智能感知技术在大连市智慧水务应用系统中的应用

图5.1　大连市智慧水务应用系统架构

图5.2　智慧水务功能架构

智能感知就是将各种信息传感设备及系统,如无线传感器网络、射频标签阅读装置、条码与二维码设备、遥感监测和其他基于物—物通信模式的短距无线自组织网络,构建成覆盖主要水监测对象的智能感知网络体系,并建立这些传感设备之间的标识和连通,实现对大连市二元水循环过程中水量水质、水情、工情等各种信息全覆盖、全天候的信息时空无缝监测、监控和采集。如利用各种监测和监控技术对大连市主要水源地的水质水量变化、流域和城市水流线路中水质水量变化、供水系统中管道的取用排水量和渗漏量、固定断面的污染物种类和浓度、大坝变形参数、堤岸的渗漏参数等进行实时监测。通过优化布设传感器对大连市自然水循环和社会水循环过程进行实时监控,为科学、精确、动态的水务管理提供完备的数据支持。

智慧水务建成四大监测体系,包括汛情监测体系、水资源监测体系、水环境监测体系和水生态监测体系,以监测水循环的全部过程。二元水循环过程包括自然水循环和社会水循环过程,循环流程如图5.3所示。自然水循环过程包括从大气水至地表水、地下水,社会水循环过程包括从开发环节至利用环节、排放环节,两者通过降水蒸发、产汇流以及排泄补给有机地结合起来。

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图5.3　二元水循环流程图

对于水资源的动态管理,在自然水循环和社会水循环过程都有诸多要素需要感知,空间尺度包括基本单元、坡面、流域、区域,时间尺度包括秒、分、时、天、旬、月、季、年,垂直过程包括大气水、地表水、土壤水、地下水。垂直过程的监测对象、监测的时间尺度以及空间尺度均为多维监测,监测对象多、监测频率不同且监测范围不同。

针对水务管理监测对象多、监测频率高、涉及范围多的特点,根据大连市的水资源特点,规划建成四大监测体系,包括防洪监测体系、水资源监测体系、水环境监测体系以及水生态监测体系,如图5.4所示。

图5.4　智慧感知四大监控体系图

和传统的感知手段相比,智慧水务的智能感知有新的特性,如图5.5所示。结合物联网的“感、传、知、用”的应用特征,构建水务智能感知体系,确保水务部门的信息互通和资源共享,形成“空天地”一体化的水务立体感知监测体系。

智慧水务的感知体系涵盖了遥感卫星、气象卫星(共享)、摄像头、监测仪等设备,分布在城市空间的各个层次,通过空间三维技术,实现太空、天空、地面、水体、水下场景的真实再现和表达,从而可将水务传感网络的数据在统一平台管理,为后期的智能仿真、智能诊断、智能预警、智能调度、智能处置、智能控制以及智能交互打下坚实的基础。