从治好水走向“智”好水
来源:人民邮电报 更新时间:2024-03-22

  2024年3月22日是第三十二届“世界水日”,3月22日至28日是第三十七届“中国水周”。联合国确定2024年“世界水日”主题为“Water for Peace”(以水促和平)。我国纪念2024年“世界水日”“中国水周”活动主题为“精打细算用好水资源,从严从细管好水资源”。

近年来,我国以“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”为治水思路,加快推动水利高质量发展,不断提升水旱灾害防御能力、水资源节约集约利用能力、水资源优化配置能力、江河湖泊生态保护治理能力。

落实节水优先方针,全面实施国家节水行动,持续推进农业节水增效、工业节水减排、城镇节水降损,推动用水方式由粗放向节约集约转变。十年来,全国用水总量总体稳定在6100亿立方米以内,万元国内生产总值用水量、万元工业增加值用水量分别下降42.8%、58.2%,农田灌溉水有效利用系数从0.530提高到0.576。推进河湖系统保护治理,治理水土流失面积62万平方公里,越来越多的河流恢复生命、流域重现生机。

信息通信业在进一步低碳高效治水、管水、护水、用水的进程中起到了举足轻重的作用。以5G、云计算、大数据、物联网和人工智能为代表的新一代信息技术正为水资源开发利用管理走向更深层次的数字化、智能化带来崭新契机。如何“智”好水,本期我们一起来讨论。

智慧水务赋能绿色经济 城乡多维效益显现

随着科技的不断进步,以5G、云计算、大数据、物联网和人工智能为代表的新一代信息技术正在加速赋能城乡供水这项关键基础公共事业,并推动了这项基础事业的演进——智慧水务。

什么是智慧水务呢?

智慧水务是指运用物联网、大数据等先进的信息技术,对水资源进行全面感知、实时监测、智能分析和精细管理的一种模式。它不仅关注水的供应和排放,还关注水的质量、环境、生态等多个方面。通过智慧水务,我们可以更好地管理和保护水资源,实现可持续发展。

智慧水务不仅推动了供水全过程的数字化、可视化,而且使供水需求与供水质量更加透明,使供水服务更有指向性,更好满足社会生产和人民生活的基本需求。作为一种创新的管理模式,智慧水务正逐渐深入城乡,为水资源的高效利用和环境保护带来了新的机遇,呈现出绿色经济发展中的多维效益。

结合新质生产力中的各类要素,智慧水务正在各个领域呈现多维度的效益,从而不断驱动城乡供水这项公共事业的渐进升级。

在城市水务,从城市供水管网的建设,到城市排水设施的完善,再到污水处理、水质保护,都有智慧水务系统大显身手的“舞台”。

在供水过程中,智慧供水系统可以通过摄像头、流量计、压力计等一系列智能感知设备,实现对供水管网的实时监测,减少管网的“跑冒滴漏”,提高城市供水效率。

城市排水一直以来是重要课题,如何应对短时间强降雨导致的洪涝灾害,国家提出了“海绵城市”发展规划。智慧排水系统的建设是重要环节。通过大数据分析,找到现有排水堵点,从而针对性地优化排水管网,提高排水效率,降低城市内涝发生的可能性。

绿水青山就是金山银山,在水环境保护上不能有丝毫松懈。智慧水务系统可以通过对水源地和管网中有毒有害物、环境污染物的监测,实现早期预警,保护城市生态环境。

以长江中游水文水资源勘测局自主研发的汉口“三有”水文站智慧平台为例,该平台帮助水文工作人员足不出户就能快速获取水位、水质、流量、泥沙等实时数据。在监测室,水文数据在不断更新,同步更新的是屏幕上虚拟的长江流域,河道、房屋等一应俱全,一旁还实时显示水质、流速等数据。

“汉口水文站需监测长江中游12个水情站的数据、七大类水情要素。以往这些数据非常分散,需要人工记录统计。现在汉口水文站智慧平台可以自动统计、计算,直观呈现数据变化。”水文站的工作人员表示,智慧水务系统的实现,让汉口水文站在数字技术的加持下更具活力。

目光转向农村,供水分散、水质卫生等问题更加突出。在生产灌溉、生活供水和物种保护方面,智慧水务系统都在显著提高水资源的利用效率。

在灌溉农田时,智慧水务系统可以根据土壤湿度、气象等数据,精准控制灌溉水量,提高农田水利效益。在生活用水方面,智慧水务可以改善农村供水设施,提高供水可靠性,满足农民的生活和生产需求。在生态保护方面,智慧湿地监测系统可以通过声音识别、视频监测等方式,实时监测湿地生物多样性、水质、环境等数据,并追踪物种的分布情况,为湿地保护、珍稀物种的栖息地保护提供科学依据。

智慧水务在城乡供水系统的深入应用,不仅进一步提高了水资源的利用效率,还促进了城市和农村的可持续发展。

“智”水市场持续升温 发展风向日趋明朗

在江苏南京内秦淮河,秦淮区水务局投入6台“感知数字坞”,感知60多个与水质相关的数据,高效准确地感知水质变化。除了常规收集水质数据外,还能通过数字模型感知水质的变化,从多维度分析水质变化原因,为河道治理摸清深层次原因。据了解,通过数字坞运算及人工智能工具,投资节约30%以上。

在广东深圳,借助数字孪生流域技术,“人在线、物在线、事在线”的水务设施运行管理模式已见雏形。全市“河、库、厂、网、站、线”六大类约5300个重点水务对象的基础数据按照统一标准归集,再加上水情、雨情、工情等约6000个监测站的实时监测数据,以及自然资源与空间地理数据,汇聚形成“水务数字底座”,以“水务一张图”的方式呈现。

数字经济时代,智慧水务系统成为智慧城市规划中不可或缺的一部分。为了更好满足社会生产和人们日常生活需要,智慧水务产业生态是新时期以物联网感知为基础、以应用场景为媒介、以大数据分析为抓手,统筹整合供水全链条数据、预测供水需求、进行科学调度、减少爆管和漏损,实现更智慧供水的一体化产业体系。

通过提高城市供水、排水、污水处理系统的智慧化水平打造智慧水环境,智慧水务产业有力推动城市生态文明建设,促进智慧城市进一步升级发展,并将逐步融合于智慧城市发展体系,其在智慧城市建设中的重要性将逐步提升。据咨询机构Markets and Markets数据,2015—2021年全球智慧水务行业的市场规模不断增长,由2015年的72亿美元增长至2021年的138亿美元,年复合增长率达11.45%。据统计,2023年我国智慧水务市场规模约为188亿元,预计于2027年达280亿元,年均复合增长率达10.5%。

我国积极推进新一代信息技术与水务融合发展。到2020年,NB-IoT网络实现全国普遍覆盖,面向室内、地下管网等应用场景实现深度覆盖。信息通信业以水表智能计量、环保监测等领域为切入点,加快NBIoT网络在城市公共服务和公共管理中的应用,助力公共服务能力不断提升。2021—2022年,水利部印发了《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》《“十四五”期间推进智慧水利建设实施方案》,还同步印发了《智慧水利建设顶层设计》《“十四五”智慧水利建设规划》,系列文件明确了推进智慧水利建设的时间表、路线图、任务书、责任单,以建设数字孪生流域和构建“2+N”水利智能业务应用体系为主要发展方向。而随着《数字中国建设整体布局规划》提出“构建以数字孪生流域为核心的智慧水利体系”,智慧水利建设开启了新时代。

智慧监测更广泛 打造湿地生态护盾

湿地作为全球三大生态系统之一,具有涵养水源、净化水质、调节气候、生物多样性维持等多种生态功能,是人与自然和谐共生家园的重要组成部分。

在“鸟类国际机场”观察形形色色的鸟儿起降,已经成为新潮流。在山东黄河三角洲国家级自然保护区,东北亚内陆和环西太平洋鸟类在此迁徙中转、越冬栖息和繁殖。丹顶鹤、白头鹤、白鹤、大鸨、东方白鹳等国家一级保护鸟类,以及灰鹤、大天鹅、鸳鸯等国家二级保护鸟类在此繁衍生息,每年吸引大量游客和鸟类爱好者来此参观学习。

得益于感知+5G+边缘AI技术,保护区对于物种的监测和研究效率得到了有效提升。据悉,2022年10月,华为与山东黄河三角洲国家级自然保护区共同打造了生物多样性监测试点,其可通过AI技术识别飞翔、运动中的鸟类,实时标注展示鸟类信息,阶段性地呈现鸟类活动频次等数据报表。目前对受训后的旗舰物种如东方白鹳等大型鸟类的实时识别准确度可达90%以上。

“黄湖美,碧水绕田围……”一曲黄梅小调唱出了黄湖波光粼粼、风光旖旎的柔美风情。在安徽宿松,当地政府始终践行“绿水青山就是金山银山”的理念,锚定河湖管理工作目标任务,精准压实责任,综合统筹施策,有力有序推进河湖管理工作落实落地。

宿松地处皖江之首、皖鄂赣三省结合部,为皖西南门户。宿松境内四大湖泊,自西向东分别是龙感湖、大官湖、黄湖、泊湖,统称为华阳河湖群,水面总面积776.4km2,居华东第一、全国第二。

2024年伊始,宿松县联合安庆铁塔,定制开发“宿松县智慧大湖综合监管平台”大官湖项目,主要采用高点视频监控搭配雷达探测、利用电子围栏分析等功能,实现智慧大湖一体化综合监管应用。该平台可实现疑似偷捕行为监管、重点水域24小时全景监控、雷视联动主动预警、执法过程监管记录等,从而提升执法效能,有效落实大湖禁捕制度、休禁渔制度及其他各项资源养护措施,强化管辖水域执法监管力度,严厉打击各类涉渔违法违规行为,维护渔业生产秩序。

青头潜鸭是极危物种,全球只有千余只。湖北武汉市湿地保护中心积极建设武汉智慧湿地系统,目前已经具备鸟类图像和声纹自动识别、物种追踪、环境监测、水文过程推演、生态服务价值评估、调度指挥、威胁预警、公众互动等重要功能。据介绍,该系统已覆盖武汉市13个湿地自然保护地,包括5个湿地自然保护区、8个湿地公园,还覆盖了黄陂区祁家湾渔场、洪山区天兴洲、东西湖区天鹅湖3个野生动物重要栖息地,有效推动当地青头潜鸭等濒危动物的保护工作。

不论是5G、AI等信息技术,还是智慧监测、保护系统等智慧应用,随着越来越多种类的科技在湿地保护领域持续深化落地运用,将形成更为坚强的技术护盾,为湿地与动植物保护保驾护航。