本平台通过研发出具有自主知识产权系列化的城市水与垃圾智慧管理系统,实现人工智能在城市水资源保障、水环境治理、水生态安全及村镇垃圾治理领域的成功应用,推动我国人工智能环境治理技术的产业化发展,为我国城市可持续发展及环境安全保障提供支持。具体研究内容如下:

1. 研发基于数据挖掘的内河水环境智慧管理平台

运用物联网+云计算+大数据技术,构建空间分布式内河水环境大数据平台,通过水质、浮游生物、底泥、河流岸线等水环境信息与ARCGIS之间的交互,实现对内河全区段水环境大数据的组织、管理、查询、显示及统计功能。建立多维交互的内河水环境智慧管理平台,综合计算工农业外源污染、底泥内源释放、水生生物降解等事件对河流水质的影响,完成多源内河污染权重分析,平台可实现内河水环境信息三维展示、目标污染物迁移转化预测、涉水工程影响实时评估,并依据数据挖掘结果提出综合治理方案;通过平台的执法监管及绩效评价功能,可实现管理部门有序联合执法、巡查执法责任到位、考核追踪问效,从而为政府部门提出切实有效的城市内河综合治理决策提供数据及技术支持。

2. 研发基于管网预测模拟的城市雨水污染控制智慧管理平台

建立城市雨水管网信息数据库,可实时查询城市行政区、流域、断面、气象、污水厂、泵站、排水口及管网等相关信息。构建城市降雨-溢流-水质历史事件情景库,建立城市降水、管网溢流及断面水质变化的动态关联。研发基于管网预测模拟的城市雨水污染控制智慧管理平台,包括雨水分配、管网运行、入河排放、河流自净、雨水调配等模块,可准确预测出不同情景下雨水的蒸发量、下渗量及径流量,精准计算出全区域管网的水力水质,快速找出管网积水拥堵段,计算出影响断面水质的雨水入河临界值,并提出雨水调配方案,优化雨水调蓄方案,实现雨水污染的有效控制。

3. 基于物联网及云计算的智慧海绵城市规划设计与监管平台

开发多空间尺度(城市/区域)下海绵城市水处理设施规划和设计模型、海绵城市大数据智慧监管系统,集成我国智慧海绵城市规划设计与监管平台,实现城市排水防洪安全、雨水资源化利用和生态环境保护的目标。基于我国不同区域的城市现状(城市发展、气候变化等),采用流域不透水表面遥感、工程顾问、经验数据等技术,实现城市/区域用水量、污染物排放量的空间测绘;开发内部城市形态概化算法,对概化后城市/区域进行形态模拟;综合静态/动态多维模式完成分散式和混合式雨水处理设施效能评价,最终实现海绵城市雨水污染控制、城市洪涝削减、雨水资源利用及替代供水资源等多种雨水资源的管理策略应用。利用物联网和云计算等信息技术,对海绵城市降雨量、蓄水池水位、雨水水质和土壤水分等进行实时数据采集、查询和远程智能控制,同时运用灰色关联模型对滤后水质进行智能评估,在此基础上搭建海绵城市大数据智慧监管平台,为海绵城市长效运行机制的建立提供数据支持。

4. 研发垃圾移动处理模式与大数据智能监管平台

构建基于物联网数据采集和GIS技术的收运与运维一站式监管技术与平台,开发垃圾污染预报预警与应急调度技术,建立标准化、规范化和稳定化的村镇垃圾长效运维机制,实现村镇垃圾监管与智慧调度决策。提取村镇生活垃圾基础环境、排放特征、组分构成等数据,建立基于分布式数据库的村镇生活垃圾数据库;采用物联传感技术实现垃圾收运处理过程的数据智能采集,利用GIS以“一张图”形式展示过程数据,实现村镇生活垃圾数据信息的快速获取、准确定位及深度挖掘。基于AI算法技术,建立村镇生活垃圾 “物质传输-能量流动”解析模型,提出源排放、渗滤液产生、资源化效率、运行成本等各环节基准值的核算方法,为村镇生活垃圾分散式收集处理技术模式的建立及规范指南的提出提供技术支持。模拟垃圾收运及处理处置过程的工况场景,推演各种策略下的系统运行效能、成本及污染控制效果;分析设备故障、污染泄漏等应急事件的种类及发生阶段,快速筛选出优化解决方案,实现突发污染事件处理的智慧决策。