第六期環(huán)境新聞茶座

編者按:

4月9日，以“AI+引領(lǐng)環(huán)境監(jiān)測(cè)”為主題的第六期環(huán)境新聞茶座在京舉行。本期茶座旨在探討如何更好地助力AI在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域深化實(shí)踐、賦能增效，持續(xù)提升生態(tài)環(huán)境治理體系和治理能力現(xiàn)代化水平。中國(guó)環(huán)境記協(xié)領(lǐng)導(dǎo)、理事會(huì)員，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站有關(guān)專家，以及來(lái)自地方、高校、企業(yè)等多方代表參會(huì)，為助力提升生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)能力集思廣益，建言獻(xiàn)策。

現(xiàn)將與會(huì)嘉賓發(fā)言整理刊發(fā)。今日刊發(fā)實(shí)錄（4）——浙江大學(xué)教授周永潮的分享。

AI賦能污水處理產(chǎn)學(xué)研融合開辟新路徑

浙江大學(xué)教授

周永潮

我來(lái)自浙江大學(xué)，原任職于建筑工程學(xué)院市政工程研究所，主要從事城市供水、城市排水以及城市水環(huán)境相關(guān)研究，以往與建設(shè)系統(tǒng)打交道比較多。浙江大學(xué)長(zhǎng)三角智慧綠色創(chuàng)新中心作為浙江大學(xué)直屬的正處級(jí)事業(yè)單位，主要聚焦產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化類技術(shù)研發(fā)工作，近期，浙江大學(xué)與青島熙正數(shù)字科技有限公司攜手成立聯(lián)合創(chuàng)新中心，專注污水處理人工智能控制領(lǐng)域，積極探索產(chǎn)學(xué)研快速轉(zhuǎn)化新機(jī)制，相關(guān)技術(shù)成果已成功應(yīng)用于江蘇阜寧、湖北交投等多個(gè)重點(diǎn)工程項(xiàng)目，為水環(huán)境治理智能化升級(jí)提供了新范式。

聯(lián)合創(chuàng)新中心以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，致力于突破傳統(tǒng)環(huán)境管理瓶頸。長(zhǎng)期以來(lái)，環(huán)境監(jiān)測(cè)多局限于過(guò)往和現(xiàn)狀評(píng)估，難以實(shí)現(xiàn)事前防控。而傳統(tǒng)機(jī)理模型面對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)非線性、強(qiáng)噪聲和復(fù)雜時(shí)空依賴等挑戰(zhàn)時(shí)力不從心。聯(lián)合創(chuàng)新中心利用AI技術(shù)挖掘監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)深層價(jià)值，建立水質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)體系，推動(dòng)水環(huán)境管理從事后應(yīng)急向事前防控轉(zhuǎn)變。

聯(lián)合創(chuàng)新中心研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過(guò)多種機(jī)器學(xué)習(xí)模型對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，水庫(kù)型與自然型河流適用不同AI預(yù)測(cè)模型，如XGBoost適用于數(shù)據(jù)維度高、非線性關(guān)系復(fù)雜的場(chǎng)景，LSTM則在時(shí)序預(yù)測(cè)中表現(xiàn)突出。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)團(tuán)隊(duì)引入趨勢(shì)分解（STL）與注意力機(jī)制，顯著提升了短時(shí)與長(zhǎng)時(shí)預(yù)測(cè)精度，有效緩解了誤差累積問(wèn)題。

針對(duì)多站點(diǎn)、長(zhǎng)時(shí)序預(yù)測(cè)難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出時(shí)空趨勢(shì)感知模型（STTNN），融合圖結(jié)構(gòu)與分層聚合策略，在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出優(yōu)異的穩(wěn)定性和泛化能力。同時(shí)，通過(guò)深度表征學(xué)習(xí)與氣象引導(dǎo)微調(diào)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)跨流域數(shù)據(jù)稀缺區(qū)的高質(zhì)量預(yù)測(cè)，使模型在全國(guó)尺度上具備良好的空間泛化性，為不同地區(qū)水環(huán)境治理提供了統(tǒng)一解決方案。

依托“高校研發(fā)+企業(yè)轉(zhuǎn)化+工程落地”的閉環(huán)模式，聯(lián)合創(chuàng)新中心技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了快速落地。在江蘇阜寧污水處理廠提標(biāo)改造項(xiàng)目與湖北交投高速服務(wù)區(qū)項(xiàng)目中，AI智能控制及預(yù)測(cè)精準(zhǔn)管控系統(tǒng)有效助力客戶工藝優(yōu)化與智能調(diào)控，實(shí)現(xiàn)了藥劑投加的智能調(diào)節(jié)與運(yùn)維成本的顯著降低，形成了校企共贏的良好局面。

在技術(shù)突破的同時(shí)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)也正視當(dāng)前AI在水環(huán)境治理中的挑戰(zhàn)，當(dāng)前AI模型的可解釋性大多停留在事后分析層面，未來(lái)研究應(yīng)轉(zhuǎn)向過(guò)程理解，融合因果推理與知識(shí)嵌入，構(gòu)建具備物理一致性的可解釋模型。

浙江大學(xué)與青島熙正數(shù)字科技有限公司的合作，將繼續(xù)推動(dòng)AI技術(shù)與環(huán)境治理的深度融合，為我國(guó)水環(huán)境精細(xì)化管理與污染源頭防控提供更智能、更高效的解決方案。

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