基于5G技术下“现代版大禹”治水工具打造智慧水利的思考设计

罗伟泰

摘   要：现代化的智慧化水利在经历过数字化、智能化时代后正迈向智慧化时代，在这个过程中，云计算、大数据、物联网、微波通信及5G等先进技术的运用不可缺少。大容量，低延迟的网络传输将成为现实，利用网络，自动化，打造基于5G技术下“现代版大禹”治水工具，通过设计“顶设、一云、二网、四平台”建设，实现“看水一张网、治水一张图、管水一平台、兴水一盘棋”的智慧水利目标。建立打造“现代版大禹”治水工具，智慧运维平台，提出运维决策预案，调度运维物资备件人员等以指导支持运维工作的开展，实现运维工作的智能化运作。

关键词：5G技术  物联网智慧水利  治水工具  发展路径

中图分类号：G635                                  文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）06（b）-0033-02

5G时代的到来，相对于前几年的网络3G，4G，截至目前，5G大容量，低延迟的网络传输将成为现实。人类将进入一切的物联网的互联网时代，那么打造“现代版大禹”治水工具应该具采用什么样技术去解决，如何才能合理有效地保护和综合利用水资源，实现智能水利，这是本文的思路和研究方向。

1  “智慧水利与“现代版大禹”治水工具”技术应用思考

“现代版大禹”治水工具是在水利信息化的基础上高度整合水利信息资源并加以开发利用，通过5G技术物联网技术、无线宽带、云计算等新兴技术与水利信息系统的结合，实现水利信息共享和智能管理，有效提升水利工程运用和管理的效率和效能[1]。“智慧水利”是通过各种信息感测设备，测量雨量、水位、水量、水质等水利要素，通过无线终端设备和互联网进行信息传递，以实现信息智能化识别、定位、跟踪、监控、计算、管理、模拟、预测和管理。通过构建“现代版大禹”治水工具：感知体系+数据中心+应用服务+网络安全+环境保障的智慧水利的框架，则涵盖了水文、水质、水资源、供水、排水、防汛防涝等方面，实现“看水一张网、治水一张图、管水一平台、兴水一盘棋”的智慧水利目标。“现代版大禹”治水工具组成的智慧水利应该是一个技术或工具的集合体。

1.1 5G+云计算+大数据

云计算一般是一种动态方法来提供云计算方法，其提供通过本地计算机跨大量分布式计算机的动态的，可扩展的，并计算分布。智慧水利将连接、计算、存储和应用产业链的所有环节。水利单位可以实现的传统的结构化数据管理模式化和非结构化数据的管理模式的有机结合来实现大数据和新知识发现的有效和深入的分析。这将带来的大数据行业的繁荣。大数据已经成为水利用户，数据资产和专业的数据处理能力的重要资产。

1.2 5G+物联网技术

物联网技术的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连接，进行信息交换，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术[2]。“物联网技术”的核心和基础仍然是“互联网技术”，而5G技术带来的大容量、低时延的网络传输将变为现实。

1.3 5G+移动互联网技术+移动终端技术

水利行业可以利用移动互联网技术，以提醒可能发生的水灾、旱灾、雨量充沛、水源条件，水质等的用户，可直接通过微博、APP、QQ、微信网站和智能手机等双向通信，并把相应的信息发送给用户，它指的是可以在移动设备上使用的计算机设备。移动智能终端几乎已成为互联网电子商务，新媒体，电子商务和信息服务平台以及互联网的重要门户和重要创新平台。

1.4 5G+BIM+3D技术

通过BIM和3D技术的应用，项目数字信息在整个施工管理中，可以解决信息沟通和协调的问题，并为建筑、建设和运营单位等建设参与者共同努力的基础上运行。

1.5 5G+实时动态监测系统

今天，当技术这么发达，在自然灾害面前，我们能做的是通过先进的技术，准确的预警系统和监控系统，以控制时间的天气，并根据监测数据安排人员，避免因突发生产和生命灾难造成的人员伤亡和财产损失。

1.6 5G+GIS地理信息技术

又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是在计算机硬件、软件系统支持下，对水利信息数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述[3]。

1.7 5G+VR+AI

虛拟现实技术依靠虚拟现实技术和人工智能，将真实场景显示在显示器前面，实现水利工程管理单元的信息化，智能化，可视化和集成。应用前景非常广阔。从传统水利到现代水利，要利用水利设计的人工智能系统进行自学，推理，判断和适应性。考虑水问题的特征（自然社会周期，空间和时间分布，定性和定量整合，结构和非结构化过程，和业务通常是动态变化的过程中），最聪明的“智能水利”的目标应该能够快速响应“适应性”。达尔文说：能够生存下来的物种不是最强壮的，也不是最聪明的，但是能够对[5]的变化做出快速反应。智能水利需要快速响应服务，“智能水利”必须以人为本。

2  “现代版大禹”治水工具打造智慧水利的设计

“智能水利”的思潮，传统水利壁垒被打破，和水利行业的概念逐渐转变和升级，从“光强调建设和管理”到现在的“重点建设和管理”的现代水利的方向。如何实现水利产业转型升级的新突破，已成为水利产业发展的重中之重。

5G不仅将带来更快的互联网速度，还意味着更可靠的低延迟大规模物联网。其本质是更广泛、更快、更强大的基于无线传感器的信息技术，指向更高效、更及时地使用资源。根据技术的发展趋势，智能将进入一个新的阶段。在其他行业，的实现路径中，存在着由下游到上游、自外围到核心逐步发展的规律。“现代版大禹”治水工具打造智慧水利的设计可以沿着下述路径进行探索。

2.1 “现代版大禹”治水工具系统总体设计

自动信息收集和监控设备对降雨量、水位、水量、水质和其他信息，通过无线网络传输和收集网络和有线网络的实时收集，。提供各种业务管理，如防洪抗旱、水资源城市供水信息，监控和管理。因此，我们建立了系统的总体框架，包括信息采集与传输系统，完备设施，资源层，应用支撑层，应用层，支持智能水利建设。

2.2 “现代版大禹”治水工具应该具备特性

根据各种固定或移动采集装置的设计，收集水，水，流量，降雨量，电网，水质，工作条件等信息需求，传输可提供专线，专用无线网络，公共网络接入等 解决方案。在水应用中，5G传输网络用于实现高效，经济和视觉上集成的信号传输。例如，利用云技术和地理信息系统，建立移动信息服务系统（GIS）技术，全球定位系统（GPS）技术，移动互联网技术，北斗卫星导航系统等系统和技术支持。

使用移动互联网终端和5G网络实时传输与水有关的高清专题地图，高精度图片，实时视频监控等。所有信息集成在水行业，包括水利，山洪预警，视频会议和液压工程视频监控系统应用平台，为客户提供及时，科学，便捷的信息决策智能办公，灾害预警，应急救援和水利工程管理实现防汛信息，现场检查，检查报告问题，查询统计，检查记录，实时呼叫等功能，并提供基层防汛工作。基于5G技术下“现代版大禹”治水工具时，最终实现用“聪明和智能调度”大型水的目标资源数据和水利的智能化管理。

2.3 智慧水利和水环境

在智能水利方面，省级应做好政府主导的整体规划设计，每年安排一定的财政资金，支持智能水利科技研发，吸引和组织更多，更好的科技力量通过软件技术研究和开发参与。建立具有中國特色的智能水利发展模式。智能水和水环境治理属于两种不同的工作内容，并且有两种不同的发展模式，在水环境治理中，必须采取政府+企业模式，整合土地和其他资源，利用水资源管理创造新的更大价值。

3  结语

现代化的智慧化水利在经历过数字化、智能化时代后正迈向智慧化时代，在这个过程中，云计算、大数据、物联网、微波通信及5G等先进技术的运用不可缺少，基于5G技术下“现代版大禹”治水工具应该作为可以提供领先的“端、管、云”全栈式ICT解决方案，并对智慧水利有着深远推动效果。

智慧水利的核心因素在于解决物与物以及物与人之间的连接问题，而在业务需求上则涉及六个方面，分别是：统筹规划、全面感知、全网覆盖、数据共享、智慧应用和决策指挥，而为了满足这六个方面的需求，就离不开高性能及稳定的工具，打造基于5G技术下“现代版大禹”治水工具“顶设、一云、二网、四平台”建设理念，实现水利智慧管理。为智慧水利提供了工具基础。其建设思路如下。

第一阶段：专业化—监控和安装上的所有相关设备的嵌入式传感器，物联网建设的水性互联网，建立打造“现代版大禹”治水工具。

第二阶段：信息化——数据建库。

建立各类数据库、流程库、标准库、功能库、物资库、用户库等等相关的数据库，形成综合数据平台。

第三阶段：智能化——智慧运维。

建立打造“现代版大禹”治水工具，智慧运维平台，提出运维决策预案，调度运维物资备件人员等以指导支持运维工作的开展，实现运维工作的智能化运作。

因此通过打造基于5G技术下“现代版大禹”治水工具“顶设、一云、二网、四平台”建设能够实现“看水一张网、治水一张图、管水一平台、兴水一盘棋”的智慧水利目标。

参考文献

[1] 韩强兵.从基层开始，推动“数字水利”向“智慧水利”转变[J].信息化建设， 2018（1）：55-57.

[2] 金江军.物联网技术在工业领域的应用研究[J].信息化建设，2011（12）：32-33.

[3] 地理信息系统在济南农业信息化中的应用研究[D].山东大学，2007.

[4] 科技部《国家重点研发计划重点专项2017年度项目申报指南》[Z].

[5] 陈浩.追随达尔文的脚印[J].科学世界，2010（4）：95.