智慧城市携手分析技术和物联网技术来预测、管理洪水事件

北卡罗来纳州凯里镇与 SAS 和 Microsoft 合作，保护市民免遭洪灾、保护水域并促进城市的环保发展

漂亮的社区、一流的学校和大量的公园，这些都是大量人口涌向北卡罗来纳州凯里镇的原因。在过去的 25 年里，凯里镇的规模扩大了两倍，目前人口已超过 17.5 万。大量居民涌入刺激了新住房、购物中心、商业和娱乐场所的蓬勃发展。

凯里镇人口的不断增长，而这个具有独特小镇吸引力的智能城市也拥有了一支致力于使用尖端技术造福社区的团队。这包括使用物联网 (IoT) 以确保市民得到更好的保护、免遭洪水事件的影响，对新的开发项目进行适当的审查，避免造成洪水，并保护当地的流域。

"我们希望凯里镇成为每个人都愿意在此生活、工作和娱乐的地方。"凯里镇首席信息官 Nicole Raimundo Coughlin 说道，"智能城市和物联网技术将推动本市在未来的运作方式，能成为这样一个能够积极拥抱数据的社区一员，我感到很高兴。”

从被动响应到主动响应，再到预测式响应

处理从道路、停车场、人行道和建筑物等不透水表面流出的雨水，是该镇的一个关键举措。智能城市和 IT 项目经理 Terry Yates 说："凯里镇的独特之处在于，我们位于两个河流流域的顶端。我们的水会影响本州的其他社区。这意味着我们针对雨水所采取的行动不仅会影响凯里市民，还会影响附近城市的市民。"

过去，凯里镇对洪水采取被动的人工响应模式。"在凯里镇安装物联网传感器之前，市民就是传感器。"Yates 说道，"但一个城镇在市民打电话来之前就应该知道发生了什么。"

"发生暴雨时，我们无法看到河流的水位或水的上升速度，这是因为我们当时没有能够观测这些动态数据的技术。"Raimundo Coughlin 补充说道，“通常情况下，我们会收到市民的电话，通知我们发生了水灾。然后，镇上的工作人员会联系市政工程或市政安全人员，随后派遣他们到现场设置路障、封锁道路、引导交通并应对紧急情况。”

Raimundo Coughlin 知道，一定有一个更好的方法来为易受洪水影响的社区服务。"凯里镇被视为创新城市解决方案的前沿城市。我们致力于使用智能技术和数据来优化城市管理并提高生活质量，所以是时候应用这些技术来预测和管理洪水事件了。"

该镇的目标之一是使用分析能力和物联网来提高态势感知能力。在实施洪水预测解决方案之前，该镇的数据保存在多个不同的系统中。"我们无法看到一个清晰的全局。"Yates 说，"我们不得不前往不同的地点，使用人力来协调响应。没有什么是自动化的。"

凯里镇希望消除数据孤岛，从而使各部门和决策者能够从他们以前曾忽视的广泛信息中受益。

"我们需要一个可扩展的解决方案，从被动响应到主动响应，最终实现预测式反应。"Raimundo Coughlin 说道，"在发生洪水的情况下，时间至关重要。想象一下，有一辆载有乘客的车辆就要被水冲走了，每一秒都很重要。归根结底，凯里镇的洪水预测系统围绕着我们社区的安全。"

SAS 和 Microsoft 合作，实现卓越解决方案

凯里镇的领导人与来自 SAS 和 Microsoft 的代表们会面，共同规划出了一个全新的洪水预测解决方案。"我们联系了我们的技术合作伙伴，并把我们的政府市政空间作为实验室，以弄清楚这些问题，包括是安全、流程、集成还是数据采集等问题。"Raimundo Coughlin 说道。"这次重大合作是一次双赢的机会，我们共同解决了问题，这是我们做出的最好的决定。"

经过多次会面之后，凯里镇深受启发，拥有了一个坚实的未来图景，并借助 Microsoft Azure IoT 所支持的 SAS 洪水事件预测和准备解决方案向前发展。

"将来自不同系统的数据统一到一处，以获得整体观点是非常重要的。"Yates 说道。“不会再有‘嘿，我们从 Excel 电子表格中拿到了这些信息，我们在公共安全系统中拿到了那些信息，而我们从雨水传感器得到了另外的信息’这样的情景。把所有的数据拉取到一处，并且能够看到和分析所有数据，这是该镇的一个重大成就。"

这个解决方案建立在该镇的云优先战略之上。"云使得那些现场人员能够在需要的时候得到所需的信息。”Yates 说，“因此我们可以快速而轻松地改变架构，而如果采用本地部署，这便要困难得多。"

"我们非常幸运能与 SAS 和 Microsoft 建立牢固的合作关系，因为他们不仅仅是技术供应商，他们还是真正的合作伙伴，他们关心我们的工作，他们理解我们的愿景以及其对凯里镇和其他地区的影响。"Raimundo Coughlin 说道，"对我们来说，这次合作简直就是梦想成真。”

分析功能和物联网的实际效果

雨水部门 (Stormwater Division) 是凯里镇依靠 SAS Analytics for IoT 所建立的一个主要部门。该部门的工作人员使用由太阳能供电、支持蜂窝网络的传感器接收数据。这些传感器能够测量水的高度和深度、当前流量和降雨。传感器数据被上传到云端，并与天气数据相结合。随后，雨水部门分析数据，并与市政工程、市政安全和信息技术等其他部门分享信息。

"我们的物联网试点项目位于凯里镇中心的胡桃溪流域。"雨水开发经理 Matt Flynn 说，"我们在整个流域的多个区域内安装了雨量计和溪流传感器，现在我们可以看到地面上实际发生的情况，并与我们的建模和预测进行对比。”

借助传感器、Azure Maps 天气预测数据和 SAS Event Stream Processing，该镇将能够针对水位上升情况获得更好的态势感知能力、更好地预测可能发生洪水的地方、获得高级警告，并通过自动化改进应急响应机制。

"雨量计让我们了解到暴风雨有什么样的变化。"Flynn 说，"我们可以知道是否在一个地方下了大雨，而在另一个地方却没有下多少。之后，溪流传感器会为我们提供溪流中的水流信息。地面实况调查还会给我们信息，之后反馈到我们的建模中，并询问：‘这是否为模型最初的预测，或者新的信息能否为我们带来不同的结果？’”

这些模型是动态的，它们不断接收新的信息，这有助于城镇了解实际发生的情况并提供改进方法。工作人员能够准确地指出需要关注的具体区域。

通过预测式分析，凯里镇从之前的仅能够了解都发生了什么以及为什么，演变成为能够挖掘洞察，从而更好地为未来的洪水事件做准备。工作人员可以使用数据、统计算法和机器学习技术，根据数据确定未来结果的可能性，并提前发出警报。

此外，SAS Visual Analytics 为该镇提供了互动式仪表板、报告、商务智能和分析功能，其将传统数据与位置数据相结合，可在地理环境中进行分析。用户即使不在现场，也可以使用移动设备来访问雨水物联网仪表板。他们可随时获得所需的信息，即使他们身处办公室之外。

"拥有可视化信息尤其重要，因为这样你才能够轻松地理解它。”Raimundo Coughlin 说，"你不需要像一名数据科学家那样来理解结果。你也不是在挖掘大量数据而试图找到什么。你看到的是图像，能够展示事物的实际状态。"

该镇使用 Microsoft Azure IoT Hub，引入了传感器数据，并将其与 SAS 解决方案共同连接在 SAS Viya 中。"有了这些要素，我们便可以实时查看系统中所有的数据流，还可以知道需要在哪里做出调整，比如将某些传感器移动到更稳定的位置。"Raimundo Coughlin 说，"Azure 物联网平台具备出色的可扩展性，是我们架构的重要组成部分，而 SAS 提供了业界前沿的分析技术，可以从实时和历史数据中提供洞察力。"

有了可靠的数据流，凯里镇可以采取措施，更好地预测洪水的实际影响。由于不同地点的降雨量不同，该镇可以看到房屋、企业、道路和其他建筑受到影响的时间。建模可以帮助工作人员更好地准备并规划行动方案。

通过机器学习监测水流数据

虽然凯里镇才刚刚开始探索人工智能（AI） 在洪水预测和管控方面发挥的作用，但工作人员早已看到了一些前途光明的进度。

"现在我们正处于使用人工智能的早期阶段，我们对这个领域的发展感到兴奋。"Yates 说，"机器学习的一个例子便是，当小镇经历了一场大雨后，传感器会识别到条件发生了改变，随后会开始更快速地发送数据，而不需要任何形式的人为干预。"

当涉及到传感器检测的问题时，人工智能也发挥了重要作用。"我们有一个监测电池电量和功率水平的反馈回路，该系统正在不断学习。"Yates 说道，"当检测到异常情况时，我们可以将其发送到我们的工单管理系统，让工作人员去查看一下。这证明了为什么我们需要实现水流数据的可视化，并看到实际正在发生的事情是如此重要。"

为公民和环境实现更出色的成果

雨水不仅会影响居民、建筑物和道路，它还会对环境产生重大影响。未经处理的雨水，若流入下水道系统和沟渠，经常会携带碎片、沉积物、细菌和化学品，进而进入附近的溪流、河流和湖泊。这最终会降低水质，危害水生生物。

"雨水管理需要将工程和非工程实践相结合。"Flynn 解释说，"需要选择性地开发某些不会加剧水质问题的区域，而不开发其他可能会造成下游水流洪水或使其恶化的区域。"

雨水部门计划在凯里镇的所有流域中重复其在胡桃溪所做的工作。该项目的下一阶段将是在斯威夫特溪放置雨量计和河流传感器。"我们知道，斯威夫特溪的情况将完全不同，我们渴望看到数据的不同之处。"Flynn 说道。

凯里镇以关心其市民和环境为荣，现在它已经能够采取更好的方式保护两者免受洪水的危害。

"SAS Analytics for IoT 的魅力在于，它可以帮助镇议会为社区的更佳利益做出决策，同时说明这些决策背后的逻辑。"Flynn 说道。

"数据能帮助我们验证我们为什么需要选择在某些地方开发新的社区和公司，而避开其他地方，或者我们为什么需要决定在某些地区收购房产来创建野生动物走廊。最终，SAS 让我们有了信任感，在政府治理方面，这是无价的。”

为他人的福祉着想

镇行政长官办公室的主任 Danna Widmar 负责雨水部门以及其他几个致力于造福公民的团队。这些团队使用分析技术来检查、重新评估和确定该镇可以采取哪些不同的方式来产生最大的积极影响。它能为市民提供可靠的信息，使他们能够对自己的家园、财产和福祉做出明智的决定。

"虽然小镇无法控制大自然，但我们将在我们的能力范围内尽一切努力协助市民处理当地发生的情况。"Widmar 说，"洪灾具有不确定性，而这种不确定性将成为人们的一种负担。我们之所以存在便是为了消除这种负担。"

通过数据分析、给予同情、采取行动，特别项目组致力于了解人们在洪水问题和雨水问题方面的困扰。

"建立动态模型并在现场使用物联网设备能够让我们在预测实际发生的情况时更有把握，这对我们和凯里镇的市民都很重要。"Widmar 说，"现实情况是，我们没有办法根除洪水，我们只能减轻其影响。有时，这是一件非常困难的事情；我们必须了解我们市民的的心声。这样当我们一起工作时，我们才更有可能提出解决方案，从而造福我们的社区以及我们称之为家的地方。"

洪水的影响超出了物理清理和修复的范围。遭遇洪水可能是一种难以置信的情感体验。"如果你的家或财产在洪水中受损，你会需要考虑很多事情。"Widmar 说，"你不仅要处理事件的物理后果，还要处理因失去有价值和有情感依赖的物品而产生的压力和悲伤。

"因为我们的工作是由分析驱动的，所以我们能够做出客观、不带感情色彩的决定。虽然我们知道我们永远无法解决洪水问题，但我们可以利用数据来改善社区成员的生活质量。当一个决定或行动由数据驱动，而且你有分析能力来支持它，那么它对我们的镇议会和我们的市民便是有意义的。"

凯里镇及其他地区更美好的未来

该镇的分析范围不仅限于凯里。凯里镇与区域内的合作伙伴共享其传感器数据，包括北卡罗来纳州应急管理部门、维克县、罗利市以及阿佩克斯、莫里斯维尔和霍利泉镇。

"暴雨洪水不仅仅是凯里的问题，也不仅仅是北卡罗来纳州的问题，它是一个世界性的问题。"Raimundo Coughlin 说，"我们对解决洪水的方式进行了大量的思考和规划，我们镇有一个很好的机会，能够与其他城市和州分享我们的成果已和发现，展示社区该如何使用分析能力和物联网来更好地做准备并应对洪水。"

无论他们各自的角色如何，凯里镇的工作人员都有一个共同的重中之重，那便是社区的安全和福祉。"由于我们集成了 SAS 和 Microsoft 的物联网解决方案，我们便有可靠的数据和工具来轻松地分析洪水。"Raimundo Coughlin 说，"这使得该镇有能力做出洪水防控的最佳决策，这反过来又能帮助我们更好地保护我们的市民。我们不仅仅是在分析数字，我们是在照顾我们的家庭、我们的朋友和邻居。"