5G在生態環保工作中有啥用

勒偉青 令狐興兵

推動信息技術與生態環境保護業務深度融合，使信息化成為生態環境保護工作的“四梁八柱”，是生態環境保護工作的重要內容，是打好污染防治攻堅戰、構建現代環境治理體系、建設美麗中國的支撐保障。《中共中央國務院關于深入打好污染防治攻堅戰的意見》提出“構建智慧高效的生態環境管理信息化體系”，下一步，需加快推進5G、物聯網、大數據、云計算等新信息技術在生態環境保護領域的建設與應用，實現生態環境管理信息化、數字化、智能化。

生態環境管理信息化面臨多重挑戰

“十四五”期間，生態環境統一監管任務更加繁重，生態環境管理信息化也面臨系列挑戰，主要表現在以下幾個方面：

一是基礎數據不全、自動獲取程度低。如缺乏地下水、農村環境、農業面源、生物多樣性等方面數據，大氣、地表水自動監測網還在不斷完善，污染源自動監控規模偏小，對土壤、生態、輻射、固廢危廢、揮發性有機物等要素的監測仍以人工為主，數據實時性不強。

二是全過程監管不足、技術手段較單一。環境監管是一個系統工程，僅依賴單一的數據來源難以做出實時準確判斷。如污染源在線自動監控以監測末端污染物排放濃度為主，缺少對用水、用電、用料和污染物產生、收集、治理和排放全過程的監管信息，數據的真實性和有效性不足。

三是數據來源分散、關聯應用程度不高。數據來源于在線監測、自動監測、手工填報、污染源普查、排污許可、環統以及互聯網等多種渠道，缺少多源融合校驗，數據的整合關聯應用也不夠，如污染源與環境質量綜合關聯分析不足、在線監控數據尚未有效應用于排污權交易等。

四是事前監管和預警預報能力偏弱。由于數據的采集、整合、關聯、共享及實時傳輸能力不足，當前政府部門更側重于對環境污染的被動監測和事中、事后監管，事前監管和預警預報能力亟待提升。

以上種種都制約了生態環境保護工作的開展，必須進一步加大新信息技術在生態環境保護工作中的應用力度，而5G技術將在其中發揮重要作用。

5G技術特性與應用特征

5G是第五代移動通信技術的英文簡稱，其技術特性可概括為高帶寬、低時延、廣連接和高安全。5G的峰值速率達10～20Gbps、用戶體驗速率為1Gbps，可滿足高清視頻、VR（虛擬現實）、AR（增強現實）等大流量的傳輸需求；空中接口時延低至1ms，僅為4G的十分之一，傳輸可靠性達99.99%；連接能力達每平方公里100萬個終端，且從基礎架構上保證數據安全，促進了萬物互聯。

國際標準化組織3GPP為5G定義了三類具體應用場景：增強移動寬帶、超高可靠低時延通信和海量機器類通信。增強移動寬帶主要面向移動互聯網數據爆炸式增長，能在流量熱點區域依然提供高速、穩定的傳輸；超高可靠低時延通信主要面向智能無人駕駛、遠程精確控制等應用場景，能為用戶真正帶來身臨其境、沉浸式的體驗；海量機器類通信主要面向智慧城市、環境監測等以傳感和數據采集為目標的應用場景，具有小數據包、低功耗、海量連接的特點。

可以看出，5G技術的應用與發展將物聯網、人工智能、大數據、云計算、VR等新信息技術有力地聚集融合在一起，能夠推動全行業數字化轉型，為傳統行業發展注入新動能、帶來新機遇。

5G技術在生態環保工作中應用廣泛

1.在環境監測中的應用

5G技術能夠提升監測終端的工作效能和數據實時性，使監測網絡更加“耳聰目明”。

一是進一步豐富監測手段，高清視頻、無人機高光譜成像等一批大數據流量手段將廣泛運用，推動單一數據監測向綜合監測轉變，實現“一處布點、多要素采集”。

二是進一步織密監測網絡，一方面可加密點位實現高密度采集，另一方面可更多配置無人機、無人船、走航車等移動式終端，利用5G網絡實時傳輸視頻和數據，彌補點位覆蓋面不足。

三是進一步加強基層監測能力，省市級技術專家可通過遠程操控、視頻會商等方式，對區縣開展應急和執法監測進行精準幫扶指導。

目前，雄安新區在國內首次搭建了基于5G技術“天地一體化”環境監測體系，其在水質監測站安裝VR攝像頭后，監測人員通過佩戴VR一體機，在辦公樓即可對監測站站體、周邊環境及實時監測數據進行查看。

2.在污染源監控中的應用

5G與物聯網、人工智能等技術結合，可促進“非現場、不接觸”監管新模式的發展。

一是對固定源的排放、工況數據進行全過程、高密度采集后，用人工智能對數據進行深度學習，訓練出更加科學、智能的預測預警模型，然后將實時預測數據反饋給終端，有利于第一時間組織反控。

二是對機動車、非道路移動機械、高風險移動放射源等移動源，通過車載終端實時監控其位置、排放和載物信息等，實現“能定位、能預警、能追溯”。

三是對工地揚塵、秸稈焚燒等面源，可在周邊安裝全景視頻監控，或用無人機按預設路線進行巡視，通過5G與邊緣計算相結合，自動識別和鎖定污染現場，比人工監控更精準高效。

湖南省在長沙市望城區開展農村秸稈焚燒智能視頻監控，監控數據接入到省生態環境監控與應急指揮中心，如有疑似情形，監控系統會立即向指揮中心告警并發送相關視頻和圖片。

3.在環境執法中的應用

環境執法貴在精準，5G技術則為提高執法精準度提供了新路徑。

一是“非現場、不接觸”的監控新模式將部分執法環節從線下轉到線上，線下更突出精準，減少了對企業正常生產的干擾。

二是針對基層執法能力不足，可為執法人員配置便攜式的智能化移動執法終端，后臺則通過對監測、監控、督察、信訪等數據進行關聯分析，為執法人員提供實時支持，提高單兵現場精準執法能力。

三是進入危險、有害區域取證，或遇設有水下暗管等人眼難以識別的情形時，可用無人機（船）等搭載執法智能機器人、5G+VR全景攝像機進行巡查，采樣數據和圖像、視頻實時回傳指揮中心，實現線上線下協同執法。

4.在環境應急中的應用

近年來，5G技術在各領域頻發的應急事件中大展身手，未來在環境應急預警、溯源和處置等環節中也將發揮重要作用。

一是在化工園區、尾礦庫和采選、冶煉等重點企業的內外敏感區域布設高密度預警站，在制高點或用無人機對有毒有害污染物進行光譜特征偵測巡測，形成感知精準、反應迅速的預警體系。

二是突發水環境事件時，利用廢水在熒光光譜中表現出的“水質指紋”，傳回大數據中心同污染源水質指紋數據庫進行比對，精確快速溯源排污行業或企業。

三是利用衛星遙感和無人機航拍的高密度數據，在異地快速構建事故發生地的三維仿真模型，結合污染擴散模型和應急監測數據、現場視頻等，可視化展現事故現場及周邊情況，環境應急專家線上同步進行分析，共同為應急處置提供全面、直觀、科學的決策支持。

推動5G在生態環境領域深度應用

1.研發新一代生態環境監測監控終端

著眼開展生態環境綜合性監測需求，研發滿足多要素同步監測、形式多樣、信息密度高的新一代監測監控終端。除采集和發送數據外，終端還應具備基于5G的邊緣分布式計算能力，如在本地進行污染物特征分析、圖像視頻監測識別等，實現去中心化計算，提高數據運算與傳輸效率，提升監測監控的時效性。

2.搭建高速泛在的生態環境基礎網

著眼海量生態環境數據高速穩定傳輸的需求，依托環保專網、電子政務外網、互聯網和移動通信網、衛星通信等基礎設施資源，搭建高速、泛在的生態環境基礎網。一方面要加強監測監控終端到基站的通信能力，將4G、5G及NB-IoT等多種異構網絡融合，使數據傳輸更加穩定和即時；另一方面要升級核心骨干網和核心承載網，暢通基站到生態環境大數據中心、環境監控與應急中心的高速通道。

3.訓練基于人工智能的大數據能力

5G技術解決了大數據背景下的數據傳輸速率問題，但還需要智慧的“大腦”才能確保數據流向正確的地方。在生態環境大數據中心的基礎上，開發基于人工智能的深度學習模型，對歷史沉淀的和實時采集的海量數據進行訓練學習，建立健全數據間的關聯關系，形成全天候、智能化的數據分析、目標識別和預測預警能力，服務科學管理決策。

總的來說，5G通信技術是數字時代的高速公路，為各行各業數據高效流通、共享與應用提供了基礎，在生態環境保護工作中的應用前景十分廣闊。雖然現在5G技術還存在諸多缺陷，距離全面普及還有差距，但隨著技術的發展與完善，其同生態環境保護具體業務的結合點還將不斷增多。

同時，5G技術將物聯網、人工智能、大數據、云計算等新信息技術有力地聚集融合在一起，必將推動生態環境保護業務流程發生變革、促進數字化轉型，這為提高生態環境管理信息化能力和水平提供了新的技術手段與契機。