物联网在智慧城市雨水管理中的应用
- 来源：千家网
- 2021/4/27 15:16:53
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物联网在其相对较短的历史中已经走了很长一段路。尽管消费类应用仍是大多数物联网采用的原因，但企业甚至政府部门都已开始依赖这些技术。随着智慧城市运动的兴起，城市管理者们在整个城市范围内安装了越来越多的物联网传感器和设备。
2019年，全球智慧城市支出达到1043亿美元。据预测，到2023年，这一数字将超过1,890亿美元。物联网城市基础设施将带来无数收益，雨水管理是一个有希望但可能被忽视的项目。
当我们想到智慧城市时，可能根本就不会想到雨水管理。但这是物联网关键的理想用例之一。
城市雨水问题
如果您不居住在大城市中，则可能无法理解为什么雨水成为一个紧迫的问题。尽管草和其他植物可以吸收60%的雨水，但坚硬的表面却并非如此。充满混凝土和金属的城市吸收的雨水不多，从而导致径流增加，尤其是在暴雨时。
这种径流使城市更容易遭受洪水，企业和房屋的破坏，并威胁到人们的生命财产安全。洪水可能破坏关键且昂贵的公共基础设施，或对小型企业造成水灾侵害。在严重的情况下，它可能将人们赶出家门，甚至造成伤害危及生命。
城市雨水径流也提出了一些环境问题。过多的雨水吸收了诸如农药、防冻剂、重金属和石油等污染物，最终注入到环境生态系统中。如果没有有效的管理，暴雨可能危害周围的河流、湖泊和海洋，并且已经在许多地区造成威胁。
水质测量
物联网设备可以帮助雨水管理的第一种方法是测量水质。并非所有对环境有害的径流都发生在剧烈的洪水事件中，这使其难以识别。物联网传感器为研究人员提供了了解雨水对环境的影响所需的数据。
一些城市，例如美国肯塔基州的路易斯维尔，在下水道和其他水道中都装有物联网传感器。这些可以收集有关水质的数据，尤其是在暴风雨后，可以揭示污染的程度和内容。这些信息可以显示水污染源头所在的城市，并指导应对措施。
来自某城市一个地区的污染物在另一个水域中出现，揭示了雨水径流如何传播。然后，城市官员可以看到应该在哪里安装新的基础设施或改进现有的流水系统。如果他们将这些数据输入到预测分析引擎中，他们甚至可以看到有关改进的建议。
天气模式分析
物联网在雨水管理中的另一个有用应用是分析天气模式。连接的天气传感器可以收集本地环境数据并访问国家气象中心的预报。利用这些信息，他们可以对即将到来的降雨产生准确的预测，从而影响水系统的变化。
例如，美国堪萨斯州Lenexa市于2016年安装了这样的系统，并使用IoT传感器对现有的雨水管理基础设施进行了改造。基于云的解决方案使用连续监视和自适应控制(CMAC)技术，该技术可自动响应实时更新。当系统检测到较高的降雨时，它将调整池塘和水库中的水位，以避免造成过多的城市径流。
像这样的物联网系统的数据还可以向城市显示一年中什么时候更容易发生洪灾。然后，他们可以计划在这些时间前后调整雨水管理策略。这种方法对于沿海城市或其他容易发生暴风雨的地区具有建设性。
雨水径流优化
当风暴来临时，物联网技术可以帮助径流管理系统实时适应。每种降雨情况都不尽相同，因此某些地区的径流可能会比其他地区更多，并且需要更多的帮助。物联网传感器可以检测到这些情况并相应地调整雨水基础设施，以减轻影响。
几年前，IBM在美国明尼苏达州的罗切斯特(Rochester)测试了这样的CMAC系统。该解决方案使用湿度、水质和流量传感器来控制城市水路中的电子阀。当一个地区降雨过多时，阀门将打开和关闭以将水分流到城镇的较干燥部分。
这些实时变化可以减少整个城市的径流，无论它在哪里受到威胁。一个区域使用这样的系统的区域越多，他们需要影响未来变化的数据也就越多。他们可以分析历史趋势，以查看要解决的系统是否存在任何效率低下的问题。
实时警报
即使是十分有效的雨水管理系统也无法阻止每场风暴，尤其是特大暴雨。当恶劣天气事件造成这些解决方案无法应对的洪灾时，下一步就是警告那些会影响的解决方案。物联网网络也可以在这方面提供帮助。
监视水流量以调节城市水道阀门的传感器可以检测何时有洪灾风险。然后，他们可以预测哪些地区将遭受洪水的最大影响，并发出警告消息。这些早期警报可以让企业做好准备，并在必要时让居民撤离。
在某些地区，洪水影响了多达数百万人，并造成了数亿美元的财产损失。受影响的当事方越早对这些事件发出警告，他们就会越早做出反应，防止造成伤害和生命损失。由于物联网系统可以实时响应并影响预测，因此它们可以提供人们需要的预警。
雨水基础设施维护
如果您曾经看过峡谷或海边悬崖，那您就会知道水的破坏力如何。承受多年雨水径流的水路将在某个时候开始破裂或退化。在这些系统中使用更多的电子设备时，这种破坏更加令人担忧，但是IoT设备也提供了解决方案。
物联网传感器还可以收集有关基础设施损坏和性能的数据。如果它们靠近可能造成高昂成本的故障，则物联网网络可以提醒维护人员。然后，城市可以根据需要修复其水道，从而防止出现故障并避免不必要的维修费用。
仅在2017年，美国在基础设施维护上就花费了2665亿美元。由于基于物联网的维修避免了过多的支出和昂贵的故障，因此可以大大降低这些成本。然后，城市可以确保这些供水系统以最佳性能运行，同时将费用降至低额。
未来的可能性
随着智慧城市计划的发展和物联网技术的发展，雨水管理的新用例将出现。随着气候变化使恶劣天气事件发生的可能性增加，这一趋势也将变得越来越关键。
未来的CMAC系统不仅可以评估当前的水状况，还可以评估水需求。相连的基础设施可以将水从洪灾区转移到农业中心或其他需要水的地区。这些水道中的智能过滤器也可以在径流到达这些地方之前去除污染物，从而保护环境。
有了更多的物联网基础设施，城市可以将雨水系统连接到交通信号灯和其他导航技术。智能交通和水管理的结合可以将交通转移到有洪灾危险的地区。避开这些区域的汽车将避免交通拥堵并防止撞车，从而创造更安全、更高效的道路。
物联网让城市更智能、更安全
随着物联网在市政应用中的普及，城市将变得更加安全和高效。雨水径流是对许多主要城市及其周围环境的威胁，但物联网设备提供了解决方案。相连的水管理系统可以防止径流过多，并在紧急情况下提醒居民。
当更多的城市采用更多这种技术时，其收益将继续增长。物联网为地方政府节省了资金，因此他们将在发展中投入更多资金。如果实施得当，这些技术可能会使雨水径流成为过去的问题。
(原标题：物联网在智慧城市雨水管理中的应用)
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