互聯(lián)網(wǎng)新技術在水利工程中應用

互聯(lián)網(wǎng)技術日益成為促進全球變化的重要因素，互聯(lián)網(wǎng)信息通過移動網(wǎng)絡傳輸受3G/4G網(wǎng)絡技術的限制，出現(xiàn)了速率低、普遍存在延遲的問題，而5G是第五代移動通信網(wǎng)絡，是4G傳輸速度的近百倍，響應時間更快，并得到了快速地發(fā)展，國內各大運營商已經(jīng)拿到5G牌照，5G具備高速率和低延遲的特性，正是新的移動互聯(lián)網(wǎng)解決方案。水利行業(yè)是關系國計民生的基礎行業(yè)，各級水利部門著力補短板、強監(jiān)管，各項工作得到推動和發(fā)展，但水旱災害防御、水資源配置、河湖生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、涉水事務監(jiān)管等方面形勢依然嚴峻，并且是“十四五”時期水利改革發(fā)展的主要目標。為實現(xiàn)這個目標，應當充分利用5G與互聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)勢，全面提升水安全風險防控能力、優(yōu)化水資源配置格局。結合水利行業(yè)的需求，對互聯(lián)網(wǎng)應用進行創(chuàng)新提升，構建適合水利工程特點的信息采集、VR展示、5G安全互聯(lián)非常有必要，因此，有必要對5G與互聯(lián)網(wǎng)技術應用于水利行業(yè)進行研究與探索。

1應用水利場所

1.1大中型水利工程

山東省大中型水庫、泵站、水閘基本實現(xiàn)了自動化控制，而且很多站點可以實現(xiàn)現(xiàn)地自動化控制及遠程監(jiān)控。現(xiàn)地采集的信息通過PLC進行轉存和處理，在現(xiàn)地通過對應按鈕進行自動化操作，也可以在管理處/管理所上位機進行自動化控制和數(shù)據(jù)顯示、分析；上級監(jiān)控部門可以通過光纖網(wǎng)絡或移動網(wǎng)絡進行監(jiān)管，但跨地市的遠程控制較少使用，主要是兩個原因：1）遠程操控直觀性、可靠性差，大中型閘泵站需運行人員現(xiàn)場操作，并配置監(jiān)護人，以備操作錯誤或緊急情況發(fā)生；2）通信傳輸不能保障，除大中型調水工程可以在工程沿線敷設專用光纜或租用專用線路，很多大中型水利工程不具備在覆蓋完整管理范圍的光纜傳輸通道，而采用GPRS/4G或無線網(wǎng)絡在穩(wěn)定性、可靠性方面存在問題若引入VR技術，運行人員或監(jiān)護人可通過VR實景信息觀察現(xiàn)地設備運行情況，并結合APP顯示的操作流程與設備信息進行遠程控制；如果結合5G技術，提高移動通信的保障率和傳輸速度，可以為遠程通信及控制提供更好的解決方案，有效的節(jié)省運行管理人員的操作時間和工作量，并且能夠保障更高的可靠性。

1.2水文站點監(jiān)測

在山東水文站網(wǎng)的建設過程中，水文站監(jiān)測能力不斷提高，但考慮近年來突發(fā)臺風及暴雨天氣較多、涉及面更廣，水文站網(wǎng)的覆蓋范圍仍然需要增加，監(jiān)測設施及監(jiān)測水平急需進一步提高。水文站網(wǎng)監(jiān)測水平的提高，除了受水文監(jiān)測專用設備發(fā)展的制約，大數(shù)據(jù)技術應用范圍小、移動網(wǎng)絡傳輸不夠可靠、視頻監(jiān)控業(yè)務單一、建設費用過高、維護人員不足等也是制約水文監(jiān)測發(fā)展的重要因素。水文行業(yè)相對獨立，存在大量需要人工參與或完成的監(jiān)測方式，并且與環(huán)保、氣象、黃河等部門的信息缺乏有效互連，與環(huán)保、氣象、自然資源等相關企業(yè)掌握的信息缺少對接，天氣、雨量、含沙量、水質等相關數(shù)據(jù)需要通過新建監(jiān)測設備才能獲取，若與以上部門或企業(yè)信息對接，充分利用物聯(lián)網(wǎng)，通過更穩(wěn)定可靠的5G網(wǎng)絡接入更專業(yè)的設備采集信息，則可獲取更全面的數(shù)據(jù)、減少重復建設、節(jié)省水利建設成本。水文行業(yè)對重要河湖水位、流速的監(jiān)測方式信息化程度越來越高，很多監(jiān)測站點在現(xiàn)地采用RTU對水位、流速數(shù)據(jù)進行采集，通過GPRS進行無線傳輸，雖然技術相對很成熟，但存在RTU穩(wěn)定性容易出問題、監(jiān)測信息通過4G傳輸可靠性不夠高、采用有線網(wǎng)絡方式建設周期長、網(wǎng)絡租賃費用高、水文系統(tǒng)缺乏相應的專業(yè)設備維護人員和網(wǎng)絡維護人員等問題。可以增強RTU本地分析的功能及對通信協(xié)議的控制能力，再通過5G網(wǎng)絡進行傳輸，可以保障信息采集與傳輸?shù)姆€(wěn)定性、及時性；鐵塔部門在國內業(yè)務范圍廣、資源豐富，在5G推廣的過程中會布設覆蓋面更廣的鐵塔、立桿及高點監(jiān)控設備，并且具備專業(yè)的視頻監(jiān)控設備、網(wǎng)絡傳輸設備、移動網(wǎng)絡及有線網(wǎng)絡維護人員，如果能利用鐵塔資源，可以有效為水文行業(yè)補短板。

1.3國家水資源監(jiān)控

山東省實施了國家水資源監(jiān)控能力建設項目，現(xiàn)在二期項目已經(jīng)開始運行，但在實際監(jiān)測過程中仍存在一些問題，如監(jiān)控點數(shù)量大、種類多、分布廣，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過GPRS進行無線傳輸延遲、丟失的現(xiàn)象時有發(fā)生；而且現(xiàn)地設備如果出現(xiàn)問題，不好進行遠程判斷，運維起來比較麻煩，派駐人力去現(xiàn)場處理設備問題成本很高；在數(shù)據(jù)統(tǒng)計、分析、預警等方面也存在短板。隨著5G的應用發(fā)展，GPRS會逐漸退出歷史舞臺，加快支持5G的RTU的更新?lián)Q代是大勢所趨。設備故障原因查詢和維護可采用VR/AI技術，通過5G傳輸技術，遠程對現(xiàn)場情況進行檢查、判斷；也可以利用5G技術的快速、低延遲的優(yōu)勢，控制測控一體閥，并傳輸閥門狀態(tài)與流量數(shù)據(jù)，而且還可以結合實時圖像監(jiān)控進行分析和監(jiān)控。

1.4河湖長制工作

河湖監(jiān)管難度大，單靠人工巡查、定期采樣等監(jiān)測方式成本高、效率低，新建站點建設周期長、成本高、維護分散，5G建設正大力開展，水利部門可以通過政府協(xié)調或企業(yè)合作的方式，加強基礎行業(yè)數(shù)據(jù)開放和共享的頂層設計，將5G基站、5G設備機房等基礎設施納入國土、環(huán)保、水利等基礎信息平臺，與國土、環(huán)保、水利等基礎設施資源構建“一張圖”。利用5G站點、機房、高點監(jiān)控，接入覆蓋范圍極廣的河湖監(jiān)控視頻，并利用攝像機本身具備的入侵檢測、跨越圍欄、快速移動等偵測功能，并結合AI智能識別，自動識別河湖范圍內的相關違法行為，如亂占、濫建等行為；在軟件端對其進行再篩選、再識別和報警預警。在距離村莊很遠的偏僻區(qū)域，可自行建設或與鐵塔部門進行結構模式探討建設新監(jiān)控站點，利用5G制式進行傳輸，保障傳輸?shù)陌踩耘c穩(wěn)定性。河湖和廣大農(nóng)村污水排放不規(guī)范，污染面積廣，通過5G技術，加強對污水土壤的分析，可視化管理，可以積極有效的促進水資源管理與水安全控制。

2結語

5G及多種互聯(lián)網(wǎng)新技術在水利工程中的應用場景很多，值得研究和推廣。建立新型防汛監(jiān)督機制、構建一體化的水利全面感知網(wǎng)、加強多行業(yè)的互聯(lián)互通等都可以借助5G來解決，進而能夠開發(fā)出適用范圍更廣的應用設備及軟件，為我國新基建、新水利提供更好的解決方案。

參考文獻

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