利用视觉分析构建智慧水务解决方案
一、背景
在水利工程管理领域，传统的管理方式面临着诸多挑战。水利工程管理单位、水利局、水利厅等用户在水务营收管理、管网运行维护等方面存在效率低下、数据不准确等问题。例如，管网巡检维修依赖人工，难以全面覆盖且容易遗漏隐患；管网监测数据不实时，导致无法及时发现管网漏损等问题；二供监控和智慧泵房管理缺乏智能化手段，难以实现精准调控。因此，引入先进的视觉分析技术，构建智慧水务解决方案，成为提升水利工程管理水平的迫切需求。
二、技术实现
（一）算法融合
- 河道漂浮物识别算法：该算法通过视频输入自动识别河道水面是否有垃圾、塑料袋、饮料瓶等漂浮物出现。一旦发现便自动报警，并将报警信息推送至监控中心，提醒相关工作人员及时清理。此算法基于深度学习技术，对大量的河道漂浮物图像进行训练，使其能够准确识别不同类型的漂浮物。
- 船舶闯入识别算法：能够自动识别江面航道上朝着摄像头方向移动的船舶。如发现有船只进入监控范围则将报警信息发送至监控中心，提醒相关工作人员进行有效监管。该算法利用目标检测和跟踪技术，对船舶的运动轨迹进行分析和判断。
- 水文标尺识别算法：用于自动测量水位。传统人工测量水位耗费人力物力且效率低下，而该算法通过对水文标尺图像的分析，能够快速准确地获取水位数据。
- 其他算法：还包括漂浮大件油桶识别、河道化学污染识别、河道周边违建识别、非法排水识别等 500 多种 AI 视觉智能算法，能够为政企提供更多智慧水务相关解决方案。
（二）技术架构
构建“天空地”一体化水利感知网，整合多种技术手段。利用卫星遥感技术实现大范围的水域监测，获取水库、水库大坝、水闸、泵站、灌区等各类水利工程的全景画面；无人机技术用于对重点区域进行高精度巡查，获取详细的工程基础数据和运行数据；地面传感器网络实时采集水位、雨量、水质等水文要素数据。通过物联网平台将这些数据传输到大数据中心，运用融合的视觉分析算法对数据进行分析和处理。
三、功能优势
（一）精准监测与预警
- 水库大坝安全监测：基于水雨情监测系统、大坝安全监测系统、视频监控系统，实时感知水库大坝等工程工况和水位、雨量等水文要素的动态变化情况。通过视觉分析算法对大坝表面的裂缝、渗漏等异常情况进行识别和预警，为水工程调度运行提供可视化支撑。
- 管网监测：管网监测系统结合视觉分析技术，能够实时监测管网的运行状态。及时发现管网漏损、堵塞等问题，并通过精准定位漏损点位，为降低管网漏损、漏损评估分析提供科学指导。
- 二供监控与智慧泵房管理：二供监控系统和智慧泵房管理利用视觉分析技术，对水泵、阀门等机电设备的运行状态进行实时监测。及时发现设备故障隐患，并通过智能调控设备的运行状态，实现精准供水。
（二）高效巡检与维修
- 管网巡检维修系统：传统的管网巡检依赖人工检查，耗时耗力且容易遗漏。引入视觉分析技术后，结合移动巡查系统，巡检人员可以通过手持设备实时获取管网的图像信息，系统自动对图像进行分析，识别出管网的异常情况，并生成巡检报告。同时，系统还可以根据巡检结果自动生成维修任务，实现巡检与维修的闭环管理。
- 机电设备运行状态监测：基于移动巡查系统和在线工业测温设备，感知工程内机电设备运行状况。视觉分析算法对设备的外观、温度等参数进行分析，及时发现设备隐患。系统通过物联感知能力和隐患闭环处理，提升水利工程安全运行监管水平，为水利工程安全度汛提供技术保障。
（三）智能决策支持
智慧水务大数据中心全面整合、集成企业的信息资源，打通各平台之间的数据壁垒，实现多平台数据互联互通。基于水力模型、爆管分析模型、压力分析模型、水量趋势模型、大数据分析模型等，对水务数据进行深度挖掘与分析，发挥数据的智慧决策能力。例如，在供水调度方面，根据实时监测的水量、水质等数据，结合视觉分析结果，为调度人员提供科学合理的调度方案。
四、应用方式
（一）日常检查与维修养护
水利工程管理单位可以利用该解决方案进行日常的工程检查和维修养护工作。通过“天空地”一体化水利感知网获取工程的实时运行数据，结合视觉分析算法对数据进行分析，及时发现工程存在的问题。巡检人员根据系统生成的巡检报告和维修任务，有针对性地进行维修养护工作，提高工作效率和质量。
（二）调度运行
在水库调度运行中，基于水雨情监测系统和视觉分析技术，实时掌握水库的水位、雨量等水文要素变化情况。结合水力模型和大数据分析模型，为水库的蓄水、放水等调度决策提供科学依据。在管网调度方面，根据管网监测系统的实时数据和视觉分析结果，合理调配水资源，确保供水的稳定性和可靠性。
（三）应急管理
当发生洪涝灾害、管道爆裂等突发事件时，该解决方案能够快速响应。通过视觉分析技术对突发事件现场的图像进行分析，识别出受影响的区域和范围。系统自动生成应急预案，为应急指挥人员提供决策支持。例如，在管道爆裂事件中，系统可以根据爆管位置和影响范围，自动分析关阀方案，评估影响范围并生成停水及降压用户清单，为抢修人员快速决策处置提供科学依据。
五、痛点与解决方案
（一）痛点
- 数据不准确：传统的人工采集数据方式容易出现误差，导致数据不准确，影响决策的科学性。
- 巡检覆盖不全：人工巡检难以全面覆盖管网和水利工程，容易遗漏隐患。
- 应急响应速度慢：在突发事件发生时，由于缺乏有效的监测和分析手段，应急响应速度慢，影响供水稳定性。
（二）解决方案
- 提高数据准确性：利用物联网平台和视觉分析技术，实现数据的实时采集和自动分析，减少人为误差，提高数据的准确性。
- 扩大巡检覆盖范围：通过“天空地”一体化水利感知网和移动巡查系统，实现对管网和水利工程的全面覆盖，及时发现隐患。
- 加快应急响应速度：视觉分析技术能够快速识别突发事件现场的情况，系统自动生成应急预案，为应急指挥人员提供决策支持，提高应急响应速度。
通过利用视觉分析的方式构建智慧水务解决方案，能够有效解决水利工程管理中的诸多痛点，提高水利工程管理单位的信息化水平和综合管理能力，为水利工程的可持续发展提供有力支撑。
