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物聯(lián)網(wǎng)在其相對較短的歷史中已經(jīng)走了很長一段路。盡管消費類應(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)。隨著智慧城市運動的興起，城市管理者們在整個城市范圍內(nèi)安裝了越來越多的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和設(shè)備。

2019年，全球智慧城市支出達到1043億美元，專家預(yù)測，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)施將帶來無數(shù)收益，雨水管理是一個有希望但可能被忽視的項目。

當(dāng)我們想到智慧城市時，可能根本就不會想到雨水管理。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，則可能無法理解為什么雨水成為一個緊迫的問題。盡管草和其他植物可以吸收60%的雨水，但堅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。

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量水質(zhì)。并非所有對環(huán)境有害的徑流都發(fā)生在劇烈的洪水事件中，這使其難以識別。物聯(lián)網(wǎng)傳感器為研究人員提供了了解雨水對環(huán)境的影響所需的數(shù)據(jù)。

一些城市，例如美國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)對措施。

來自某城市一個地區(qū)的污染物在另一個水域中出現(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)測分析引擎中，他們甚至可以看到有關(guān)改進的建議。

天氣模式分析

物聯(lián)網(wǎng)在雨水管理中的另一個有用應(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)并訪問國家氣象中心的預(yù)報。利用這些信息，他們可以對即將到來的降雨產(chǎn)生準確的預(yù)測，從而影響水系統(tǒng)的變化。

例如，美國堪薩斯州Lenexa市于2016年安裝了這樣的系統(tǒng)，并使用IoT傳感器對現(xiàn)有的雨水管理基礎(chǔ)設(shè)施進行了改造。基于云的解決方案使用連續(xù)監(jiān)視和自適應(yīng)控制(CMAC)技術(shù)，該技術(shù)可自動響應(yīng)實時更新。當(dāng)系統(tǒng)檢測到較高的降雨時，它將調(diào)整池塘和水庫中的水位，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候更容易發(fā)生洪災(zāi)。然后，他們可以計劃在這些時間前后調(diào)整雨水管理策略。這種方法對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)暴來臨時，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以幫助徑流管理系統(tǒng)實時適應(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在美國明尼蘇達州的羅切斯特(Rochester)測試了這樣的CMAC系統(tǒng)。該解決方案使用濕度、水質(zhì)和流量傳感器來控制城市水路中的電子閥。當(dāng)一個地區(qū)降雨過多時，閥門將打開和關(guān)閉以將水分流到城鎮(zhèn)的較干燥部分。

這些實時變化可以減少整個城市的徑流，無論它在哪里受到威脅。一個區(qū)域使用這樣的系統(tǒng)的區(qū)域越多，他們需要影響未來變化的數(shù)據(jù)也就越多。他們可以分析歷史趨勢，以查看要解決的系統(tǒng)是否存在任何效率低下的問題。

實時警報

即使是最有效的雨水管理系統(tǒng)也無法阻止每場風(fēng)暴，尤其是特大暴雨。當(dāng)極端天氣事件造成這些解決方案無法應(yīng)對的洪災(zāi)時，下一步就是警告那些會影響的解決方案。物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)也可以在這方面提供幫助。

即使是最有效的雨水管理系統(tǒng)也無法阻止每場風(fēng)暴，尤其是大雨。當(dāng)極端天氣事件造成這些解決方案無法應(yīng)對的洪災(zāi)時，下一步就是警告那些會影響的解決方案。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何時有洪災(zāi)風(fēng)險。然后，他們可以預(yù)測哪些地區(qū)將遭受洪水的最大影響，并發(fā)出警告消息。這些早期警報可以讓企業(yè)做好準備，并在必要時讓居民撤離。

在某些地區(qū)，洪水影響了多達數(shù)百萬人，并造成了數(shù)億美元的財產(chǎn)損失。受影響的當(dāng)事方越早對這些事件發(fā)出警告，他們就會越早做出反應(yīng)，防止造成傷害和生命損失。由于物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以實時響應(yīng)并影響預(yù)測，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

如果您曾經(jīng)看過峽谷或海邊懸崖，那您就會知道水的破壞力如何。承受多年雨水徑流的水路將在某個時候開始破裂或退化。在這些系統(tǒng)中使用更多的電子設(shè)備時，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用。

僅在2017年，美國在基礎(chǔ)設(shè)施維護上就花費了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)以最佳性能運行，同時將費用降至最低。

未來的可能性

隨著智慧城市計劃的發(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)。隨著氣候變化使極端天氣事件發(fā)生的可能性增加，這一趨勢也將變得越來越關(guān)鍵。

未來的CMAC系統(tǒng)不僅可以評估當(dāng)前的水狀況，還可以評估水需求。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這些地方之前去除污染物，從而保護環(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，其收益將繼續(xù)增長。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。如果實施得當(dāng)，這些技術(shù)可能會使雨水徑流成為過去的問題。