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互联网新技术在水利工程中应用

期刊目录网水利论文发表2021-10-20 14:54关注(1)

  各级水利部门着力补短板、强监管,充分利用5G与互联网技术优势,对互联网应用进行创新提升,构建适合水利工程特点的信息采集、VR展示、5G安全互联体系,可以全面提升水安全风险防控能力、优化水资源配置格局。

互联网新技术在水利工程中应用

  【关键词】5G;VR;水利工程;信息化

  互联网技术日益成为促进全球变化的重要因素,互联网信息通过移动网络传输受3G/4G网络技术的限制,出现了速率低、普遍存在延迟的问题,而5G是第五代移动通信网络,是4G传输速度的近百倍,响应时间更快,并得到了快速地发展,国内各大运营商已经拿到5G牌照,5G具备高速率和低延迟的特性,正是新的移动互联网解决方案。水利行业是关系国计民生的基础行业,各级水利部门着力补短板、强监管,各项工作得到推动和发展,但水旱灾害防御、水资源配置、河湖生态环境监测、涉水事务监管等方面形势依然严峻,并且是“十四五”时期水利改革发展的主要目标。为实现这个目标,应当充分利用5G与互联网技术优势,全面提升水安全风险防控能力、优化水资源配置格局。结合水利行业的需求,对互联网应用进行创新提升,构建适合水利工程特点的信息采集、VR展示、5G安全互联非常有必要,因此,有必要对5G与互联网技术应用于水利行业进行研究与探索。

  1应用水利场所

  1.1大中型水利工程

  山东省大中型水库、泵站、水闸基本实现了自动化控制,而且很多站点可以实现现地自动化控制及远程监控。现地采集的信息通过PLC进行转存和处理,在现地通过对应按钮进行自动化操作,也可以在管理处/管理所上位机进行自动化控制和数据显示、分析;上级监控部门可以通过光纤网络或移动网络进行监管,但跨地市的远程控制较少使用,主要是两个原因:1)远程操控直观性、可靠性差,大中型闸泵站需运行人员现场操作,并配置监护人,以备操作错误或紧急情况发生;2)通信传输不能保障,除大中型调水工程可以在工程沿线敷设专用光缆或租用专用线路,很多大中型水利工程不具备在覆盖完整管理范围的光缆传输通道,而采用GPRS/4G或无线网络在稳定性、可靠性方面存在问题若引入VR技术,运行人员或监护人可通过VR实景信息观察现地设备运行情况,并结合APP显示的操作流程与设备信息进行远程控制;如果结合5G技术,提高移动通信的保障率和传输速度,可以为远程通信及控制提供更好的解决方案,有效的节省运行管理人员的操作时间和工作量,并且能够保障更高的可靠性。

  1.2水文站点监测

  在山东水文站网的建设过程中,水文站监测能力不断提高,但考虑近年来突发台风及暴雨天气较多、涉及面更广,水文站网的覆盖范围仍然需要增加,监测设施及监测水平急需进一步提高。水文站网监测水平的提高,除了受水文监测专用设备发展的制约,大数据技术应用范围小、移动网络传输不够可靠、视频监控业务单一、建设费用过高、维护人员不足等也是制约水文监测发展的重要因素。水文行业相对独立,存在大量需要人工参与或完成的监测方式,并且与环保、气象、黄河等部门的信息缺乏有效互连,与环保、气象、自然资源等相关企业掌握的信息缺少对接,天气、雨量、含沙量、水质等相关数据需要通过新建监测设备才能获取,若与以上部门或企业信息对接,充分利用物联网,通过更稳定可靠的5G网络接入更专业的设备采集信息,则可获取更全面的数据、减少重复建设、节省水利建设成本。水文行业对重要河湖水位、流速的监测方式信息化程度越来越高,很多监测站点在现地采用RTU对水位、流速数据进行采集,通过GPRS进行无线传输,虽然技术相对很成熟,但存在RTU稳定性容易出问题、监测信息通过4G传输可靠性不够高、采用有线网络方式建设周期长、网络租赁费用高、水文系统缺乏相应的专业设备维护人员和网络维护人员等问题。可以增强RTU本地分析的功能及对通信协议的控制能力,再通过5G网络进行传输,可以保障信息采集与传输的稳定性、及时性;铁塔部门在国内业务范围广、资源丰富,在5G推广的过程中会布设覆盖面更广的铁塔、立杆及高点监控设备,并且具备专业的视频监控设备、网络传输设备、移动网络及有线网络维护人员,如果能利用铁塔资源,可以有效为水文行业补短板。

  1.3国家水资源监控

  山东省实施了国家水资源监控能力建设项目,现在二期项目已经开始运行,但在实际监测过程中仍存在一些问题,如监控点数量大、种类多、分布广,监测数据通过GPRS进行无线传输延迟、丢失的现象时有发生;而且现地设备如果出现问题,不好进行远程判断,运维起来比较麻烦,派驻人力去现场处理设备问题成本很高;在数据统计、分析、预警等方面也存在短板。随着5G的应用发展,GPRS会逐渐退出历史舞台,加快支持5G的RTU的更新换代是大势所趋。设备故障原因查询和维护可采用VR/AI技术,通过5G传输技术,远程对现场情况进行检查、判断;也可以利用5G技术的快速、低延迟的优势,控制测控一体阀,并传输阀门状态与流量数据,而且还可以结合实时图像监控进行分析和监控。

  1.4河湖长制工作

  河湖监管难度大,单靠人工巡查、定期采样等监测方式成本高、效率低,新建站点建设周期长、成本高、维护分散,5G建设正大力开展,水利部门可以通过政府协调或企业合作的方式,加强基础行业数据开放和共享的顶层设计,将5G基站、5G设备机房等基础设施纳入国土、环保、水利等基础信息平台,与国土、环保、水利等基础设施资源构建“一张图”。利用5G站点、机房、高点监控,接入覆盖范围极广的河湖监控视频,并利用摄像机本身具备的入侵检测、跨越围栏、快速移动等侦测功能,并结合AI智能识别,自动识别河湖范围内的相关违法行为,如乱占、滥建等行为;在软件端对其进行再筛选、再识别和报警预警。在距离村庄很远的偏僻区域,可自行建设或与铁塔部门进行结构模式探讨建设新监控站点,利用5G制式进行传输,保障传输的安全性与稳定性。河湖和广大农村污水排放不规范,污染面积广,通过5G技术,加强对污水土壤的分析,可视化管理,可以积极有效的促进水资源管理与水安全控制。

  2结语

  5G及多种互联网新技术在水利工程中的应用场景很多,值得研究和推广。建立新型防汛监督机制、构建一体化的水利全面感知网、加强多行业的互联互通等都可以借助5G来解决,进而能够开发出适用范围更广的应用设备及软件,为我国新基建、新水利提供更好的解决方案。

  参考文献

  [1]薛彦宏,张宇恒,徐忠.基于“互联网+”的灌区信息化建设探讨[J].山东水利,2020(9):18,24.

  [2]李海霞.大数据背景下智慧水利的应用[J].山东水利,2020(9):54-55.

  [3]明恒毅,国莉.物联网技术在黄河治理开发中的应用前景[J].山东水利,2012(10):20-21.

  [4]刘起超.智慧水利物联网信息网络安全体系的应用[J].山东水利,2016(9):34-35.

  作者:赵琳 夏晨光 任泽俭

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