基于5G 技術(shù)的城鄉(xiāng)一體化水安全信息建設(shè)平臺(tái)的思考

劉 芬

（湖南水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410131）

5G 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作在2016 年啟動(dòng)，發(fā)展至今，5G技術(shù)以其高速率、大容量、低延時(shí)等優(yōu)勢(shì)迅速滲入各行業(yè)中。5G 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為發(fā)展趨勢(shì)，全球各個(gè)國(guó)家都在積極推動(dòng)5G 網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和商用部署，而我國(guó)已經(jīng)開始發(fā)放商用牌照，表明已經(jīng)正式邁入5G 網(wǎng)絡(luò)時(shí)代。如何利用先進(jìn)的信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)和保證城鄉(xiāng)一體化水安全尤為重要。先進(jìn)的信息技術(shù)可以為城鄉(xiāng)一體化水安全提供虛擬網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)收集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、反饋來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)管控。

1 “5G+城鄉(xiāng)一體化水域安全網(wǎng)”為實(shí)現(xiàn)水資源管理提供新方向

湖南省地處濕潤(rùn)多雨地區(qū)，有縱橫交錯(cuò)的河流湖泊，是相對(duì)豐水的地區(qū)，但按照人均計(jì)算，湖南省每年人均水資源量才2 450 m3左右，不足世界人均水平的1/3，在缺水線的上限[1]。而且水資源在時(shí)間上、區(qū)域上分布不均勻，與人口、耕地和工農(nóng)業(yè)布局不匹配，使得水資源供需矛盾日益尖銳。

為解決水利問(wèn)題，我國(guó)每年投入數(shù)以億計(jì)的資金用于水利基本建設(shè)項(xiàng)目，推進(jìn)節(jié)水設(shè)施改造等，對(duì)用水設(shè)施實(shí)行遠(yuǎn)程用水檢測(cè)、分析、統(tǒng)計(jì)和報(bào)警管理，然而不能從根本上解決水安全的問(wèn)題。啟用5G 技術(shù)將會(huì)在水監(jiān)測(cè)、水供需匹配、空間均衡等問(wèn)題上，注入新的動(dòng)能，真正實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)一體，用水同源、同網(wǎng)、同質(zhì)、同價(jià)、同服務(wù)。

2 城鄉(xiāng)一體化水安全面臨的主要問(wèn)題

1）飲用水水質(zhì)問(wèn)題

水是一種可再生的資源，然而，隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展和人口的迅猛增加，湖南的水資源時(shí)空分布不均勻，水資源供需矛盾不斷上升，水污染情況也不斷加劇。城區(qū)供水主要是水廠供水，城區(qū)水廠水質(zhì)容易受到暴風(fēng)雨等天氣條件的影響，一旦遇到惡劣天氣，水質(zhì)將變差，遇上霜凍天氣，還可能無(wú)水可用。

2）用水配水管網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題

城區(qū)自來(lái)水供水配置較早，早期水管質(zhì)量參差不齊，且有管道老化的問(wèn)題。而鄉(xiāng)鎮(zhèn)供水配置雖較晚，但居民分散，供水線路長(zhǎng)，線路設(shè)置不合理等情況，可能隨著其他行業(yè)發(fā)展導(dǎo)致供水中斷等問(wèn)題。

3）水循環(huán)及管理不善問(wèn)題

城鄉(xiāng)一體化后，管理及服務(wù)難以跟上，主要表現(xiàn)在：鄉(xiāng)村人口分散，線路長(zhǎng)，管網(wǎng)容易漏損且檢修不及時(shí)；有非法用戶私自接水難以發(fā)現(xiàn)；村鎮(zhèn)用戶用自來(lái)水積極性不夠，供水量小，費(fèi)用不足以支撐運(yùn)行，導(dǎo)致工程管理困難；另外城鄉(xiāng)水務(wù)歸口不一致，限制了水資源的統(tǒng)一管理和規(guī)劃。

4）防洪抗災(zāi)能力弱的問(wèn)題

因全省水資源管理信息化有短板，雖湖南省正在推薦水資源管理信息平臺(tái)和湖南水利云的合作，但水網(wǎng)大數(shù)據(jù)采集不夠，不能為防洪抗災(zāi)提供有力的數(shù)據(jù)支撐和實(shí)時(shí)預(yù)警。

3 引入5G 后的城鄉(xiāng)一體化水安全新思路

5G 技術(shù)引入，有效提高水域、飲水、管道、天氣、土壤監(jiān)測(cè)等數(shù)據(jù)的采集能力，確保了數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確及有效性。加上語(yǔ)音控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、可視化管理等技術(shù)，可覆蓋全省甚至全國(guó)的水資源系統(tǒng)，統(tǒng)一了水資源的管理、運(yùn)行，達(dá)到了最優(yōu)化。

3.1 解決飲水安全問(wèn)題

1）基于5G 技術(shù)的大數(shù)據(jù)分析可以打破行政區(qū)劃限制，通過(guò)水資源最優(yōu)化配置、選擇優(yōu)質(zhì)可靠的飲用水水源，整合利用現(xiàn)有供水設(shè)施，可統(tǒng)籌考慮飲水安全問(wèn)題、從而促進(jìn)工程長(zhǎng)期良性運(yùn)行。且可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)和土壤情況，提供疑似污染預(yù)警，從保證農(nóng)村飲水長(zhǎng)久安全的角度出發(fā),通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,盡可能規(guī)劃適度規(guī)模的城鄉(xiāng)一體化的供水工程[2]。

2）根據(jù)對(duì)水量和水質(zhì)的監(jiān)控，對(duì)城鄉(xiāng)一體化水安全數(shù)據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)。根據(jù)現(xiàn)狀、用水需求、建設(shè)和管理?xiàng)l件、發(fā)展需要等確定近遠(yuǎn)期目標(biāo)，對(duì)規(guī)劃的適度規(guī)模集中供水工程制定分期實(shí)施計(jì)劃。

3.2 解決配置管道管理問(wèn)題

城市自來(lái)水管道工程是一項(xiàng)技術(shù)密集型的大型工程，需要科學(xué)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。通過(guò)5G 技術(shù)的大數(shù)據(jù)分析及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)管道其地點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行落實(shí)與標(biāo)注。并可預(yù)設(shè)或加設(shè)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集并分析，獲取配置管理問(wèn)題，是否需要替換，是否存在破損漏水等問(wèn)題，并且可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制進(jìn)行端點(diǎn)式供水控制，以便于局部水管的維修和替換。并且可為城鄉(xiāng)一體化建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐，加快水廠和管網(wǎng)建設(shè)。

3.3 水循環(huán)及水優(yōu)化

1）我國(guó)農(nóng)村污染面積廣，產(chǎn)量大，增長(zhǎng)迅速，生活污水收集困難，隨著生活水平的提高，農(nóng)村污水的無(wú)序排放加劇，通過(guò)5G 技術(shù)，加強(qiáng)對(duì)污水土壤的分析，可視化管理，用數(shù)據(jù)說(shuō)話，引導(dǎo)居民規(guī)范排放污水，并積極參與節(jié)水行動(dòng)，將有利于水循環(huán)及優(yōu)化水資源。

2）通過(guò)5G 技術(shù)對(duì)水資源的統(tǒng)籌分析，優(yōu)化配置，降低建設(shè)成本，減少居民用水支出，并配備非法接入取水用戶的預(yù)警模式。同時(shí)對(duì)農(nóng)業(yè)灌溉用水體量進(jìn)行有效統(tǒng)計(jì)和分析，建設(shè)合適的水利工程支持回水二次利用。

3）可以通過(guò)對(duì)回水和中水的分析，自動(dòng)提示選擇凈化工藝，以保證農(nóng)村灌溉用水安全。

3.4 大數(shù)據(jù)預(yù)警，提高防洪抗災(zāi)能力

通過(guò)5G 網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，分析水域及水資源特點(diǎn)，及河湖排布的地理特征，可更好地為決策層提供數(shù)據(jù)報(bào)表。在2011 年,我國(guó)推出了河湖水系連通治水新方略,即要構(gòu)建格局合理、生態(tài)健康,引排得當(dāng)、循環(huán)通暢,蓄泄兼籌、豐枯調(diào)劑,多源互補(bǔ)、調(diào)控自如的河湖水系連通格局[3]。完全可以通過(guò)5G 互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，控制水資源循環(huán)流通，調(diào)控河湖水系，及實(shí)時(shí)監(jiān)控和可視化管理技術(shù)，提高防洪抗災(zāi)能力。

4 5G+城鄉(xiāng)一體化水安全發(fā)展建議

1）要明確水安全互聯(lián)網(wǎng)特定需求的5G 關(guān)鍵技術(shù)，打造好產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺(tái)，培育形成5G 與水安全互聯(lián)網(wǎng)的融合，形成互促齊進(jìn)的創(chuàng)新勢(shì)態(tài)。

2）加強(qiáng)統(tǒng)籌水網(wǎng)建設(shè)，加快試點(diǎn)示范和應(yīng)用。加快實(shí)施水務(wù)安全與信息化部主體產(chǎn)業(yè)融合，形成典型應(yīng)用場(chǎng)景，培育“5G+水務(wù)安全網(wǎng)”解決方案。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新與互聯(lián)網(wǎng)試點(diǎn)等渠道，支持基本的電信企業(yè),通信設(shè)備企業(yè),結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)，基于其主要業(yè)務(wù),擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和改造服務(wù)，培養(yǎng)和促進(jìn)5G 技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新的產(chǎn)品和商業(yè)模式，形成有特點(diǎn)的行業(yè)應(yīng)用解決方案。

3）加強(qiáng)組織協(xié)同推進(jìn)，加大各類政策支持力度。

5 結(jié) 語(yǔ)

5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和建設(shè)，將形成新的動(dòng)態(tài)模式，記錄水安全發(fā)展進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)水安全進(jìn)程中的問(wèn)題，適時(shí)解決問(wèn)題，并跟蹤指導(dǎo)水安全管理的方式方法的改變。5G+水安全將支持水務(wù)經(jīng)濟(jì)數(shù)字化和智能化轉(zhuǎn)型，改良傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，推動(dòng)新型水安全信息技術(shù)的發(fā)展。