—殷峻暹 中國水利水電科學研究院
智慧水務是智慧城市的重要組成部分，核心是圍繞著自然-社會二元水循環及其半生過程和理論，
充分利用物聯網、雲計算、大數據、人工智能、移動互聯等新一代信息技術，自動採集、系統整合、深度挖掘和廣泛運用水務信息資源，實現全方位的水務信息資源共享和智能化管理，全面提升水務管理的效率和效能。為了更好的應對人類活動、氣候變化帶來的水資源問題，如洪澇災害、乾旱缺水、水環境惡化、水生態退化等，推動水務工作向信息化更高層次發展，水務信息化成為水資源管理的重要抓手和有效載體。按照“水利工程補短板、水利行業強監管”的總基調和“安全、實用”的基本要求，2019年水利部先後印發了《加快推進智慧水利的指導意見》、《智慧水利總體方案》和《智慧水利網信水平三年行動提升方案（2019-2021年）》，進一步明確了今後一個時期我國智慧水利建設的總體要求、主要任務，提出了組織實施方案及保障措施、近期行動目標和計劃，指導全國智慧水利規劃和建設。與此同時，上海市、江蘇省、深圳市等省市也先後開展智慧水務建設。2019年12月，華為技術有限公司和平安國際智慧城市科技股份有限公司聯合體中標深圳市智慧水務一期工程，中標價達4.45億元，被稱為2019年智慧水務“第一標”。 華為等互聯網公司跨界進入智慧水務，更說明水務信息化行業迎來了藍海時代。
大數據和人工智能技術在智慧水務建設中將扮演關鍵角色，覆蓋監測預測調度、水量水質監管等全棧全場景。華為在大數據和人工智能領域，提供覆蓋端邊雲的一站式人工智能開發平臺，吸引行業內眾多的合作伙伴和開發者覆蓋各類豐富場景的開發和落地，同時支持開發者算法攻關去實現關鍵場景的重要難點突破，共同推動智慧水務向前發展。
智慧水務技術架構包括信息採集、基礎設施、大數據中心、業務應用、標準規範和信息安全。其中信息採集是智慧水務的“感覺系統”、是智慧水務的“眼”，通過構建天地空一體化監測網絡，實現對涉水對象及其環境信息的感知和接收。目前我國水利行業監測感知覆蓋不全、密度低，據統計我國基本水文站網平均密度3202km2/站，雨量站平均密度約500km2/站，蒸發站平均密度5800km2/站，約50%中小河流沒有水文監測，90%以上小型水庫和幾乎所有堤防沒有安全監測。目前，城市公共基礎設施建設相對完備，公安、交通、環保等部門在城市（尤其是建成區）佈置了大量的視頻監控設備，視頻監控基本可達到全覆蓋。除了單純的“看看”視頻之外，如何高效、共享、複用這些視頻資源，為水務部門管理服務，節約建設成本的同時，大幅提高管理效能，機器視覺技術為此提供了一個重要途徑。
機器視覺技術主要用計算機來模擬人的視覺功能，從客觀事物的圖像中提取信息，進行處理並加以理解，最終用於實際檢測、測量和控制。利用城市泛在的高清攝像設備，基於機器視覺技術對水位、流量、排水口、水面漂浮物、人員入侵等進行識別，拓展智慧水務的信息監測和採集渠道，拓寬智慧水務的“眼”。機器視覺技術在智慧水務建設的具體應用場景如下：
01城市內澇積水監測和預警
當前，城市已經建設了內澇積水監測網絡，相對於傳統的人工監測手段工作效率上有了很大提升。但監測站點一般佈置在易積水路段，監控站點一經建成就已固定，且監測站網覆蓋密度低、監測範圍有限。隨著城市建設用地的迅速擴展，城市內澇積水監測站點明顯不足，無法滿足智慧城市建設的新需求。利用城市泛在的視頻監控設備（如立交橋、下凹橋、隧洞等），研發基於機器視覺的內澇積水水位識別技術，可24小時不間斷的在線監測道路積水變化，結合降水預報生成內澇預警，並及時向社會發佈告警信息，公眾可提前選擇繞行路線，方便公眾出行。
在內澇監測站點密度低、內澇監測設備投入成本有限、歷史降雨積水數據統計不足的情況下，利用城市泛在的視頻監測設備進行內澇積水水位監測和識別，積累內澇監測數據形成大數據樣本後，採用深度學習技術，結合降水預報信息，構建基於大數據分析的城市內澇預警模型，彌補傳統基於機理的城市內澇預測模型計算參數難率定、計算時間長、計算效率低等問題。
02排汙口實時在線監測和告警
沿河排汙口數量龐大，部分企業出於利益驅動，偷排現象依然存在。排汙口定量和重點監控是水環境監控的一大難題。利用沿河佈置的視頻監控設備，研發基於機器視覺的排汙行為捕獲與排汙量估算技術，對排汙口的排汙行為（有無排水）、排水量、排水水質進行24小時不間斷的監測，發現排水異常情況進行告警，實現排汙行為的在線動態監測，可有效監管非法排汙行為。
03人員非法入侵識別和告警
一到夏天總是看到河道、水庫等水域附近禁止游泳、禁止釣魚的警示，但也總是發生因違法違規下河游泳造成溺水身亡的事件。河道、水庫、湖泊等水域岸線長，依靠人工巡查很難做到實時、有效監管。研發基於機器視覺的人員非法入侵識別技術，對游泳、划船、釣魚等違法行為進行識別並告警，可大大提高監管效率。
04水面漂浮物智能識別和告警
利用高清攝像設備，研發基於機器視覺的水面漂浮物識別技術，對河道、引水渠、水庫、湖泊等水體的水面漂浮物進行識別和告警，替代目前人工巡河和人工湖（庫），可大大提高巡河、巡湖（庫）效率，降低人力成本。
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