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        各類大、中型水利工程建設的主力軍 施工經驗豐富,經營管理規范

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        行業資訊

        互聯網新技術在水利工程中應用

        發布時間:2021-10-20 瀏覽量: 作者: 來源:公務員期刊網

        互聯網新技術在水利工程中應用

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

        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、水閘基本實現了自動化控制,而且很多站點可以實現現地自動化控制及遠程監控?,F地采集的信息通過PLC進行轉存和處理,在現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據顯示、分析;上級監控部門可以通過光纖網絡或移動網絡進行監管,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場操作,并配置監護人,以備操作錯誤或緊急情況發生;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或無線網絡在穩定性、可靠性方面存在問題若引入VR技術,運行人員或監護人可通過VR實景信息觀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水文站點監測

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

        1.3國家水資源監控

        山東省實施了國家水資源監控能力建設項目,現在二期項目已經開始運行,但在實際監測過程中仍存在一些問題,如監控點數量大、種類多、分布廣,監測數據通過GPRS進行無線傳輸延遲、丟失的現象時有發生;而且現地設備如果出現問題,不好進行遠程判斷,運維起來比較麻煩,派駐人力去現場處理設備問題成本很高;在數據統計、分析、預警等方面也存在短板。隨著5G的應用發展,GPRS會逐漸退出歷史舞臺,加快支持5G的RTU的更新換代是大勢所趨。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、低延遲的優勢,控制測控一體閥,并傳輸閥門狀態與流量數據,而且還可以結合實時圖像監控進行分析和監控。

        1.4河湖長制工作

        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調或企業合作的方式,加強基礎行業數據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、環保、水利等基礎信息平臺,與國土、環保、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域,可自行建設或與鐵塔部門進行結構模式探討建設新監控站點,利用5G制式進行傳輸,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及多種互聯網新技術在水利工程中的應用場景很多,值得研究和推廣。建立新型防汛監督機制、構建一體化的水利全面感知網、加強多行業的互聯互通等都可以借助5G來解決,進而能夠開發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

        [1]薛彥宏,張宇恒,徐忠.基于“互聯網+”的灌區信息化建設探討[J].山東水利,2020(9):18,24.

        [2]李海霞.大數據背景下智慧水利的應用[J].山東水利,2020(9):54-55.

        [3]明恒毅,國莉.物聯網技術在黃河治理開發中的應用前景[J].山東水利,2012(10):20-21.

        [4]劉起超.智慧水利物聯網信息網絡安全體系的應用[J].山東水利,2016(9):34-35.

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