曹均昌

（陕西省信息宣传教育中心，陕西 西安 710004）

所谓“智慧水利”，就是利用物联网、云计算、VR、大数据等先进技术，提升感知能力、提升水资源的利用效率和水旱灾害的防御能力，提升基础设施潜力、加强互联互通，信息共享、强化推进智能、智慧应用。5G 是指第五代通信技术，5G 具有高于4G 数百倍的速率、具有更高的带宽。延迟少，网络连通后的响应时间低于1 ms，可实现大系统容量和大规模设备互连。将5G技术与智慧水利建设相结合，可大幅度提高实时监控、应急指挥的效率[1]。

1 陕西水利信息化现状

2003 年以来陕西水利先后建成了《陕西省防汛会商系统》《水情信息查询系统》《渭河流域防洪风险分析》《防汛卫星云图系统》《防汛大屏幕演示系统》《防汛信息服务系统》《视频会议系统》《陕西省取用水量实时监测管理系统》《陕西省水库大坝安全监测系统》《视频监控系统》等。全省水情信息采集点有1200 多个，视频监视点达到510 个，取用水户1300 户，监测大型水库21 座。全省12 个大型灌区、11 个地市及72 个县水利局均可和省水利厅互联互通。

近年来陕西水利信息化建设迈出了一定步伐，取得了一些成绩。尤其是《陕西省防汛会商系统》通过对实时水雨情的监测报警，降水、径流过程的模拟，与历史同期类比，降水量统计，降水等值线、等值面，洪量计算等实现了水雨情的信息化管理；水文监测站可以实现数据的自动采集，发送。但由于自动监测设备或通讯链路的原因会出现误码，导致降雨量数值“冒大数”，需程序剔除或人工干预。目前，全省有36 座大中型水库和绝大多数小型水库仍没有建设相应的安全监测系统；由于网络通道带宽较窄，传输受限，防汛抢险很多重要的数据不能保证准确实时传输；陕西省水利厅机房最大也只有60 m2，服务器计算存储能力不强，虽然建有oracle、SQL 基础数据库，但没有搭建起完整的软硬件支撑平台，无法实现智慧应用，人工智能、AI、大数据、物联网、VR、云计算等新一代信息技术并没有得到广泛的使用。

2 智慧水利

智慧水利可以提升水利资源的管理效率，提升水利资源的信息化建设效率,提升水利工作部门的自主创新能力和服务效率，实现资源的最优配置，保障水利资源在一定的条件下即时共享，智慧水利同时能够保障人们基本的用水安全和生活质量。

2.1 智慧水利采集体系建设

智慧水利采集体系是水利部门最基本的数据采取收集体系，支撑智慧水利所有的综合应用。水利信息资源建设是水利信息化建设的重要基础，虽然已积累一定的信息资源，但这些信息资源较分散，无法成为公共资源进行综合利用。通过建立气象、河道水文、水库水文、水利工程、水环境、地下水、城市供水、灌区、山洪灾害等监测体系，实施信息资源的优化整合，积极推进数据中心建设，构建水利数据统一的存储与管理平台。

2.2 智慧水利通讯网络体系建设

智慧水利信息网络是智慧水利的神经和血脉。经过十几年建设的陕西水利信息网光纤通信已经覆盖到县，传输信道，数据的时效性、通过光纤入户或者无线宽带技术采用专网与公网建设相结合的方式为智慧水利奠定了良好基础。水利厅局域网（内网)和水文局等部门互联互通，信息共享，并通过VPN 连接因特网，为智慧水利搭建基础网络平台。

2.3 智慧水利支撑环境建设

通过建设云数据中心、中心机房及软硬件设备实现基础感知信息的汇集、整合现有的水利资源数据、如水利基础数据库、社经数据库、气象数据库、水文数据库、工程数据库、图像数据库、政务办公数据库等，通过物理存储库和数据交换库的建设将涉水数据进行统一有效的交换和存储管理。

2.4 智慧水利业务系统建设

业务系统建设通过结合水利部门职责和核心业务需求实现现实仿真和模拟演进，提升智慧应用层次。针对防汛抗旱、生态环境、防灾减灾、水资源管理、电子政务、灌区优化、工程建设管理等开发业务应用系统。

2.5 智慧水利融合平台建设

利用云计算、中间间、知识图等各类先进的信息技术建设专业的业务应用系统，实现基础水务信息的处理和管理能力达到云端部署、实现网络连接，终端应用的现代化模式。通过开发APP 等模块程序可以实现电脑、平板、手机、大屏等跨终端服务。随着卫星定位系统的逐步发展，卫星定位系统已经应用在我国很多河流防汛工程中，这无疑促进了水利防汛工程的发展。当发生防汛灾情时，卫星定位系统能够第一时间判断出灾情位置，这为工作人员作出具体的部署工作提供了技术支持。同时，通讯网络技术与卫星定位系统有效融合，一旦发生危险情况，系统会立即进行报警，可以极大的提升抢险救灾效率。

2.6 智慧水利保障体系建设

保障体系建设主要是实现顶层设计、建立标准体系，实现资源共享，避免各自为政重复建设，基于国家有关信息技术标准，对地方水利信息化建设标准进行逐步规范，从省厅到地区、县、涉水工程建设都必须遵循统一标准，统一接口，合理配置资源，协同工作、促使智慧水利健康可持续发展。

3 5G 在智慧水利中的应用

3.1 5G 在实时监控中的应用

陕西省已经建成的视频监控系统，用户通过手机等终端随时可以查看到河道水位、水库大坝状态、低洼地积水、堤防、跨河大桥、水文监测站点、取用水泵站、滑坡体等的实时监控视频。但由于传统无线移动网络传输速率慢、视频加载延时明显、经常出现马赛克或断连现象，清晰度感官性差等问题，视频监控不能完全实时。5G 时代的视频监控将实现4K 全高清监控，5G 网络具有高带宽和低延时的优越特性能够保障水利数据实时采集信息、高清视频实时回传。

3.2 5G 在应急抢险中的应用

陕西省水利厅之前已经配有国产大疆多台Mavic 无人机，该款无人机能拍摄4K 分辨率的视频，并配备地标领航系统，最长飞行时间可达27 min，续航7 km，利用其技术对重点河道、重点水利设施进行航拍监测，可以实现对突发险情、抢险救灾、河湖水质、水政执法、施工现场等进行实时监控、指挥。原无人机通讯采用4G，监控数据仍不能达到完全实时回传，无人机上加装5G 通信模块后，利用5G 网络优越的低时延特性，使得地面人员可以更加精确操控无人机，无人机响应地面命令更快，一旦突发险情，可通过现场单兵系统或无人机与控制中心互联，对险情现场精确把控，为指挥中心的决策分析、统一应急指挥调度提供强有力的支撑。

3.3 5G 在自动控制系统中的应用

陕西省大中型水库80%建有闸门自动控制系统，主要通过计算机监控系统监测闸门的运行状况，实时监测上下游水位、闸门启闭状态与开度、水流状态、闸室情况等。通过现场图像回传，数据信息动化采集，工作人员通过该系统能够直接控制闸门。以前基本采用有线网络连接，现在可以利用5G 边缘云技术采用移动5G 无线网络，实现在网络边缘对业务预处理，并可以连接水位、水流、水质等检测设备，实现互联应用和物联感知，可以在闸门各电气设备及传感器植入物联网技术，在智能终端附近部署5G 边缘云，最后通过VR 技术实现可靠的人机交互，建立无线方式的运维管理系统，使监控功能更加高效便捷[2]。

3.4 5G 在VR 巡查、运检中的应用

水利部门有大量的水利设施，如泵站、闸门、水电站、排灌站、污水处理站等，通过引入VR 技术，运维管理人员通过VR头盔或显示器无需亲自到现场了解仪器仪表信息、设备的产品结构信息、原理图等。只需站在巡检台上便可跟随VR 系统自动获知所有信息，从而保障水利设施的正常运行，大大提高了工作效率。

4 结语

5G 技术的应用，推动水利事业由数字水利向智慧水利发展。陕西智慧水利和5G 技术的有力结合，必将使陕西水利在管理水平、水利工程安全建设、进度管理、运营监管、防灾减灾、生态保护等方面取得质的飞跃。5G 是社会发展的必然趋势。5G技术将有巨大的发展前景，围绕5G 技术，智慧水利的发展必然要依靠5G 技术取得进一步的发展。开发智慧水利业务信息化系统将会有一个新的局面。然而，5G 智慧水利的发展还要面临较多的挑战，主要表现在成本较高，资源合理分配艰难，边远地区覆盖较难，以及新一代迎合5G 时代的水利信息化人才和团队的培养等挑战。