智慧水文應用數(shù)字孿生5G專網用戶自運營管理實踐研究
—— 以曲靖市5G智慧水文面店示范站項目為例

張 玫

（中國移動通信集團云南有限公司曲靖分公司，云南 曲靖 655333）

近年來，國家水利部加大力推廣“數(shù)字水利”“智慧水文”等水文水資源行業(yè)信息化發(fā)展規(guī)劃，推動傳統(tǒng)水文水資源監(jiān)測技術與5G、云計算、物聯(lián)網、數(shù)字孿生等新技術融合應用，促進產業(yè)信息化水平提升[1-2]。中國移動作為通信運營商，踐行以5G專網賦能千行百業(yè)社會責任，深入云南省水文水資源行業(yè)挖掘潛在需求，為全面提升水文測報現(xiàn)代化水平定制數(shù)字化解決方案，對助力“5G+智慧水文”信息化項目實踐探索具有重要意義[3]。

1 研究背景

水文監(jiān)測目前主要采取水位、水流量等專業(yè)檢測設備進行監(jiān)測數(shù)據(jù)采集，通過物聯(lián)卡傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)到多個業(yè)務管理系統(tǒng)，各業(yè)務管理系統(tǒng)長期成為信息孤島。監(jiān)測站普遍地處偏遠地區(qū)，工作人員只能到現(xiàn)場實地查看監(jiān)測運維情況，人工查看監(jiān)測設備運行狀態(tài)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，而且水文工作人員不知道網絡傳輸狀況。智慧水文項目只有將5G、云計算、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等新技術應用融合到水利專業(yè)設備檢測數(shù)據(jù)采集中，深入分析尋找業(yè)務切合點，才能有效地助力智慧水文信息化發(fā)展[4]。

2 實踐內容簡介

中國移動為助力云南省曲靖市智慧水文項目開展，經過多次深入水文監(jiān)測站現(xiàn)場勘查及與基層人員溝通，挖掘分析客戶需求與各種新技術契合點，結合曲靖水文分局十四五發(fā)展規(guī)劃，為客戶制定了5G+智慧水文信息化發(fā)展五年規(guī)劃，遵循“頂層設計，分布實施，先基礎，后擴展”的設計原則，分三期項目實施。本次實踐是云南省水文水資源曲靖分局面店水文站一期示范項目，該項目融合5G+北斗+移動云+5G數(shù)字孿生運用管理平臺+軟硬件集成，將完成曲靖水文面店新技術應用示范站的水文及氣象多要素監(jiān)測自動采集、5G基站企業(yè)專網建設，主要內容包括數(shù)據(jù)采集設備、水文要素集成RTU、5G通信設備模塊、5G+北斗雙傳輸通道、云平臺軟件開發(fā)、5G數(shù)字孿生運營管理平臺，實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)三維可視化。以曲靖面店水文站打造示范標桿，實現(xiàn)水文監(jiān)測數(shù)智化5G專網用戶自運營管理。

該項目主要是基于中國移動OneLink平臺和OneNET平臺進行5G連接管理，由中移物聯(lián)網有限公司支撐開發(fā)5G專網運營平臺數(shù)據(jù)集成以及數(shù)字孿生，實現(xiàn)業(yè)務數(shù)據(jù)有機整合和可視化展示的一站式支撐管理系統(tǒng)。基于View數(shù)據(jù)可視化提供的數(shù)字孿生能力，以三維可視化結合二維圖表與觸發(fā)交互的形式對水文站的物理設備、數(shù)據(jù)、監(jiān)測狀況等內容進行統(tǒng)一可視化展示，實現(xiàn)設備數(shù)據(jù)一張圖概覽，打造智慧水文統(tǒng)一門戶，為運營單位提供可視化運營、監(jiān)控，為領導者提供輔助決策分析。

項目實踐完成工作人員通過互聯(lián)網訪問5G數(shù)字孿生綜合運營管理平臺，實現(xiàn)了遠程可身臨其境地查看監(jiān)測情況，系統(tǒng)自動顯示各監(jiān)測設備運行狀態(tài)及告警、監(jiān)測數(shù)據(jù)、5G網絡傳輸狀態(tài)等在線實時展示，并可進行操作管理，實現(xiàn)了用戶自運營管理。

該項目是云南全省首例革新了水文行業(yè)監(jiān)測管理方式，以5G數(shù)字孿生運營管理平臺方式，通過5G數(shù)字孿生運營管理平臺使用戶實現(xiàn)對設備運行狀態(tài)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、5G網絡傳輸運行狀態(tài)等進行自運營管理。

3 實踐總結分析

曲靖市5G+智慧水文面店示范站項目開發(fā)的5G數(shù)字孿生綜合運營管理平臺落地實踐，具有以下6個方面的亮點。

（1）實現(xiàn)了NB/2G/3G/4G/5G網絡傳輸狀態(tài)可視化管理。創(chuàng)建示范站前曲靖分局對于監(jiān)測數(shù)據(jù)主要通過物聯(lián)網NB網絡傳輸，當接到問題時無法遠程判斷是網絡問題還是設備問題，對于監(jiān)測站運維工作帶來很大的不便。

通過該項目實現(xiàn)了對于監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸NB/2G/3G/4G/5G多種網絡傳輸狀態(tài)的可視化管理，為5G專網等網絡用戶提供了用戶自運營管理平臺，為用戶自行監(jiān)測運維帶來了很大的便利。

（2）實現(xiàn)了設備運行狀態(tài)監(jiān)管，數(shù)據(jù)統(tǒng)計可視化管理。通過該項目實現(xiàn)了曲靖分局對監(jiān)測設備的運行狀態(tài)的可視化監(jiān)管，可監(jiān)測設備接入數(shù)量，實現(xiàn)了設備在線、設備離線預警、設備運行狀態(tài)統(tǒng)計顯示等信息可視化展示，便于水文站監(jiān)測運行管理。

（3）實現(xiàn)了監(jiān)測采集數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)分析形象可視化展示。通過該項目實現(xiàn)了測站監(jiān)測數(shù)據(jù)的形象可視化展示，水文、氣象多要素全自動采集后，監(jiān)測數(shù)據(jù)以實時動態(tài)折線圖、柱狀圖等形式可視化展示，便于曲靖分局進行監(jiān)測趨勢分析監(jiān)管，及時預警報送水文信息。

（4）實現(xiàn)了多系統(tǒng)融合接入，打破各業(yè)務系統(tǒng)信息孤島。通過該項目實現(xiàn)了對曲靖分局使用的水情通報業(yè)務系統(tǒng)、水情監(jiān)測管理系統(tǒng)、整編系統(tǒng)、氣象多要素監(jiān)測系統(tǒng)、三角堰測流系統(tǒng)5個獨立系統(tǒng)的統(tǒng)一融合接入，集成展示并實現(xiàn)多系統(tǒng)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，打破各系統(tǒng)的信息孤島。

（5）實現(xiàn)了互聯(lián)網訪問云計算平臺，可多終端移動便捷使用。該項目的5G數(shù)字孿生綜合運營管理平臺搭載在中國移動云計算服務器上，配備云服務器安全防護功能，通過互聯(lián)網訪問云平臺，實現(xiàn)了對曲靖分局水文氣象多要素全自動監(jiān)測數(shù)據(jù)的多終端移動便捷登錄使用。

（6）實現(xiàn)數(shù)字孿生虛實雙世界管理，節(jié)約客戶運營管理的人力、物力、財力，實現(xiàn)客戶單位降本增效。該項目實現(xiàn)了對監(jiān)測站以數(shù)字孿生三維立體模型展示虛擬數(shù)字世界，同步水文站物理世界，云平臺的數(shù)字化雙管理，節(jié)約了購買硬件服務器、機房網絡安全等級保護、現(xiàn)場運維研判故障等人財物費用開支，實現(xiàn)了曲靖分局綜合管理降本增效。

4 實踐價值分析

4.1 效益分析

該項目實踐按照廣義效益分類分為經濟效益、產業(yè)效益、社會效益，具體如下。

（1）經濟效益：該實踐項目對于中國移動為推廣5G賦能水文水資源行業(yè)奠定了成功的標桿示范基礎，5G+智慧水文項目的逐步深入進行預復制推廣為中國移動帶來巨大的業(yè)務收入，經濟效益可觀。同時，5G+智慧水文項目的實踐落地促進了云南全省乃至全國水文水資源行業(yè)信息化發(fā)展邁上新的臺階，在很大程度上節(jié)省了水文水資源基本監(jiān)測工作的成本開支，使水文信息得到更充分的互訪共享，在農業(yè)生產、水資源優(yōu)化配置、水資源保護與水資源管理方面，將進一步發(fā)揮水文數(shù)據(jù)潛在的經濟效益。

（2）產業(yè)效益。一是在該實踐中，5G數(shù)字孿生在中國移動通信集團云南有限公司5G DICT項目推廣中成功樹立標桿示范，便于中國移動5G賦能千行百業(yè)，將5G網絡與數(shù)字孿生融合推廣；該項目實踐的成功落地驗證了5G、云計算、數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)等新技術在水文行業(yè)及數(shù)字孿生產業(yè)可形成規(guī)模效益。二是該項目以OneNET+OneLink 5G專網運營平臺為底座，是云南全省首個網絡自運營管理平臺落地項目，在工業(yè)互聯(lián)網為主的客戶群體將形成產業(yè)規(guī)模效益。

（3）社會效益。一是該項目賦能智慧水文，對社會水情水利有效促進，能及時為防汛抗旱部門做出減災決策及農業(yè)生產等提供技術支撐，使人們的防汛、抗旱活動有的放矢，財政投入目標更精準，提高防汛、抗旱減災的工作效率，減災綜合效益也將顯著提高。降低災情對人民的生命財產的破壞，進而體現(xiàn)出促進社會穩(wěn)定運行的社會價值。二是該項目實施將5G數(shù)字孿生遠程自運營管理推廣到社會各界應用，節(jié)省人力、物力、財力等，為社會產生更大的效益。

4.2 先進性分析

（1）技術應用先進性。一是使用目前商用最先進的5G通信技術，使用移動云服務器，搭配云安全服務。二是使用目前新技術——數(shù)字世界的代表數(shù)字孿生技術，實現(xiàn)物理與數(shù)字雙世界應用管理。

（2）市場應用先進性。一是該標桿示范項目將引領新技術在水利行業(yè)應用的信息發(fā)展新趨勢。二是該標桿示范項目對各行業(yè)數(shù)智化管理水平提升具有引領與借鑒復制作用。

4.3 可推廣性分析

本項目以云南省水文水資源局曲靖分局的面店水文監(jiān)測站為5G數(shù)字孿生運營管理平臺應用示范站；二期將進行全市推廣復制現(xiàn)有的390個水文站點，十四五規(guī)劃中還將增設1 700個水文監(jiān)測站點；三期將對接其他各相關部門?！皵?shù)字水利”監(jiān)測站信息化專項資金充足，全國各省各地市水文監(jiān)測站眾多，復制推廣的市場容量非常巨大。

5G數(shù)字孿生運營管理平臺開啟了5G網絡三維立體可視化傳輸管理，開啟了網絡運營遠程在線監(jiān)管的用戶自運營模式，為工業(yè)互聯(lián)網企業(yè)、工礦、園區(qū)、社區(qū)等將提供可復制推廣的企業(yè)自運營設備網絡運營管理示范效應。

5 結束語

在各行各業(yè)“數(shù)字化”升級改造大浪潮下，如何利用5G專網、數(shù)字化、云計算等信息化手段提升自身管理水平，是各級政府和企事業(yè)單位積極探索并迫切需要解決的問題。曲靖市5G智慧水文面店水文示范站項目是云南省首個開展試點的水文監(jiān)測項目，曲靖5G數(shù)字孿生運營管理平臺的成功落地，給各級政府，尤其是環(huán)境監(jiān)管等部門提供了良好的融合云計算、數(shù)字孿生、5G專網技術的用戶自運營管理示范和借鑒作用，對行業(yè)數(shù)字化升級和5G專網用戶自運營管理水平提升有著深遠的影響。