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物聯網在其相對較短的歷史中已經走了很長一段路。盡管消費類應用仍是大多數物聯網采用的原因，但企業甚至政府部門都已開始依賴這些技術。隨著智慧城市運動的興起，城市管理者們在整個城市范圍內安裝了越來越多的物聯網傳感器和設備。

2019年，全球智慧城市支出達到1043億美元，專家預測，到2023年，這一數字將超過1,890億美元。物聯網城市基礎設施將帶來無數收益，雨水管理是一個有希望但可能被忽視的項目。

當我們想到智慧城市時，可能根本就不會想到雨水管理。但這是物聯網關鍵的理想用例之一。

城市雨水問題

如果您不居住在大城市中，則可能無法理解為什么雨水成為一個緊迫的問題。盡管草和其他植物可以吸收60%的雨水，但堅硬的表面卻并非如此。充滿混凝土和金屬的城市吸收的雨水不多，從而導致徑流增加，尤其是在暴雨時。

這種徑流使城市更容易遭受洪水，企業和房屋的破壞，并威脅到人們的生命財產安全。洪水可能破壞關鍵且昂貴的公共基礎設施，或對小型企業造成水災侵害。在嚴重的情況下，它可能將人們趕出家門，甚至造成傷害危及生命。

城市雨水徑流也提出了一些環境問題。過多的雨水吸收了諸如農藥、防凍劑、重金屬和石油等污染物，最終注入到環境生態系統中。如果沒有有效的管理，暴雨可能危害周圍的河流、湖泊和海洋，并且已經在許多地區造成威脅。

水質測量

物聯網設備可以幫助雨水管理的第一種方法是測量水質。并非所有對環境有害的徑流都發生在劇烈的洪水事件中，這使其難以識別。物聯網傳感器為研究人員提供了了解雨水對環境的影響所需的數據。

一些城市，例如美國肯塔基州的路易斯維爾，在下水道和其他水道中都裝有物聯網傳感器。這些可以收集有關水質的數據，尤其是在暴風雨后，可以揭示污染的程度和內容。這些信息可以顯示水污染源頭所在的城市，并指導應對措施。

來自某城市一個地區的污染物在另一個水域中出現，揭示了雨水徑流如何傳播。然后，城市官員可以看到應該在哪里安裝新的基礎設施或改進現有的流水系統。如果他們將這些數據輸入到預測分析引擎中，他們甚至可以看到有關改進的建議。

天氣模式分析

物聯網在雨水管理中的另一個有用應用是分析天氣模式。連接的天氣傳感器可以收集本地環境數據并訪問國家氣象中心的預報。利用這些信息，他們可以對即將到來的降雨產生準確的預測，從而影響水系統的變化。

例如，美國堪薩斯州Lenexa市于2016年安裝了這樣的系統，并使用IoT傳感器對現有的雨水管理基礎設施進行了改造。基于云的解決方案使用連續監視和自適應控制(CMAC)技術，該技術可自動響應實時更新。當系統檢測到較高的降雨時，它將調整池塘和水庫中的水位，以避免造成過多的城市徑流。

像這樣的物聯網系統的數據還可以向城市顯示一年中什么時候更容易發生洪災。然后，他們可以計劃在這些時間前后調整雨水管理策略。這種方法對于沿海城市或其他容易發生暴風雨的地區具有建設性。

雨水徑流優化

當風暴來臨時，物聯網技術可以幫助徑流管理系統實時適應。每種降雨情況都不盡相同，因此某些地區的徑流可能會比其他地區更多，并且需要更多的幫助。物聯網傳感器可以檢測到這些情況并相應地調整雨水基礎設施，以減輕影響。

幾年前，IBM在美國明尼蘇達州的羅切斯特(Rochester)測試了這樣的CMAC系統。該解決方案使用濕度、水質和流量傳感器來控制城市水路中的電子閥。當一個地區降雨過多時，閥門將打開和關閉以將水分流到城鎮的較干燥部分。

這些實時變化可以減少整個城市的徑流，無論它在哪里受到威脅。一個區域使用這樣的系統的區域越多，他們需要影響未來變化的數據也就越多。他們可以分析歷史趨勢，以查看要解決的系統是否存在任何效率低下的問題。

實時警報

即使是最有效的雨水管理系統也無法阻止每場風暴，尤其是特大暴雨。當極端天氣事件造成這些解決方案無法應對的洪災時，下一步就是警告那些會影響的解決方案。物聯網網絡也可以在這方面提供幫助。

即使是最有效的雨水管理系統也無法阻止每場風暴，尤其是大雨。當極端天氣事件造成這些解決方案無法應對的洪災時，下一步就是警告那些會影響的解決方案。物聯網網絡也可以在這方面提供幫助。

監視水流量以調節城市水道閥門的傳感器可以檢測何時有洪災風險。然后，他們可以預測哪些地區將遭受洪水的最大影響，并發出警告消息。這些早期警報可以讓企業做好準備，并在必要時讓居民撤離。

在某些地區，洪水影響了多達數百萬人，并造成了數億美元的財產損失。受影響的當事方越早對這些事件發出警告，他們就會越早做出反應，防止造成傷害和生命損失。由于物聯網系統可以實時響應并影響預測，因此它們可以提供人們需要的預警。

雨水基礎設施維護

如果您曾經看過峽谷或海邊懸崖，那您就會知道水的破壞力如何。承受多年雨水徑流的水路將在某個時候開始破裂或退化。在這些系統中使用更多的電子設備時，這種破壞更加令人擔憂，但是IoT設備也提供了解決方案。

物聯網傳感器還可以收集有關基礎設施損壞和性能的數據。如果它們靠近可能造成高昂成本的故障，則物聯網網絡可以提醒維護人員。然后，城市可以根據需要修復其水道，從而防止出現故障并避免不必要的維修費用。

僅在2017年，美國在基礎設施維護上就花費了2665億美元。由于基于物聯網的維修避免了過多的支出和昂貴的故障，因此可以大大降低這些成本。然后，城市可以確保這些供水系統以最佳性能運行，同時將費用降至最低。

未來的可能性

隨著智慧城市計劃的發展和物聯網技術的發展，雨水管理的新用例將出現。隨著氣候變化使極端天氣事件發生的可能性增加，這一趨勢也將變得越來越關鍵。

未來的CMAC系統不僅可以評估當前的水狀況，還可以評估水需求。相連的基礎設施可以將水從洪災區轉移到農業中心或其他需要水的地區。這些水道中的智能過濾器也可以在徑流到達這些地方之前去除污染物，從而保護環境。

有了更多的物聯網基礎設施，城市可以將雨水系統連接到交通信號燈和其他導航技術。智能交通和水管理的結合可以將交通轉移到有洪災危險的地區。避開這些區域的汽車將避免交通擁堵并防止撞車，從而創造更安全、更高效的道路。

物聯網讓城市更智能、更安全

隨著物聯網在市政應用中的普及，城市將變得更加安全和高效。雨水徑流是對許多主要城市及其周圍環境的威脅，但物聯網設備提供了解決方案。相連的水管理系統可以防止徑流過多，并在緊急情況下提醒居民。

當更多的城市采用更多這種技術時，其收益將繼續增長。物聯網為地方政府節省了資金，因此他們將在發展中投入更多資金。如果實施得當，這些技術可能會使雨水徑流成為過去的問題。