“東方水城”的治水難題

“黃鸝巷口鶯欲語(yǔ)，烏鵲河頭冰欲銷。綠浪東西南北水，紅欄三百九十橋。”

就像白居易寫的，去過蘇州的游客，應(yīng)該都對(duì)古城里的小橋流水人家流連忘返。這個(gè)有著2500多年歷史的古城河港交錯(cuò)、湖蕩密布，擁有大小湖泊384個(gè)，各級(jí)河道2萬(wàn)多條；城市中心區(qū)約80平方公里范圍，河道共計(jì)有177條，總長(zhǎng)約226公里。

眾多的河流當(dāng)中，歷史最悠久的是平江河。它位于蘇州古城的軸心——平江歷史街區(qū)，南起干將路，北至東北街，全長(zhǎng)1740米，河道兩岸住戶、店鋪林立，游人如織。

伍子胥建蘇州城時(shí)，平江河就被定位成蘇州城的主干水道，相當(dāng)于現(xiàn)在的人民路。當(dāng)時(shí)，很多達(dá)官貴人在附近買地建宅，拙政園、獅子林、耦園、太平天國(guó)忠王府等被列入世界文化遺產(chǎn)的園林古建都在此地。

如今，平江河所在的平江區(qū)則是蘇州市控保建筑最多的城區(qū)。難怪有人說，平江河就是半個(gè)姑蘇城。

作為江南水鄉(xiāng)的代表，平江河最佳的游玩方法自然是坐游船。這一點(diǎn)，文人墨客們都留下了名詩(shī)句。比如唐朝張繼的“姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船”，再比如白居易在另外一首詩(shī)中寫到，“閶門曉嚴(yán)旗鼓出，皋橋夕鬧船舫回。”

古詩(shī)詞中的姑蘇城美麗如畫，但現(xiàn)實(shí)中的平江河卻污染嚴(yán)重。因?yàn)椴糠稚碳摇⒂慰铜h(huán)保意識(shí)不強(qiáng)，向河內(nèi)亂扔垃圾、亂倒污水等不文明行為時(shí)有發(fā)生、屢禁不止，嚴(yán)重影響平江河的水文環(huán)境和游客的游覽體驗(yàn)。每天由4條保潔船、8位保潔員打撈出的白色垃圾等污染物，平均多達(dá)500多斤。當(dāng)?shù)厮畡?wù)部門每隔一段時(shí)間就要進(jìn)行一次集中清理。

循環(huán)往復(fù)的治水難題，讓蘇州水務(wù)部門頭疼不已，如何才能更高效地治水？

答案是智慧水務(wù)。

“云上”平江河

2014年，黨中央提出“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的新時(shí)代治水思路。水利部明確“水利工程補(bǔ)短板，水利行業(yè)強(qiáng)監(jiān)管”的新時(shí)代水利改革發(fā)展總基調(diào)，在全國(guó)開展智慧水利城市試點(diǎn)，并將蘇州定位試點(diǎn)城市。

作為蘇州古城的核心區(qū)域，平江河自然是重中之重。

過去，平江河也曾經(jīng)搞過一些信息化項(xiàng)目，但并不系統(tǒng)，沒有形成體系，傳統(tǒng)模式導(dǎo)致煙囪式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)共享融合使用困難，智能化水平不足。

打個(gè)比方，有人在A點(diǎn)扔垃圾，被攝像頭拍攝到，但處于B點(diǎn)的執(zhí)法人員并不能很快得到信息，從而前去處理和教育。更無法通過數(shù)據(jù)分析出，哪些人是“慣犯”，哪里是“肇事”高發(fā)地，進(jìn)行提前預(yù)判。

因此智能化、資源和數(shù)據(jù)整合能力便成了核心評(píng)判指標(biāo)，建立一套可感知、能預(yù)警，在調(diào)度與控制方面表現(xiàn)出色的智能化系統(tǒng)則是戰(zhàn)略目標(biāo)所在。

基于多方面的因素考慮，蘇州市水務(wù)局最終決定和華為進(jìn)行合作。對(duì)于為什么是華為，蘇州市水務(wù)局局長(zhǎng)王國(guó)榮介紹說：

首先，華為具有豐富的行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型經(jīng)驗(yàn)，全球500強(qiáng)中有約50%的企業(yè)選擇華為作為數(shù)字化轉(zhuǎn)型合作伙伴。在水務(wù)行業(yè)，華為深度參與了國(guó)內(nèi)很多城市的數(shù)字化轉(zhuǎn)型；

其次，華為新的“數(shù)字平臺(tái)+微服務(wù)”架構(gòu)理念支持總體規(guī)劃和分階段實(shí)施。其中，華為數(shù)字平臺(tái)是業(yè)界唯一能夠橫向融合云、AI、IoT、大數(shù)據(jù)、融合通信，視頻、GIS等New ICT技術(shù)，縱向打通端邊網(wǎng)云的平臺(tái)，具備融合、智能、可繼承的特色。而微服務(wù)基于業(yè)務(wù)的需求將各應(yīng)用拆分為可重復(fù)調(diào)用的粒度，確保相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用不重復(fù)開發(fā)，提高服務(wù)的可重用性，降低智慧應(yīng)用開發(fā)難度，縮短智慧應(yīng)用上線周期；

第三，華為能發(fā)揮ISV資源整合能力，引入多廠家競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制和流程，快速迭代水利業(yè)務(wù)應(yīng)用開發(fā)和創(chuàng)新。

合作達(dá)成之后，雙方在平江河上建設(shè)了高清視頻監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)分為四層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層、平臺(tái)層和應(yīng)用層。

具體工作流程是，高清攝像頭采集獲取視頻圖像后，通過網(wǎng)絡(luò)層把視頻數(shù)據(jù)傳平臺(tái)層，經(jīng)過人工智能分析和云計(jì)算技術(shù)，從而分析出不文明行為，最后把結(jié)果上報(bào)到應(yīng)用層，一旦檢測(cè)到發(fā)生異常情況立刻顯示并進(jìn)行警示，通知相應(yīng)的機(jī)構(gòu)、人員進(jìn)行處理。

相比過去煙囪式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)分散，智能化水平低，新的系統(tǒng)完全打通了數(shù)據(jù)，構(gòu)建了視頻輸入—算法識(shí)別—取證錄入—工單派發(fā)—處理反饋的完整閉環(huán)，讓治水真正具備了感知、決策、預(yù)警、調(diào)度與控制能力。

目前，平江河視頻監(jiān)控?cái)z像機(jī)全天24小時(shí)定點(diǎn)信息采集，從上線開始，已經(jīng)抓拍到大量不文明行為，包括倒水、洗拖把、洗衣服、拋物。數(shù)據(jù)顯示，算法識(shí)別準(zhǔn)確率已經(jīng)從剛上線測(cè)試時(shí)的 15%提升到 81%，基本滿足業(yè)務(wù)的準(zhǔn)確率要求。

在智能精準(zhǔn)識(shí)別、記錄取證后，后臺(tái)系統(tǒng)將視頻和截圖推送至相關(guān)工作人員終端，由工作人員上門執(zhí)法和宣傳，完成后通過系統(tǒng)上報(bào)處理結(jié)果。

王國(guó)榮表示，有了這套系統(tǒng)，平江河實(shí)現(xiàn)了對(duì)商家、個(gè)人違法違規(guī)行為的監(jiān)管取證、執(zhí)法處理，減少了垃圾污水入河的數(shù)量，提升了水環(huán)境面貌。

一切看起來順風(fēng)順?biāo)?，但鮮為人知的是，實(shí)際落地過程中遇到了重重困難。最大的難點(diǎn)是，如何通過人工智能技術(shù)，準(zhǔn)確高效識(shí)別不文明行為——

首先，河道存在水面倒影、水面樹葉、夜間燈光、水面反光、降雨波紋等等眾多因素干擾，城市河道的光污染復(fù)雜強(qiáng)烈；

其次，雖然不文明行為時(shí)有發(fā)生，但相對(duì)于24小時(shí)不間斷監(jiān)控而言，發(fā)生不文明行為屬于小概率事件，在大量光污染噪音的影響下，信噪比很低，這些都給識(shí)別增加了難度；

最后，拋灑垃圾和傾倒污水等不文明行為形式多樣難以定義，很難直接轉(zhuǎn)化為人工智能問題進(jìn)行區(qū)分，算法既要考慮不文明行為帶來的水面變化，也要綜合岸邊人員的行為等多種因素進(jìn)行判斷。

解決難點(diǎn)的關(guān)鍵，在于數(shù)據(jù)價(jià)值的發(fā)掘。也就是，讓數(shù)據(jù)會(huì)“說話”、會(huì)“分析”、會(huì)“思考”、會(huì)“預(yù)判”。

為此，蘇州水務(wù)局和華為公司，一方面將分散在各業(yè)務(wù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)整合起來，完全打通，再通過數(shù)據(jù)鏈的支撐，精確分析預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，從而用大概率思維防范小概率事件，做到精準(zhǔn)治理和應(yīng)對(duì)；

另一方面建立起開放生態(tài)，引入希格瑪（應(yīng)用軟件平臺(tái)）、中威電子（視頻管理軟件）等合作伙伴在華為數(shù)字平臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)開發(fā)，再通過華為生態(tài)資源整合，避免傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)封鎖和固化。

在整個(gè)過程中，華為在不同場(chǎng)景下廣泛應(yīng)用人工智能技術(shù)，減少了人工，大幅提高了監(jiān)管效率。

就像王國(guó)榮所說，華為的優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在智能化、數(shù)字化以及資源整合方面。這樣的優(yōu)勢(shì)，不僅僅打動(dòng)了蘇州水務(wù)局，還得到了深圳、泰州、呂梁、徐州等地水務(wù)部門的青睞，協(xié)助這些城市構(gòu)建的智慧水務(wù)工程。

云上治水

平江河智慧水務(wù)項(xiàng)目的成功，也不僅僅讓蘇州古城的河水更清澈了，更為其他城市的治水工程帶來了可供挖掘潛力的資產(chǎn)。

首先，雖然平江河項(xiàng)目只是對(duì)拋物、傾倒污水等輕度違規(guī)行為進(jìn)行智能識(shí)別和處理，但計(jì)算機(jī)視覺技術(shù)、人工智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)卻可以在很多水務(wù)場(chǎng)景發(fā)揮作用。

比如，內(nèi)澇積水測(cè)量、排口偷排檢測(cè)、水體違法占用、藍(lán)藻監(jiān)測(cè)、無人機(jī)巡河兩期比對(duì)、智慧閘站泵站管理等。具備一定條件和基礎(chǔ)后，還能開展水的全生命周期管理，拓展在精細(xì)化供水方面的應(yīng)用。

其次，沉淀下來的數(shù)據(jù)，通過后續(xù)的分析、利用，還能繼續(xù)發(fā)揮價(jià)值。

第三，華為構(gòu)建平臺(tái)+生態(tài)模式，后續(xù)再通過開展技術(shù)攻關(guān)合作，設(shè)立創(chuàng)新研究院等形式，還能不斷提高水治理新技術(shù)孵化和突破能力。

水是生命之源，綠水青山就是金山銀山。中國(guó)自古以來就是水利大國(guó)強(qiáng)國(guó)，大禹治水、李冰修都江堰、京杭大運(yùn)河、南水北調(diào)、三峽大壩、葛洲壩等項(xiàng)目舉世矚目、鬼斧神工，讓人嘆為觀止。

人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等新技術(shù)，正在將中國(guó)帶入“智慧水務(wù)”的時(shí)代，數(shù)字版、“云上”版的治水正在徐徐上演。蘇州平江河項(xiàng)目，只是這場(chǎng)大戲的開篇表演。

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