闵令娟
山东省水利厅 250013
摘要：5G技术的进步与发展让数据的快速、低能耗、低延时的传送成为可能。5G技术在现有的智慧水利系统建设工程中，已经开始发挥作用。5G技术在水资源管理、防洪防涝、水工建筑物监测防护、跨领域互联中的智慧水利构建都有很多重要的意义，这些应用场景的结合将共同搭建起未来的智慧水利工程。
关键词：5G技术；智慧水利；数据；自动
0 引言
智慧水利是利用信息化、智能化等技术提高水利行业管理能力和服务能力，推动传统水利向现代化水利发展。智慧水利是智慧城市建设的有机组成部分，但在全面感知、全面互联、智慧应用等方面较其他行业有明显差距。5G是指第五代通信技术，具备高速率、低时延、大连接的特点。将5G技术与智慧水利建设相结合，可有效解决感知汇聚、实时监控和应急指挥中存在的问题和不足。
1 智慧水利如何建设
当前水利行业信息化建设重点在于全面提升感知能力，全面加强互联互通，提高基础设施水平，大力推进智能应用。通过建设水利物联感知体系、基础运行环境、业务应用系统、智慧水利门户应用平台和信息化保障环境，最终形成“更透彻的感知、更全面的互联互通、更科学的决策、更智能的管理”的智慧水利管理体系，推动“智慧城市”的发展和建设。
第一，水利物联感知体系建设。水利物联感知体系是水利综合业务应用的基础，为水利智慧应用提供基础支撑。体系建设包括：水文监测体系、水环境检测体系和工程运行监测体系，同时需要全面建设闸泵等工程的远程控制，水位、水质信息监测，视频监控等系统。
第二，基础运行环境建设。基础运行环境建设包括云数据中心和指挥调度中心。云数据中心需要建设中心机房及软硬件设备、水利综合数据库，并构建水利信息服务总线，实现基础感知信息的汇集，形成有用和可用的信息资源。指挥调度中心的建设可以实现综合信息的展示、决策指挥调度和视频会商。
第三，业务应用系统建设。业务应用系统建设可以依托水利云数据中心，结合水利部门职责和核心业务需求，针对水资源管理、防汛抗旱、电子政务、工程建设管理等方向建设业务应用系统，通过信息化手段使管理流程规范化，提高管理效率。
第四，智慧水利门户应用平台建设。智慧水利门户应用平台依托于业务应用系统，实现多维业务的信息融合，可以实现PC、平板、手机、大屏等跨终端服务，为管理人员提供更加全面、快捷的智慧水利一体化平台。
第五，信息化保障环境建设。信息化保障环境建设主要是建立标准体系、安全保障体系和组织管理体系，实现资源共享，避免重复建设，加强各部门协调，合理配置资源，促进“智慧水利”的健康持续发展。
2 5G在新型智慧水利领域中的应用
2.1 5G技术在智慧型水利中应用
结合我国水利信息发展现状，很多学者提出了基于物联网的智慧水利概念，并已取得一些成果，促进了水利信息的管理的合理和高效化。如智能农田水利灌溉控制系统，结合刷卡取水，水量总量，区域水资源利用分配和远程监控为一体，利用建立在高速互联网基础上的无人机应用等高科技手段，对作物生长的温湿度、成熟度等指标进行监控，并精确监控土壤湿度、含水量、湿润范围等指标，实施精确灌溉。
2019年3月12日，中国联通携手新华三集团及万江科技，发布了“5G－MEC水利智能视频云”产品，推动5GMEC边缘云在水利行业的规模商用，促推了水利数字化与智慧化转型，引领5G技术在水利行业场景的应用实践。通过4／5G移动通信网络承载，依托MEC边缘云平台，对分布在流域各处的摄像头采集的图片及视频信息进行了本地分流处理，降低了运营商回传网络和移动核心网的带宽压力，低时延缩短了端到端的用时，优化了水利用户体验，并在四川水利项目中第一次得到应用实践。
2.2 5G技术在水资源管理领域的应用展望
随着5G技术的推进，万物互联也渐渐从想象走到现实，在5G技术及相关的硬件设备都升级换代后，无人机、无人船、无人艇将在水资源管理中发挥重要作用。作为传感器的重要载体，无人机、无人船、无人艇将搭载多种类传感器，将收集到的：视频、图像、温度、水质、水量、水位值、声呐传感图等数据实时传输到处理终端，终端也能迅速、低延时地将数据进行处理、分析、模拟运算。5G技术的高速性、低能耗性，提升了传感器的使用周期，为偏远地区的数据实时采集、传输提供了可能性。终端在接收多方数据和处理后，迅速将处理结果反馈给拥有管理、决策权限的人员或者机械控制设备。在结合全局数据的基础上，系统能在宏观的角度，对水资源进行全局的优化，进而达到水资源的最优化调配与管理。
2.3 5G技术在防洪防涝领域的应用展望
5G技术在气象预测、汛期预警和汛情监测等方面的应用也可进行不断的探索，可通过5G无人机搭载气象测量传感器等设备对气象数据进行实时采集，结合上游河道形态、周边环境等高清图像资料，可有效支撑对降雨量和降雨时空分布的准确预测、对洪水过程模拟进行精确计算等，达到提前预报山洪、泥石流等灾害的目的，在日常防汛抗洪中发挥重要作用。
2.4 5G技术在水工建筑物监测、防护中的应用
随着时间的推移，诸如像：水坝、水堤、防护堤、水电站等水工建筑物面临老化、损伤的风险，现有的监测手段主要是人工的水面探测或者高成本的水下蛙人检测，但是因为精准定位的难度问题，往往检测结果会来来很多误差，而且水工建筑物损伤往往随时间周期变化明显。现有的智能设备：如无人潜艇、声波探测车往往能提供动态的监测结果，通过5G的实时传输，动态监控建筑的可靠性成为可能，这也能在一定程度上杜绝人为问题造成的不可逆转的诸如大坝决堤等人为灾害。当发现水工建筑物存在内部损伤情况时，能及时输出警报，可以最大程度降低人为灾难的损失。
3 结束语
目前，5G的应用场景主要聚焦在增强型移动宽带场景，而低时延、高可靠性场景的技术困难较大，例如，实现端对端的时延达到1毫秒很困难。5G还存在很多挑战，距离满足ITU规定的三大应用场景需求还有很长的距离。5G技术不仅具有更快速率，而且能够实现人、产品、服务等之间的相互连接。5G技术与传统水利相结合将有效加强监管能力、拓展监管范围、提升服务质量，推动水利由数字水利向智慧水利发展。
参考文献
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