基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具打造智慧水利的思考設(shè)計(jì)

羅偉泰

摘 ? 要：現(xiàn)代化的智慧化水利在經(jīng)歷過(guò)數(shù)字化、智能化時(shí)代后正邁向智慧化時(shí)代，在這個(gè)過(guò)程中，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、微波通信及5G等先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用不可缺少。大容量，低延遲的網(wǎng)絡(luò)傳輸將成為現(xiàn)實(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)，自動(dòng)化，打造基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具，通過(guò)設(shè)計(jì)“頂設(shè)、一云、二網(wǎng)、四平臺(tái)”建設(shè)，實(shí)現(xiàn)“看水一張網(wǎng)、治水一張圖、管水一平臺(tái)、興水一盤(pán)棋”的智慧水利目標(biāo)。建立打造“現(xiàn)代版大禹”治水工具，智慧運(yùn)維平臺(tái)，提出運(yùn)維決策預(yù)案，調(diào)度運(yùn)維物資備件人員等以指導(dǎo)支持運(yùn)維工作的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維工作的智能化運(yùn)作。

關(guān)鍵詞：5G技術(shù) ?物聯(lián)網(wǎng)智慧水利 ?治水工具 ?發(fā)展路徑

中圖分類(lèi)號(hào)：G635 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2019）06（b）-0033-02

5G時(shí)代的到來(lái)，相對(duì)于前幾年的網(wǎng)絡(luò)3G，4G，截至目前，5G大容量，低延遲的網(wǎng)絡(luò)傳輸將成為現(xiàn)實(shí)。人類(lèi)將進(jìn)入一切的物聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，那么打造“現(xiàn)代版大禹”治水工具應(yīng)該具采用什么樣技術(shù)去解決，如何才能合理有效地保護(hù)和綜合利用水資源，實(shí)現(xiàn)智能水利，這是本文的思路和研究方向。

1 ?“智慧水利與“現(xiàn)代版大禹”治水工具”技術(shù)應(yīng)用思考

“現(xiàn)代版大禹”治水工具是在水利信息化的基礎(chǔ)上高度整合水利信息資源并加以開(kāi)發(fā)利用，通過(guò)5G技術(shù)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無(wú)線(xiàn)寬帶、云計(jì)算等新興技術(shù)與水利信息系統(tǒng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程運(yùn)用和管理的效率和效能[1]。“智慧水利”是通過(guò)各種信息感測(cè)設(shè)備，測(cè)量雨量、水位、水量、水質(zhì)等水利要素，通過(guò)無(wú)線(xiàn)終端設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息傳遞，以實(shí)現(xiàn)信息智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控、計(jì)算、管理、模擬、預(yù)測(cè)和管理。通過(guò)構(gòu)建“現(xiàn)代版大禹”治水工具：感知體系+數(shù)據(jù)中心+應(yīng)用服務(wù)+網(wǎng)絡(luò)安全+環(huán)境保障的智慧水利的框架，則涵蓋了水文、水質(zhì)、水資源、供水、排水、防汛防澇等方面，實(shí)現(xiàn)“看水一張網(wǎng)、治水一張圖、管水一平臺(tái)、興水一盤(pán)棋”的智慧水利目標(biāo)。“現(xiàn)代版大禹”治水工具組成的智慧水利應(yīng)該是一個(gè)技術(shù)或工具的集合體。

1.1 5G+云計(jì)算+大數(shù)據(jù)

云計(jì)算一般是一種動(dòng)態(tài)方法來(lái)提供云計(jì)算方法，其提供通過(guò)本地計(jì)算機(jī)跨大量分布式計(jì)算機(jī)的動(dòng)態(tài)的，可擴(kuò)展的，并計(jì)算分布。智慧水利將連接、計(jì)算、存儲(chǔ)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)鏈的所有環(huán)節(jié)。水利單位可以實(shí)現(xiàn)的傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)管理模式化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的管理模式的有機(jī)結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)和新知識(shí)發(fā)現(xiàn)的有效和深入的分析。這將帶來(lái)的大數(shù)據(jù)行業(yè)的繁榮。大數(shù)據(jù)已經(jīng)成為水利用戶(hù)，數(shù)據(jù)資產(chǎn)和專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)處理能力的重要資產(chǎn)。

1.2 5G+物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，將任何物品與互聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、追蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[2]。“物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”的核心和基礎(chǔ)仍然是“互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)”，而5G技術(shù)帶來(lái)的大容量、低時(shí)延的網(wǎng)絡(luò)傳輸將變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。

1.3 5G+移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+移動(dòng)終端技術(shù)

水利行業(yè)可以利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，以提醒可能發(fā)生的水災(zāi)、旱災(zāi)、雨量充沛、水源條件，水質(zhì)等的用戶(hù)，可直接通過(guò)微博、APP、QQ、微信網(wǎng)站和智能手機(jī)等雙向通信，并把相應(yīng)的信息發(fā)送給用戶(hù)，它指的是可以在移動(dòng)設(shè)備上使用的計(jì)算機(jī)設(shè)備。移動(dòng)智能終端幾乎已成為互聯(lián)網(wǎng)電子商務(wù)，新媒體，電子商務(wù)和信息服務(wù)平臺(tái)以及互聯(lián)網(wǎng)的重要門(mén)戶(hù)和重要?jiǎng)?chuàng)新平臺(tái)。

1.4 5G+BIM+3D技術(shù)

通過(guò)BIM和3D技術(shù)的應(yīng)用，項(xiàng)目數(shù)字信息在整個(gè)施工管理中，可以解決信息溝通和協(xié)調(diào)的問(wèn)題，并為建筑、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)單位等建設(shè)參與者共同努力的基礎(chǔ)上運(yùn)行。

1.5 5G+實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

今天，當(dāng)技術(shù)這么發(fā)達(dá)，在自然災(zāi)害面前，我們能做的是通過(guò)先進(jìn)的技術(shù)，準(zhǔn)確的預(yù)警系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)，以控制時(shí)間的天氣，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)安排人員，避免因突發(fā)生產(chǎn)和生命災(zāi)難造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

1.6 5G+GIS地理信息技術(shù)

又稱(chēng)為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是在計(jì)算機(jī)硬件、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)水利信息數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述[3]。

1.7 5G+VR+AI

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)依靠虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和人工智能，將真實(shí)場(chǎng)景顯示在顯示器前面，實(shí)現(xiàn)水利工程管理單元的信息化，智能化，可視化和集成。應(yīng)用前景非常廣闊。從傳統(tǒng)水利到現(xiàn)代水利，要利用水利設(shè)計(jì)的人工智能系統(tǒng)進(jìn)行自學(xué)，推理，判斷和適應(yīng)性。考慮水問(wèn)題的特征（自然社會(huì)周期，空間和時(shí)間分布，定性和定量整合，結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)化過(guò)程，和業(yè)務(wù)通常是動(dòng)態(tài)變化的過(guò)程中），最聰明的“智能水利”的目標(biāo)應(yīng)該能夠快速響應(yīng)“適應(yīng)性”。達(dá)爾文說(shuō)：能夠生存下來(lái)的物種不是最強(qiáng)壯的，也不是最聰明的，但是能夠?qū)5]的變化做出快速反應(yīng)。智能水利需要快速響應(yīng)服務(wù)，“智能水利”必須以人為本。

2 ?“現(xiàn)代版大禹”治水工具打造智慧水利的設(shè)計(jì)

“智能水利”的思潮，傳統(tǒng)水利壁壘被打破，和水利行業(yè)的概念逐漸轉(zhuǎn)變和升級(jí)，從“光強(qiáng)調(diào)建設(shè)和管理”到現(xiàn)在的“重點(diǎn)建設(shè)和管理”的現(xiàn)代水利的方向。如何實(shí)現(xiàn)水利產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的新突破，已成為水利產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重中之重。

5G不僅將帶來(lái)更快的互聯(lián)網(wǎng)速度，還意味著更可靠的低延遲大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)。其本質(zhì)是更廣泛、更快、更強(qiáng)大的基于無(wú)線(xiàn)傳感器的信息技術(shù)，指向更高效、更及時(shí)地使用資源。根據(jù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，智能將進(jìn)入一個(gè)新的階段。在其他行業(yè)，的實(shí)現(xiàn)路徑中，存在著由下游到上游、自外圍到核心逐步發(fā)展的規(guī)律。“現(xiàn)代版大禹”治水工具打造智慧水利的設(shè)計(jì)可以沿著下述路徑進(jìn)行探索。

2.1 “現(xiàn)代版大禹”治水工具系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

自動(dòng)信息收集和監(jiān)控設(shè)備對(duì)降雨量、水位、水量、水質(zhì)和其他信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸和收集網(wǎng)絡(luò)和有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)收集，。提供各種業(yè)務(wù)管理，如防洪抗旱、水資源城市供水信息，監(jiān)控和管理。因此，我們建立了系統(tǒng)的總體框架，包括信息采集與傳輸系統(tǒng)，完備設(shè)施，資源層，應(yīng)用支撐層，應(yīng)用層，支持智能水利建設(shè)。

2.2 “現(xiàn)代版大禹”治水工具應(yīng)該具備特性

根據(jù)各種固定或移動(dòng)采集裝置的設(shè)計(jì)，收集水，水，流量，降雨量，電網(wǎng)，水質(zhì)，工作條件等信息需求，傳輸可提供專(zhuān)線(xiàn)，專(zhuān)用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，公共網(wǎng)絡(luò)接入等 解決方案。在水應(yīng)用中，5G傳輸網(wǎng)絡(luò)用于實(shí)現(xiàn)高效，經(jīng)濟(jì)和視覺(jué)上集成的信號(hào)傳輸。例如，利用云技術(shù)和地理信息系統(tǒng)，建立移動(dòng)信息服務(wù)系統(tǒng)（GIS）技術(shù)，全球定位系統(tǒng)（GPS）技術(shù)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等系統(tǒng)和技術(shù)支持。

使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)終端和5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸與水有關(guān)的高清專(zhuān)題地圖，高精度圖片，實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控等。所有信息集成在水行業(yè)，包括水利，山洪預(yù)警，視頻會(huì)議和液壓工程視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用平臺(tái)，為客戶(hù)提供及時(shí)，科學(xué)，便捷的信息決策智能辦公，災(zāi)害預(yù)警，應(yīng)急救援和水利工程管理實(shí)現(xiàn)防汛信息，現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查報(bào)告問(wèn)題，查詢(xún)統(tǒng)計(jì)，檢查記錄，實(shí)時(shí)呼叫等功能，并提供基層防汛工作。基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具時(shí)，最終實(shí)現(xiàn)用“聰明和智能調(diào)度”大型水的目標(biāo)資源數(shù)據(jù)和水利的智能化管理。

2.3 智慧水利和水環(huán)境

在智能水利方面，省級(jí)應(yīng)做好政府主導(dǎo)的整體規(guī)劃設(shè)計(jì)，每年安排一定的財(cái)政資金，支持智能水利科技研發(fā)，吸引和組織更多，更好的科技力量通過(guò)軟件技術(shù)研究和開(kāi)發(fā)參與。建立具有中國(guó)特色的智能水利發(fā)展模式。智能水和水環(huán)境治理屬于兩種不同的工作內(nèi)容，并且有兩種不同的發(fā)展模式，在水環(huán)境治理中，必須采取政府+企業(yè)模式，整合土地和其他資源，利用水資源管理創(chuàng)造新的更大價(jià)值。

3 ?結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)代化的智慧化水利在經(jīng)歷過(guò)數(shù)字化、智能化時(shí)代后正邁向智慧化時(shí)代，在這個(gè)過(guò)程中，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、微波通信及5G等先進(jìn)技術(shù)的運(yùn)用不可缺少，基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具應(yīng)該作為可以提供領(lǐng)先的“端、管、云”全棧式ICT解決方案，并對(duì)智慧水利有著深遠(yuǎn)推動(dòng)效果。

智慧水利的核心因素在于解決物與物以及物與人之間的連接問(wèn)題，而在業(yè)務(wù)需求上則涉及六個(gè)方面，分別是：統(tǒng)籌規(guī)劃、全面感知、全網(wǎng)覆蓋、數(shù)據(jù)共享、智慧應(yīng)用和決策指揮，而為了滿(mǎn)足這六個(gè)方面的需求，就離不開(kāi)高性能及穩(wěn)定的工具，打造基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具“頂設(shè)、一云、二網(wǎng)、四平臺(tái)”建設(shè)理念，實(shí)現(xiàn)水利智慧管理。為智慧水利提供了工具基礎(chǔ)。其建設(shè)思路如下。

第一階段：專(zhuān)業(yè)化—監(jiān)控和安裝上的所有相關(guān)設(shè)備的嵌入式傳感器，物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的水性互聯(lián)網(wǎng)，建立打造“現(xiàn)代版大禹”治水工具。

第二階段：信息化——數(shù)據(jù)建庫(kù)。

建立各類(lèi)數(shù)據(jù)庫(kù)、流程庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)、功能庫(kù)、物資庫(kù)、用戶(hù)庫(kù)等等相關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)，形成綜合數(shù)據(jù)平臺(tái)。

第三階段：智能化——智慧運(yùn)維。

建立打造“現(xiàn)代版大禹”治水工具，智慧運(yùn)維平臺(tái)，提出運(yùn)維決策預(yù)案，調(diào)度運(yùn)維物資備件人員等以指導(dǎo)支持運(yùn)維工作的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)運(yùn)維工作的智能化運(yùn)作。

因此通過(guò)打造基于5G技術(shù)下“現(xiàn)代版大禹”治水工具“頂設(shè)、一云、二網(wǎng)、四平臺(tái)”建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)“看水一張網(wǎng)、治水一張圖、管水一平臺(tái)、興水一盤(pán)棋”的智慧水利目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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