基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的下水道溢流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決下水道溢流

近日，Silicon Labs（亦稱“芯科科技”）挪威奧斯陸辦公室的Duo Zhang（張鐸）先生在國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊‘Journalof Hydrology’上發(fā)表了題為‘Use Long Short-Term Memory to Enhance Internet of Things for Combined Sewer Overflow Monitoring’ (使用長(zhǎng)短期記憶強(qiáng)化用于下水道溢流監(jiān)測(cè)的物聯(lián)網(wǎng))的文章。文中說(shuō)明如何通過(guò)Silicon Labs先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)收集并建立數(shù)據(jù)模型再將之用于改善城市排水難題，進(jìn)一步落實(shí)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的概念。

物聯(lián)網(wǎng)正蓬勃發(fā)展，更多連接的設(shè)備正被納入物聯(lián)網(wǎng)，這些設(shè)備將會(huì)成為數(shù)據(jù)爆炸的催化劑。在這種情況下，如何以智能的方式分析和利用收集到的數(shù)據(jù)，成為了物聯(lián)網(wǎng)下一步發(fā)展的關(guān)鍵。事實(shí)上，Silicon Labs早就注意到了物聯(lián)網(wǎng)從‘物’到‘大數(shù)據(jù)’這一動(dòng)向，如下圖所示：

在Duo Zhang先生參與的挪威德拉門市（Drammen）排水系統(tǒng)升級(jí)改造項(xiàng)目中，工程師們搭建了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的下水道溢流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。下水道溢流指的是當(dāng)污水量超過(guò)污水管網(wǎng)的運(yùn)載能力時(shí)，多余的污水自管網(wǎng)溢流設(shè)施溢出，在未經(jīng)處理的情況下排往水體的情況。下水道溢流是水體的主要污染源之一，也是排水系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題。為了強(qiáng)化對(duì)下水道溢流的控制，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)收集得來(lái)的數(shù)據(jù)建立精準(zhǔn)的時(shí)間序列模型是很有必要的。

為此，Duo Zhang先生根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)收集到的降雨數(shù)據(jù)及下水道水位數(shù)據(jù)，利用多種人工智能手段建立了時(shí)間序列模型，包括最為傳統(tǒng)的多層感知機(jī)（Multilayer Perceptron），水文研究中常用的小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（Wavelet Neural Network），以及最先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)（Deep Leaning）技術(shù)，如長(zhǎng)短期記憶（Long Short-term Memory），門控循環(huán)單元（Gated Recurrent Unit）等。

深度學(xué)習(xí)是目前極為熱門的話題，不久前擊敗圍棋世界冠軍的AlphaGo就是深度學(xué)習(xí)的代表應(yīng)用之一。長(zhǎng)短期記憶則是當(dāng)前被自然語(yǔ)言處理應(yīng)用最廣泛的手段，谷歌最新的神經(jīng)機(jī)器翻譯系統(tǒng)就采用了該技術(shù)。Duo Zhang先生的試驗(yàn)表明，無(wú)論是單步預(yù)測(cè)還是多步預(yù)測(cè)，深度學(xué)習(xí)方法都明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法，而且深度學(xué)習(xí)方法能夠有效的降低傳統(tǒng)時(shí)間序列預(yù)測(cè)中存在的遲滯，峰值震蕩等問(wèn)題。

據(jù)悉，‘Journal of Hydrology’是中科院認(rèn)證的Top期刊，該雜志首發(fā)于1963年，是最早的水文類學(xué)術(shù)期刊之一，其在水資源，工程，地學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都具有極高聲望。Duo Zhang先生指出，文章被如此高質(zhì)量的期刊接收意味著物聯(lián)網(wǎng)以及人工智能技術(shù)吸引了主流學(xué)術(shù)界的注意。Duo Zhang先生預(yù)測(cè)，物聯(lián)網(wǎng)及人工智能等技術(shù)將突破電子及計(jì)算機(jī)行業(yè)的藩籬，將其觸角向更廣闊的領(lǐng)域伸展，這一趨勢(shì)將極大的改變甚至顛覆許多傳統(tǒng)行業(yè)。這一方面意味著傳統(tǒng)工程界需居安思危，積極的吸收新技術(shù)，另一方面也預(yù)示著新的藍(lán)海市場(chǎng)將為我們打開，帶來(lái)巨大的科研及商業(yè)價(jià)值。我們希望Silicon Labs先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠與人工智能技術(shù)珠聯(lián)璧合，為創(chuàng)造更加智能的世界貢獻(xiàn)自己的力量。