互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)在水利工程中應用

互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日益成為促進(jìn)全球變化的重要因素，互聯(lián)網(wǎng)信息通過(guò)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )傳輸受3G/4G網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的限制，出現了速率低、普遍存在延遲的問(wèn)題，而5G是第五代移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò )，是4G傳輸速度的近百倍，響應時(shí)間更快，并得到了快速地發(fā)展，國內各大運營(yíng)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)解決方案。水利行業(yè)是關(guān)系國計民生的基礎行業(yè)，各級水利部門(mén)著(zhù)力補短板、強監管，各項工作得到推動(dòng)和發(fā)展，但水旱災害防御、水資源配置、河湖生態(tài)環(huán)境監測、涉水事務(wù)監管等方面形勢依然嚴峻，并且是“十四五”時(shí)期水利改革發(fā)展的主要目標。為實(shí)現這個(gè)目標，應當充分利用5G與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢，全面提升水安全風(fēng)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(jìn)行創(chuàng )新提升，構建適合水利工程特點(diǎn)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(shù)應用于水利行業(yè)進(jìn)行研究與探索。

1應用水利場(chǎng)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(shí)現了自動(dòng)化控制，而且很多站點(diǎn)可以實(shí)現現地自動(dòng)化控制及遠程監控?，F地采集的信息通過(guò)PLC進(jìn)行轉存和處理，在現地通過(guò)對應按鈕進(jìn)行自動(dòng)化操作，也可以在管理處/管理所上位機進(jìn)行自動(dòng)化控制和數據顯示、分析；上級監控部門(mén)可以通過(guò)光纖網(wǎng)絡(luò )或移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行監管，但跨地市的遠程控制較少使用，主要是兩個(gè)原因：1）遠程操控直觀(guān)性、可靠性差，大中型閘泵站需運行人員現場(chǎng)操作，并配置監護人，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(xiàn)敷設專(zhuān)用光纜或租用專(zhuān)用線(xiàn)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(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )在穩定性、可靠性方面存在問(wèn)題若引入VR技術(shù)，運行人員或監護人可通過(guò)VR實(shí)景信息觀(guān)察現地設備運行情況，并結合APP顯示的操作流程與設備信息進(jìn)行遠程控制；如果結合5G技術(shù)，提高移動(dòng)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，有效的節省運行管理人員的操作時(shí)間和工作量，并且能夠保障更高的可靠性。

1.2水文站點(diǎn)監測

在山東水文站網(wǎng)的建設過(guò)程中，水文站監測能力不斷提高，但考慮近年來(lái)突發(fā)臺風(fēng)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，監測設施及監測水平急需進(jìn)一步提高。水文站網(wǎng)監測水平的提高，除了受水文監測專(zhuān)用設備發(fā)展的制約，大數據技術(shù)應用范圍小、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )傳輸不夠可靠、視頻監控業(yè)務(wù)單一、建設費用過(guò)高、維護人員不足等也是制約水文監測發(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測方式，并且與環(huán)保、氣象、黃河等部門(mén)的信息缺乏有效互連，與環(huán)保、氣象、自然資源等相關(guān)企業(yè)掌握的信息缺少對接，天氣、雨量、含沙量、水質(zhì)等相關(guān)數據需要通過(guò)新建監測設備才能獲取，若與以上部門(mén)或企業(yè)信息對接，充分利用物聯(lián)網(wǎng)，通過(guò)更穩定可靠的5G網(wǎng)絡(luò )接入更專(zhuān)業(yè)的設備采集信息，則可獲取更全面的數據、減少重復建設、節省水利建設成本。水文行業(yè)對重要河湖水位、流速的監測方式信息化程度越來(lái)越高，很多監測站點(diǎn)在現地采用RTU對水位、流速數據進(jìn)行采集，通過(guò)GPRS進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸，雖然技術(shù)相對很成熟，但存在RTU穩定性容易出問(wèn)題、監測信息通過(guò)4G傳輸可靠性不夠高、采用有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )方式建設周期長(cháng)、網(wǎng)絡(luò )租賃費用高、水文系統缺乏相應的專(zhuān)業(yè)設備維護人員和網(wǎng)絡(luò )維護人員等問(wèn)題?？梢栽鰪奟TU本地分析的功能及對通信協(xié)議的控制能力，再通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸，可以保障信息采集與傳輸的穩定性、及時(shí)性；鐵塔部門(mén)在國內業(yè)務(wù)范圍廣、資源豐富，在5G推廣的過(guò)程中會(huì )布設覆蓋面更廣的鐵塔、立桿及高點(diǎn)監控設備，并且具備專(zhuān)業(yè)的視頻監控設備、網(wǎng)絡(luò )傳輸設備、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )及有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )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國家水資源監控

山東省實(shí)施了國家水資源監控能力建設項目，現在二期項目已經(jīng)開(kāi)始運行，但在實(shí)際監測過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題，如監控點(diǎn)數量大、種類(lèi)多、分布廣，監測數據通過(guò)GPRS進(jìn)行無(wú)線(xiàn)傳輸延遲、丟失的現象時(shí)有發(fā)生；而且現地設備如果出現問(wèn)題，不好進(jìn)行遠程判斷，運維起來(lái)比較麻煩，派駐人力去現場(chǎng)處理設備問(wèn)題成本很高；在數據統計、分析、預警等方面也存在短板。隨著(zhù)5G的應用發(fā)展，GPRS會(huì )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(xún)和維護可采用VR/AI技術(shù)，通過(guò)5G傳輸技術(shù)，遠程對現場(chǎng)情況進(jìn)行檢查、判斷；也可以利用5G技術(shù)的快速、低延遲的優(yōu)勢，控制測控一體閥，并傳輸閥門(mén)狀態(tài)與流量數據，而且還可以結合實(shí)時(shí)圖像監控進(jìn)行分析和監控。

1.4河湖長(cháng)制工作

河湖監管難度大，單靠人工巡查、定期采樣等監測方式成本高、效率低，新建站點(diǎn)建設周期長(cháng)、成本高、維護分散，5G建設正大力開(kāi)展，水利部門(mén)可以通過(guò)政府協(xié)調或企業(yè)合作的方式，加強基礎行業(yè)數據開(kāi)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(diǎn)、機房、高點(diǎn)監控，接入覆蓋范圍極廣的河湖監控視頻，并利用攝像機本身具備的入侵檢測、跨越圍欄、快速移動(dòng)等偵測功能，并結合AI智能識別，自動(dòng)識別河湖范圍內的相關(guān)違法行為，如亂占、濫建等行為；在軟件端對其進(jìn)行再篩選、再識別和報警預警。在距離村莊很遠的偏僻區域，可自行建設或與鐵塔部門(mén)進(jìn)行結構模式探討建設新監控站點(diǎn)，利用5G制式進(jìn)行傳輸，保障傳輸的安全性與穩定性。河湖和廣大農村污水排放不規范，污染面積廣，通過(guò)5G技術(shù)，加強對污水土壤的分析，可視化管理，可以積極有效的促進(jìn)水資源管理與水安全控制。

2結語(yǔ)

5G及多種互聯(lián)網(wǎng)新技術(shù)在水利工程中的應用場(chǎng)景很多，值得研究和推廣。建立新型防汛監督機制、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(lái)解決，進(jìn)而能夠開(kāi)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。

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