shí)間前后調(diào)整雨水管理策略。這種方法對(duì)于沿海城市或其他容易發(fā)生暴風(fēng)雨的地區(qū)具有建設(shè)性。
雨水徑流優(yōu)化
當(dāng)風(fēng)暴來(lái)臨時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助徑流管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)適應(yīng)。每種降雨情況都不盡相同，因此某些地區(qū)的徑流可能會(huì)比其他地區(qū)更多，并且需要更多的幫助。物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以檢測(cè)到這些情況并相應(yīng)地調(diào)整雨水基礎(chǔ)設(shè)施，以減輕影響。
幾年前，IBM在美國(guó)明尼蘇達(dá)州的羅切斯特(Rochester)測(cè)試了這樣的CMAC系統(tǒng)。該解決方案使用濕度、水質(zhì)和流量傳感器來(lái)控制城市水路中的電子閥。當(dāng)一個(gè)地區(qū)降雨過多時(shí)，閥門將打開和關(guān)閉以將水分流到城鎮(zhèn)的較干燥部分。
這些實(shí)時(shí)變化可以減少整個(gè)城市的徑流，無(wú)論它在哪里受到威脅。一個(gè)區(qū)域使用這樣的系統(tǒng)的區(qū)域越多，他們需要影響未來(lái)變化的數(shù)據(jù)也就越多。他們可以分析歷史趨勢(shì)，以查看要解決的系統(tǒng)是否存在任何效率低下的問題。
實(shí)時(shí)警報(bào)
即使是十分有效的雨水管理系統(tǒng)也無(wú)法阻止每場(chǎng)風(fēng)暴，尤其是特大暴雨。當(dāng)惡劣天氣事件造成這些解決方案無(wú)法應(yīng)對(duì)的洪災(zāi)時(shí)，下一步就是警告那些會(huì)影響的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)也可以在這方面提供幫助。
監(jiān)視水流量以調(diào)節(jié)城市水道閥門的傳感器可以檢測(cè)何時(shí)有洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。然后，他們可以預(yù)測(cè)哪些地區(qū)將遭受洪水的最大影響，并發(fā)出警告消息。這些早期警報(bào)可以讓企業(yè)做好準(zhǔn)備，并在必要時(shí)讓居民撤離。
在某些地區(qū)，洪水影響了多達(dá)數(shù)百萬(wàn)人，并造成了數(shù)億美元的財(cái)產(chǎn)損失。受影響的當(dāng)事方越早對(duì)這些事件發(fā)出警告，他們就會(huì)越早做出反應(yīng)，防止造成傷害和生命損失。由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)響應(yīng)并影響預(yù)測(cè)，因此它們可以提供人們需要的預(yù)警。
雨水基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)
如果您曾經(jīng)看過峽谷或海邊懸崖，那您就會(huì)知道水的破壞力如何。承受多年雨水徑流的水路將在某個(gè)時(shí)候開始破裂或退化。在這些系統(tǒng)中使用更多的電子設(shè)備時(shí)，這種破壞更加令人擔(dān)憂，但是IoT設(shè)備也提供了解決方案。
物聯(lián)網(wǎng)傳感器還可以收集有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施損壞和性能的數(shù)據(jù)。如果它們靠近可能造成高昂成本的故障，則物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)可以提醒維護(hù)人員。然后，城市可以根據(jù)需要修復(fù)其水道，從而防止出現(xiàn)故障并避免不必要的維修費(fèi)用。
僅在2017年，美國(guó)在基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)上就花費(fèi)了2665億美元。由于基于物聯(lián)網(wǎng)的維修避免了過多的支出和昂貴的故障，因此可以大大降低這些成本。然后，城市可以確保這些供水系統(tǒng)以最佳性能運(yùn)行，同時(shí)將費(fèi)用降至低額。
未來(lái)的可能性
隨著智慧城市計(jì)劃的發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，雨水管理的新用例將出現(xiàn)。隨著氣候變化使惡劣天氣事件發(fā)生的可能性增加，這一趨勢(shì)也將變得越來(lái)越關(guān)鍵。
未來(lái)的CMAC系統(tǒng)不僅可以評(píng)估當(dāng)前的水狀況，還可以評(píng)估水需求。相連的基礎(chǔ)設(shè)施可以將水從洪災(zāi)區(qū)轉(zhuǎn)移到農(nóng)業(yè)中心或其他需要水的地區(qū)。這些水道中的智能過濾器也可以在徑流到達(dá)這些地方之前去除污染物，從而保護(hù)環(huán)境。
有了更多的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，城市可以將雨水系統(tǒng)連接到交通信號(hào)燈和其他導(dǎo)航技術(shù)。智能交通和水管理的結(jié)合可以將交通轉(zhuǎn)移到有洪災(zāi)危險(xiǎn)的地區(qū)。避開這些區(qū)域的汽車將避免交通擁堵并防止撞車，從而創(chuàng)造更安全、更高效的道路。
物聯(lián)網(wǎng)讓城市更智能、更安全
隨著物聯(lián)網(wǎng)在市政應(yīng)用中的普及，城市將變得更加安全和高效。雨水徑流是對(duì)許多主要城市及其周圍環(huán)境的威脅，但物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供了解決方案。相連的水管理系統(tǒng)可以防止徑流過多，并在緊急情況下提醒居民。
當(dāng)更多的城市采用更多這種技術(shù)時(shí)，其收益將繼續(xù)增長(zhǎng)。物聯(lián)網(wǎng)為地方政府節(jié)省了資金，因此他們將在發(fā)展中投入更多資金。如果實(shí)施得當(dāng)，這些技術(shù)可能會(huì)使雨水徑流成為過去的問題。
(原標(biāo)題：物聯(lián)網(wǎng)在智慧城市雨水管理中的應(yīng)用)
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