5G在生态环保工作中有啥用

勒伟青 令狐兴兵

推动信息技术与生态环境保护业务深度融合，使信息化成为生态环境保护工作的“四梁八柱”，是生态环境保护工作的重要内容，是打好污染防治攻坚战、构建现代环境治理体系、建设美丽中国的支撑保障。《中共中央国务院关于深入打好污染防治攻坚战的意见》提出“构建智慧高效的生态环境管理信息化体系”，下一步，需加快推进5G、物联网、大数据、云计算等新信息技术在生态环境保护领域的建设与应用，实现生态环境管理信息化、数字化、智能化。

生态环境管理信息化面临多重挑战

“十四五”期间，生态环境统一监管任务更加繁重，生态环境管理信息化也面临系列挑战，主要表现在以下几个方面：

一是基礎数据不全、自动获取程度低。如缺乏地下水、农村环境、农业面源、生物多样性等方面数据，大气、地表水自动监测网还在不断完善，污染源自动监控规模偏小，对土壤、生态、辐射、固废危废、挥发性有机物等要素的监测仍以人工为主，数据实时性不强。

二是全过程监管不足、技术手段较单一。环境监管是一个系统工程，仅依赖单一的数据来源难以做出实时准确判断。如污染源在线自动监控以监测末端污染物排放浓度为主，缺少对用水、用电、用料和污染物产生、收集、治理和排放全过程的监管信息，数据的真实性和有效性不足。

三是数据来源分散、关联应用程度不高。数据来源于在线监测、自动监测、手工填报、污染源普查、排污许可、环统以及互联网等多种渠道，缺少多源融合校验，数据的整合关联应用也不够，如污染源与环境质量综合关联分析不足、在线监控数据尚未有效应用于排污权交易等。

四是事前监管和预警预报能力偏弱。由于数据的采集、整合、关联、共享及实时传输能力不足，当前政府部门更侧重于对环境污染的被动监测和事中、事后监管，事前监管和预警预报能力亟待提升。

以上种种都制约了生态环境保护工作的开展，必须进一步加大新信息技术在生态环境保护工作中的应用力度，而5G技术将在其中发挥重要作用。

5G技术特性与应用特征

5G是第五代移动通信技术的英文简称，其技术特性可概括为高带宽、低时延、广连接和高安全。5G的峰值速率达10～20Gbps、用户体验速率为1Gbps，可满足高清视频、VR（虚拟现实）、AR（增强现实）等大流量的传输需求；空中接口时延低至1ms，仅为4G的十分之一，传输可靠性达99.99%；连接能力达每平方公里100万个终端，且从基础架构上保证数据安全，促进了万物互联。

国际标准化组织3GPP为5G定义了三类具体应用场景：增强移动宽带、超高可靠低时延通信和海量机器类通信。增强移动宽带主要面向移动互联网数据爆炸式增长，能在流量热点区域依然提供高速、稳定的传输；超高可靠低时延通信主要面向智能无人驾驶、远程精确控制等应用场景，能为用户真正带来身临其境、沉浸式的体验；海量机器类通信主要面向智慧城市、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用场景，具有小数据包、低功耗、海量连接的特点。

可以看出，5G技术的应用与发展将物联网、人工智能、大数据、云计算、VR等新信息技术有力地聚集融合在一起，能够推动全行业数字化转型，为传统行业发展注入新动能、带来新机遇。

5G技术在生态环保工作中应用广泛

1.在环境监测中的应用

5G技术能够提升监测终端的工作效能和数据实时性，使监测网络更加“耳聪目明”。

一是进一步丰富监测手段，高清视频、无人机高光谱成像等一批大数据流量手段将广泛运用，推动单一数据监测向综合监测转变，实现“一处布点、多要素采集”。

二是进一步织密监测网络，一方面可加密点位实现高密度采集，另一方面可更多配置无人机、无人船、走航车等移动式终端，利用5G网络实时传输视频和数据，弥补点位覆盖面不足。

三是进一步加强基层监测能力，省市级技术专家可通过远程操控、视频会商等方式，对区县开展应急和执法监测进行精准帮扶指导。

目前，雄安新区在国内首次搭建了基于5G技术“天地一体化”环境监测体系，其在水质监测站安装VR摄像头后，监测人员通过佩戴VR一体机，在办公楼即可对监测站站体、周边环境及实时监测数据进行查看。

2.在污染源监控中的应用

5G与物联网、人工智能等技术结合，可促进“非现场、不接触”监管新模式的发展。

一是对固定源的排放、工况数据进行全过程、高密度采集后，用人工智能对数据进行深度学习，训练出更加科学、智能的预测预警模型，然后将实时预测数据反馈给终端，有利于第一时间组织反控。

二是对机动车、非道路移动机械、高风险移动放射源等移动源，通过车载终端实时监控其位置、排放和载物信息等，实现“能定位、能预警、能追溯”。

三是对工地扬尘、秸秆焚烧等面源，可在周边安装全景视频监控，或用无人机按预设路线进行巡视，通过5G与边缘计算相结合，自动识别和锁定污染现场，比人工监控更精准高效。

湖南省在长沙市望城区开展农村秸秆焚烧智能视频监控，监控数据接入到省生态环境监控与应急指挥中心，如有疑似情形，监控系统会立即向指挥中心告警并发送相关视频和图片。

3.在环境执法中的应用

环境执法贵在精准，5G技术则为提高执法精准度提供了新路径。

一是“非现场、不接触”的监控新模式将部分执法环节从线下转到线上，线下更突出精准，减少了对企业正常生产的干扰。

二是针对基层执法能力不足，可为执法人员配置便携式的智能化移动执法终端，后台则通过对监测、监控、督察、信访等数据进行关联分析，为执法人员提供实时支持，提高单兵现场精准执法能力。

三是进入危险、有害区域取证，或遇设有水下暗管等人眼难以识别的情形时，可用无人机（船）等搭载执法智能机器人、5G+VR全景摄像机进行巡查，采样数据和图像、视频实时回传指挥中心，实现线上线下协同执法。

4.在环境应急中的应用

近年来，5G技术在各领域频发的应急事件中大展身手，未来在环境应急预警、溯源和处置等环节中也将发挥重要作用。

一是在化工园区、尾矿库和采选、冶炼等重点企业的内外敏感区域布设高密度预警站，在制高点或用无人机对有毒有害污染物进行光谱特征侦测巡测，形成感知精准、反应迅速的预警体系。

二是突发水环境事件时，利用废水在荧光光谱中表现出的“水质指纹”，传回大数据中心同污染源水质指纹数据库进行比对，精确快速溯源排污行业或企业。

三是利用卫星遥感和无人机航拍的高密度数据，在异地快速构建事故发生地的三维仿真模型，结合污染扩散模型和应急监测数据、现场视频等，可视化展现事故现场及周边情况，环境应急专家线上同步进行分析，共同为应急处置提供全面、直观、科学的决策支持。

推动5G在生态环境领域深度应用

1.研发新一代生态环境监测监控终端

着眼开展生态环境综合性监测需求，研发满足多要素同步监测、形式多样、信息密度高的新一代监测监控终端。除采集和发送数据外，终端还应具备基于5G的边缘分布式计算能力，如在本地进行污染物特征分析、图像视频监测识别等，实现去中心化计算，提高数据运算与传输效率，提升监测监控的时效性。

2.搭建高速泛在的生态环境基础网

着眼海量生态环境数据高速稳定传输的需求，依托环保专网、电子政务外网、互联网和移动通信网、卫星通信等基础设施资源，搭建高速、泛在的生态环境基础网。一方面要加强监测监控终端到基站的通信能力，将4G、5G及NB-IoT等多种异构网络融合，使数据传输更加稳定和即时；另一方面要升级核心骨干网和核心承载网，畅通基站到生态环境大数据中心、环境监控与应急中心的高速通道。

3.训练基于人工智能的大数据能力

5G技术解决了大数据背景下的数据传输速率问题，但还需要智慧的“大脑”才能确保数据流向正确的地方。在生态环境大数据中心的基础上，开发基于人工智能的深度学习模型，对历史沉淀的和实时采集的海量数据进行训练学习，建立健全数据间的关联关系，形成全天候、智能化的数据分析、目标识别和预测预警能力，服务科学管理决策。

总的来说，5G通信技术是数字时代的高速公路，为各行各业数据高效流通、共享与应用提供了基础，在生态环境保护工作中的应用前景十分广阔。虽然现在5G技术还存在诸多缺陷，距离全面普及还有差距，但随着技术的发展与完善，其同生态环境保护具体业务的结合点还将不断增多。

同时，5G技术将物联网、人工智能、大数据、云计算等新信息技术有力地聚集融合在一起，必将推动生态环境保护业务流程发生变革、促进数字化转型，这为提高生態环境管理信息化能力和水平提供了新的技术手段与契机。