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5G领航扬帆未来|山东5G+北斗融合数字孪生: 联通科技赋能 守护水利安澜

 在山东,崇山峻岭之间,数以千计的小型水库星罗棋布。这些水库大多修建于20世纪50到70年代,信息化监控薄弱,一旦遇到极端天气灾害,管理设施短缺、病险隐患突出等问题就会暴露出来,制约小型水库功能发挥。

水利作为民生之根本,一直是国家建设中的重要工作。近年来,中国联通通过与山东省水利厅、中国科学院空天信息创新研究院携手,对山东现有存量小型病险水库进行全面摸底,从而探索出一条提升水利行业数字化程度和智能决策水平的新路子。

空天地人机“一镜到底”

水面倒映着蓝天白云,两岸群山绵延不绝,灵巧的白鹭半空直下、点水而起,绿水青山宛若仙境,令人心驰神往,流连忘返。

现如今,青山绿水间还多了很多高科技的点缀:以无人机为主的低空遥感网,以智能监测设备为主的地面传感网,加上天上的5G融合北斗卫星和工作人员的人工手持终端,打造出了一个“空天地人机”一体化的全面感知体系。

“不仅如此,在5G网络下,无人机的飞行范围进一步拓宽,从而获得更全面的视野,数据采集效率得到进一步提升。”联通无人机操作手杨娜介绍,“通过5G﹢MEC﹢智能AI飞行大脑、无人机自动机场,实现了设备自动充电换电、自主飞行、数据采集和数据高速传输功能,当无人机在巡逻过程中捕捉到异常敏感点,将自动展开多角度的定点拍摄,并将巡检图像和视频上传云端,进行AI图像分析与识别、数据分析与储存,真正做到‘一镜到底’!”

数字孪生打造“一体两翼”

 

“现在,只要10分钟就能把整个库区近80平方公里的水利设施巡查一遍。以前,要把人分成好几组、走好几天。自从安上了‘数字翅膀’,工作效率大大提高!”联通项目经理刘晓明感受到了信息化建设带来的便利。他说的这双“翅膀”,就是库区“数字孪生版”。

在山东省水利厅防洪调度项目中,山东省1031座小型水库的数字孪生模型清晰地展现在控制中心大屏上,实时、准确地展示水库的运行状态。“上到老天下多少雨,下到地上淌多少水,我们全部可以做到‘一张图’‘一本账’!”联通项目部负责人张健介绍。

“我们利用模型把大大小小1031座水库缩进了计算机,在电脑上打造一个与实际水库一样的‘数字孪生库’,实现雨水工情自动测报、水库信息数字化管理、纳雨能力分析和流域联合调度预演等,为水库的安全运行及防洪调度提供及时、准确的信息,以实现对现实情况的实时监控、发现问题、优化调度。”联通技术负责人郭永江说。

同时,“数字孪生库”还可以通过完善水利信息化基础设施,依托大数据、AI等创新技术,通过对天气等因素的分析模拟不同情况下的水位、库容、泄洪量等关键数据,建设覆盖范围广、布控精度高、分布密度大、类别品类多的信息采集和监测站点,供技术人员决策分析使用。

为灾害防御当好“吹哨人”

当数字孪生技术遇见水利工程,就等于给水库装上了“智慧脑”,一座座水库有了新的生命力,为一个个库区注入新鲜“活水”。

原先,山洪灾害只能靠眼睛看、经验算,不仅不准确,调度传达应急指挥也有困难。中国联通为水库灾害防御搭建5G﹢MEC水利模型平台及流域仿真决策指挥平台,结合5G﹢MEC边缘计算技术,建设水文、水动力、水工程调度和相关高性能算法、智能算法,为防洪联合调度决策提供“算力”。

“值得一提的是,本次项目采用北斗卫星导航定位技术,兼容GPS、GLONASS系统,支持多频道联合定位服务。采用5G﹢北斗授时技术后,可以使全省水库授时准确度达到10纳秒的量级。”指挥中心联通工作人员王海芹介绍说,“这样一来,我们就可以精准支撑山洪灾害防御的决策体系,提前‘吹哨’,给群众提前转移赢得更充足的时间,也使流域防洪的智能决策成为可能。”

后记

2022年,中国联通“5G﹢北斗融合数字孪生赋能山东水利安澜”项目荣获第五届“绽放杯”5G应用征集大赛全国总决赛一等奖、首届“光华杯”全国赛一等奖。

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