NB-IoT实战:用于南水北调的可能性分析

南水北调工程是一项运用现代科学技术、改造自然、改变人类生存环境、保护生态平衡和促进经济发展的跨流域的宏伟工程。旨在缓解北方水危机，实现南北经济齐飞，其深远意义为世人瞩目。如此伟大的壮举，依托的究竟是怎样的高科技技术呢?物联网技术在南水北调中线工程中具体应用情况如何?又有哪些值得改进及完善的地方呢?NB-IoT在南水北调中线工程项目应用中是否可行?在近日深圳会展中心举办的《第二届中国NB-IoT产业联盟高峰论坛》会议上，中国科学院无线传感网与通信重点实验室应用测试部部长张武雄博士在以《面向南水北调中线安全防护的物联网关键技术与应用》为主题的分享中为我们做了详细的讲解。

　　中国科学院无线传感网与通信重点实验室应用测试部部长张武雄博士

据张博士介绍，南水北调中线工程南起丹江口水库，跨长江、淮河、黄河、海河四大流域，途径河南、河北、直达北京团城湖和天津外环河。全长1432Km，其中，河南河北明渠1277Km，北京段暗渠80Km，天津段暗渠155Km,中线工程总投资约2000亿，于2014年12月正式通水，目前，该工程为北京、天津、石家庄、郑州等城市提供了约60%的城市供水。

张博士称，从整个南水北调中线工程建设情况来看，主要面临三大安全问题：

第一、工程安全。

一方面是由于全线渠道较长，由于南水北调中线工程是从丹江口水库146米的水位自流输水，通往北京和天津，全线没有水库蓄水，所以只能通过控制性的建筑来进行管控，据统计，南水北调中线工程有明渠1277公里、控制性建筑物318座、桥梁1256座、左排469座。另一方面，工程安全检测难度大。全线共计约80000多只传感器用来检测渠道渗流渗压、位移、沉降等。

第二、供水安全。

一方面，由于水质安全保障要求高，必须是II类水质进京，而水源地的水质保障、沿线点面污染控制难度大、突发事故易造成水质污染等。同时，还对水量安全保障要求高。闸门调度实时性、全线水面线控制、水位流量检测精度等方面要求都特别高。

第三、人身安全。

一是外部入侵风险大，工程与当地公路、铁路、河流交叉多，呈管理开放态势，外人进入渠道戏水钓鱼，易生意外。二是现有防护手段不够。全线"无人值班、少人职守"、先进防护技术应用较少。

针对以上三大安全难题，能否用最新的物联网技术从容应对?张博士认为，物联网技术在南水北调中线工程中的应用仍存在以下挑战：

1，监控环境复杂：超长距离、超大范围、各种建筑以及自然、人文环境不同。

2，南水北调中线工程在安阳以北以后会经常出现冰塞冰坝，同时沿途流经伏牛山、太行山区等洪水多发地区、全线与400多个河流交叉，以及穿越膨胀土，湿陷性黄土等地质条件恶劣地区等。

3，传感器类型复杂：地质气象、水质水文、工程、入侵、灾害/突发事件。南水北调中线工程共计79种传感器。

4，数据融合复杂：地质气象、水质水量、入侵等多种不同行业应用传感器、不同的数据格式、不同处理架构以及不同的管理平台。

5，网络架构复杂：南水北调中线工程大多数都是经过郊区，网络覆盖差，采用多网共存协作，如管钱网络、WIFI网络、蜂窝移动通讯网络以及无线传感器网络等。

6，运营平台复杂：需要将工程、水质、水量、入侵检测、地质气象、视频检测等管理平台、设备控制平台进行集成。

同时，针对这种种挑战，张博士也分享了自己的一些主要研究及应用成果。如WoT监控平台的研发及应用，电子围栏、视频智能分析的应用、以及异构多模网关的研发等。

　　WoT监控平台

其特征是采用WoT技术，遵守REST架构约束，提供符合Restful风格的API，采用WoT中间件技术，完成对全线近8.5万只/70多种各种不同类型传感器数据的监测。

　　入侵监控功能：视频与电子围栏联动监控

　　视频智能分析功能：桥梁抛物监测

　　异构多模网关研发

其目标是实现对前端传感器各种数据与信息的收集，以及保障数据的实时、可靠传输。

张博士认为，在南水北调中线工程建设之初，NB-IoT还没有出现。NB-IoT出现以后，对NB-IoT在南水北调中线工程中应用的可行性，张博士的考虑是应该解决现有传感网应用的几大问题：

1，供电问题

2，通信问题

3，成本问题

4，可靠性问题

5，专业知识问题

"NB-IoT功耗低，未来也将有一些穿透地下的能力，能大大的减少成本投入。未来在在南水北调中线工程中是肯定会有大的应用的!"张博士如是说。

张博士最后强调说："未来物联网的发展已经不再仅仅只是一个通信技术或者计算技