在城市化进程加速的背景下,黑臭水体已成为威胁城市生态环境和居民健康的重要问题。传统的黑臭水体治理方式往往依赖人工巡查、经验判断和粗放式管理,不仅效率低下,而且难以实现精准治理和长效管控。随着人工智能、物联网、大数据等技术的发展,智慧水务解决方案为黑臭水体治理带来了新的思路和方法。其中,AI 识别与动态调度技术的深度融合,成为提升黑臭水体治理效率的关键突破口。
一、黑臭水体治理的现存痛点
(一)污染源识别难
城市水体污染来源复杂,包括工业废水偷排、生活污水直排、农业面源污染以及初期雨水携带污染物等。传统的人工排查方式不仅耗时耗力,而且在面对隐蔽性强的排污口、管网渗漏等问题时,难以快速准确地定位污染源。例如,一些企业通过暗管将未经处理的工业废水排入河道,人工巡查很难及时发现。
(二)治理缺乏动态性
黑臭水体治理是一个动态过程,受降雨、气温、水流等多种因素影响,水质状况会随时发生变化。传统治理方案往往采用固定的处理模式,无法根据实际情况及时调整治理措施。比如,在降雨后,河道污染物浓度会被稀释,但也可能导致污水管网超负荷运行,引发污水溢流,而传统治理方式难以对此做出快速响应。
(三)监测数据分散且利用率低
黑臭水体治理涉及环保、水利、市政等多个部门,各部门的数据采集系统相互独立,数据格式和标准不统一,导致监测数据分散,难以实现共享和综合分析。这些分散的数据无法形成有效的治理决策依据,使得治理工作缺乏科学性和系统性。
二、AI 识别与动态调度技术的应用场景
(一)AI 识别技术
AI 识别技术在黑臭水体治理中主要应用于污染源识别、水质监测和生态环境评估等方面。通过图像识别、视频分析等技术,AI 可以对河道水面漂浮物、排污口、水质变化等进行实时监测和识别。例如,利用安装在河道沿岸的高清摄像头,AI 图像识别算法能够自动检测水面是否存在油污、垃圾等污染物,并通过分析污染物的形态、颜色等特征,初步判断其来源。此外,AI 还可以通过对水质监测数据的分析,预测水质变化趋势,提前发现潜在的污染风险。
(二)动态调度技术
动态调度技术基于物联网和大数据技术,实现对黑臭水体治理设施(如污水处理厂、泵站、调蓄池等)的实时监控和智能调度。该技术可以根据水质、水量、水位等实时数据,自动调整治理设施的运行参数和工作模式。比如,当监测到河道水位上涨,可能引发污水溢流时,动态调度系统可以自动启动泵站,将污水抽送至污水处理厂进行处理;当污水处理厂处理能力不足时,系统可以合理调配调蓄池,暂时储存污水,避免污水直接排入河道。
三、智慧水务解决方案中 AI 识别与动态调度技术的融合策略
(一)数据整合与共享
智慧水务解决方案首先需要建立统一的数据平台,整合环保、水利、市政等多个部门的监测数据,包括水质数据、水文数据、排污数据等。通过数据清洗、转换和标准化处理,确保数据的准确性和一致性。AI 识别技术可以对这些数据进行深度分析,挖掘数据背后的规律和特征;动态调度技术则根据数据分析结果,生成科学合理的治理方案和调度指令。
(二)实时监测与智能预警
利用 AI 识别技术对黑臭水体进行实时监测,一旦发现异常情况(如排污口排放污水、水质指标超标等),系统立即发出预警信息。动态调度技术根据预警信息,迅速启动相应的应急处理措施,如关闭排污口阀门、增加污水处理厂处理负荷等。同时,AI 还可以通过对历史数据的学习和分析,预测未来一段时间内可能出现的污染风险,提前做好防范准备。
(三)精准治理与动态优化
AI 识别技术可以精准定位污染源,并分析污染物的成分和特性,为制定针对性的治理方案提供依据。动态调度技术根据治理方案,合理调配治理资源,如调整污水处理厂的处理工艺、优化泵站的运行时间等。在治理过程中,系统持续监测水质变化情况,AI 根据实时数据对治理方案进行动态优化,确保治理效果达到最佳。
四、实际应用案例与成效
(一)案例一:某南方城市河道治理
在某南方城市的一条黑臭河道治理中,智慧水务解决方案部署了多个高清摄像头和水质监测传感器,利用 AI 图像识别技术实时监测河道水面情况和水质变化。系统成功识别出多个隐藏的排污口,并通过 AI 分析确定了排污企业。同时,动态调度技术根据水质监测数据,自动调整污水处理厂的运行参数,增加了对该河道污水的处理能力。经过一段时间的治理,河道水质明显改善,黑臭现象基本消除,周边居民满意度大幅提升。
(二)案例二:北方某流域综合治理
北方某流域在实施黑臭水体治理工程时,采用智慧水务解决方案构建了流域级监测与调度系统。AI 识别技术对整个流域的水质、污染源进行全面监测和分析,动态调度技术则根据流域内不同区域的水质情况,合理调配水资源和治理设施。例如,在枯水期,系统通过调度调蓄池和泵站,增加河道水量,提高水体自净能力;在汛期,系统提前做好防范措施,避免污水溢流和内涝。经过综合治理,该流域的生态环境得到显著改善,生物多样性逐渐恢复。
五、结语
智慧水务解决方案通过结合 AI 识别与动态调度技术,为黑臭水体治理提供了精准、高效、智能的手段。这种融合不仅能够有效解决传统治理方式中存在的问题,还能实现对黑臭水体的全过程、动态化管控。未来,随着技术的不断发展和创新,智慧水务解决方案将在黑臭水体治理领域发挥更大的作用,为城市生态环境的改善和可持续发展提供有力保障。同时,还需要进一步加强技术研发、完善政策法规、促进部门协作,推动智慧水务在黑臭水体治理中的广泛应用和深度发展。