5G 赋能新型生态环境科技产业园发展的探索

［李进华］

1 引言

随着技术的不断革新、互联网产业迭代升级、数据量翻倍式增长，传统园区管理在安全性、效率、成本、体验效果等各方面已经不能满足城市发展的需要。我国新型园区的建设也逐渐走上智能化、信息化、自动化的发展方向[1]，在这个迅速发展的阶段，我们更应该借助科技技术加快园区探索的步伐。生态环境科技产业园，是从2000 年开始起步，到今天经过了20 年的发展，已经具备了产业链完善、绿色环保、技术密集、企业发展、创新、高科技的特点[1]，但是仍然存在很多问题，本文分析了5G 技术优势，探索了5G 在新型园区发挥的作用。

2 生态环境科技产业园现状

2.1 园区现状

生态环境科技产业园在当前的城市发展中扮演着重要角色，对于国内经济和城市运营的发展起到至关重要的作用。作为区域发展的集聚载体，园区承担着资源创新、产业培育和促进城市发展的使命。然而，当前我国产业园区建设仍不够成熟，传统园区存在网络基础建设薄弱、管理运营等多个问题。尤其是在当前城市数字化和5G 普及关键期，如何更好地为园区提供公共服务？如何使产业园区与生态环境有效衔接？这些问题需要进一步探讨。

2.2 存在问题

当前我国产业园区正处于蓬勃发展阶段，然而许多基础建设尚不够成熟，传统园区存在多个问题，如管理混乱、设备设施落后、数据孤立、缺乏整体规划和单一的运营模式等。因此，国内的产业园区需要不断迭代和探索，主要存在以下几个问题。

（1）缺乏整体规划：我国的产业园区管理现状混乱，缺乏整体宏观设计和战略规划，导致重复建设和高投入成本，无法实现平滑的迭代更新。面对产业发展的复杂多样性，如何统筹规划产业园区的运营管理、推动服务质量的改善，以及有效推动产业园区整体运营，是园区发展面临的主要挑战。

（2）基础设施建设不足：信息化是产业园区的基础要素，传统的网络部署导致园区信息不互通、重复投资和数据孤岛问题严重。园区缺乏充足的计算和存储资源，难以实现数据共享，更无法支持园区的迭代转型。

（3）园区运营能力弱：原有园区主要依靠人力管理，虽然安装了各种智能系统，如视频监控、门禁系统，但园区内运营主要依靠人力。随着后期园区业务的增加和复杂性的提高，园区内很难实现统一集约化的运营，大量的智能终端投入并不能解决园区运营效率的问题。

（4）园区服务品质不足：园区投入大量资源用于设施设备建设，但对用户体验重视程度不够。设备无法感知到人们的需求，也无法主动提供服务。例如，基础设施如办公楼和停车场等无法实现可视化和智能化管理。

（5）缺乏园区智慧中枢：对于追求集约化、一体化发展的园区，面对大量企业和数据，园区无法有效获取和统一管理。园区信息孤立，缺乏一套稳定的智慧生态园区的统一管理和分析处理能力。

3 5G 时代优势

随着物联网、人工智能等信息技术在我国产业的广泛应用，产业在制造方式、商业模式、组织、运作等都发生了数字化变革，实现这一产业数字化创新的金钥匙是工业互联网。当前“十四五”规划提出全面加强“5G+工业互联网”的深度结合，推广典型场景应用，打造工业互联网，提高建设全行业、全区域的工业互联网网络。

自我国2018 年颁布5G 技术标准，发展至今5G 系统已经相当成熟，商用价值也越来越高，应用前景广阔。5G技术多元化发展，组网和通信机房都有较大的改变，作为最前沿的通信技术，是我国基础信息网络建设的重要设施。

3.1 5G+物联网

（1）物联网概述

物联网是连接物体、设备和系统的网络，通过传感器、嵌入式技术和互联网通信，实现了设备之间的数据交互和智能化决策。在园区中，物联网可以连接智能终端包括智能机器人、水电表、环境监测设备等。

（2）5G 与物联网的结合

高带宽和低延迟：5G 网络提供了高带宽和低延迟的特性，使物联网设备能够实现实时数据传输和响应。这对于需要即时决策的应用，如工业自动化和智能安全系统，至关重要。

大规模连接：5G 支持数百万个设备同时连接到网络，这使得园区内大规模的物联网设备能够高效地进行互联互通，实现全方位的监控和管理。

网络切片：5G 可以为不同类型的物联网应用创建网络切片，以满足它们的不同需求。例如，对于紧急医疗设备和智能家居设备，可以分配不同的网络资源，以确保关键数据的优先传输。

（3）影响

智能园区管理：5G 使得园区内的物联网设备能够实现实时监控和远程管理。这有助于提高园区的安全性、能源效率和资源利用率。

自动化生产：5G 与物联网的结合可以实现高度自动化的生产流程，提高生产效率和质量。例如，智能机器人可以在制造过程中进行协作和自主决策。

智能能源管理：智能水电表和能源监测设备可以实时监测能源消耗情况，并根据需求进行调整，以降低能源成本和环境影响。

3.2 5G+人工智能

（1）人工智能概述

人工智能是模拟人类智能的计算机系统。它包括机器学习、深度学习、自然语言处理等技术，可以用于数据分析、预测、自动化和决策制定。

（2）5G 与人工智能的结合

实时数据传输：5G 的低延迟使得从传感器和设备收集的数据可以实时传输到云端或边缘服务器，供人工智能模型进行分析和决策。

大规模数据处理：5G 网络支持大规模的数据传输和处理，这对于训练复杂的人工智能模型非常重要，例如深度神经网络。

边缘计算：5G 与边缘计算结合，可以在接近数据源的地方进行实时数据处理，减少数据传输的延迟，使人工智能应用更加响应迅速。

（3）影响

智能决策：5G 使得园区内的人工智能系统可以实时分析数据，并做出智能决策。这有助于提高园区的运营效率和安全性。

自动化运营：5G 结合人工智能可以实现自动化的设备控制和资源分配，从而降低人力成本并提高效率。

预测性维护：基于5G 传感器数据和人工智能分析，设备和机器可以预测性地进行维护，减少停机时间和维修成本。

3.3 5G+大数据

（1）大数据概述

大数据是指巨大的、复杂的数据集，通常需要高度并行处理和分析，以从中提取有价值的信息和洞察。

（2）5G 与大数据的结合

高速数据传输：5G 提供了高速的数据传输能力，使大数据集可以更快速地从数据源传输到分析平台，加快数据处理速度。

实时数据分析：5G 网络的低延迟允许大数据分析在实时或接近实时的情况下进行，这对于需要快速决策的应用非常关键。

数据采集：5G 网络使得在移动设备、传感器和车辆等各种数据源上进行数据采集变得更加便捷。

（3）影响

精确决策：5G 与大数据的结合使得园区内的决策可以基于更准确和详尽的数据，从而提高了决策的质量和准确确性。

智能预测：结合5G 的高速传输和大数据分析，园区可以实现更精确的预测模型，从而更好地预测市场趋势、需求变化等。

个性化体验：基于5G 网络和大数据分析，园区可以根据个体用户的行为和偏好提供个性化的产品和服务，提升用户体验。

3.4 5G+云计算/移动边缘计算

（1）云计算/移动边缘计算概述

云计算是通过互联网提供计算资源和服务，包括存储、计算、数据库等。移动边缘计算是一种将计算资源和服务推向网络边缘，以减少数据传输和延迟的计算模式。

（2）5G 与云计算/移动边缘计算的结合

分布式计算：结合5G 的高速传输，云计算可以更高效地处理分布在不同地点的数据，同时移动边缘计算可以将计算推向设备附近，减少传输延迟。

快速部署：5G 网络使得云服务可以更快速地部署和调整，满足园区内不同应用的需求。

本地化应用：5G 与移动边缘计算结合，可以实现本地化应用的快速部署和管理，满足园区内部分业务需要高速和低延迟的需求。

（3）影响

灵活性：5G 与云计算/移动边缘计算的结合使得园区可以根据需求快速调整计算资源，实现更灵活的资源管理。

本地化响应：移动边缘计算结合5G 可以实现本地化应用的快速响应，例如智能安防系统可以更快速地进行人脸识别和报警。

数据安全：结合5G 网络的高安全性和移动边缘计算的数据处理，可以加强园区内数据的安全性和隐私保护。

4 5G 在生态园应用对于破解困境作用

4.1 5G 赋能物联网应用

园区建设可以赋能物联网应用，统筹建设基于环境和设备感知、工况智能预知的能源物联网（如图1 所示）；建设基于水、土壤、大气、风、噪声、辐射等环境要素的感知平台，分析数据，深度挖掘园区环境问题的环境物联网；建设基于建筑技术的智能楼宇系统；打造智慧监管中心、接待展示中心、综合服务中心等一体化的智能管理园区中心。

图1 工业互联网管控平台示意图

（1）基于5G 技术的智能楼宇系统

智能楼宇系统结合了建筑自动化、能源管理和信息技术，以提高建筑的能效、安全性和舒适性。5G 技术为智能楼宇系统提供了高速的通信基础。

能耗管理：基于5G 传感器和数据传输，智能楼宇系统可以实时监测能源消耗情况，自动调整温度、照明等设备，以降低能耗。

安全监控：利用5G 网络传输高清视频流，智能楼宇系统可以实现高效的安防监控，包括入侵检测、火灾预警等。

人员定位：5G 网络的低延迟和高可靠性可以支持精准的人员定位，有助于紧急情况下的人员疏散和救援。

（2）智慧监管中心与接待展示中心

智慧监管中心结合了数据分析、可视化技术和5G 通信，用于监控和管理园区内的各种设施、设备和流程。

实时监控：利用5G 传输实时数据，智慧监管中心可以监测园区内的环境、能源消耗、设备运行等情况，及时发现异常并采取措施。

数据分析：通过5G 传输大数据，智慧监管中心可以进行数据分析，预测问题并提供解决方案，从而优化园区运营。

接待展示中心则利用5G 技术为参观者提供互动式展示和导览体验：

增强现实导览：利用5G 传输高清图像和视频，接待展示中心可以实现增强现实导览，为参观者提供更生动的展示。

虚拟现实体验：通过5G 传输高带宽数据，接待展示中心可以为参观者提供沉浸式虚拟现实体验，如虚拟园区漫游。5G 赋能园区物联网应用框架图如图2 所示。

4.2 5G 赋能无人机巡检

园区依托5G 通信基础，利用无人机巡检，动态监测垃圾处理、废渣填埋等信息，再定位、回传，实现现场检查、远程处置、应急指挥的作用。无人机装载高清摄像头、运动灵活，与地面固定摄像头动静互补，排查问题、排除隐患，大大提高了园区管理效率。

4.3 赋能工业互联网管控平台

通过5G 构建工业互联网管控平台，为园区大数据治理提供综合管理能力，实现数据统计、预警提醒、环保监控可视化管理。如安全保护类的废水废气、有毒危险源数据监控；生产数据类的产量、库存、能源消耗等数据统计分析；重大突发事故的预警、资源整合、应急指挥等。工业互联网管控平台如图1 所示。

4.4 赋能远程园区工业操作设备

5G 远程操控挖掘机，进行无人垃圾处理、垃圾分拣，同步回传数据，实现垃圾处理全场景管理。

5G 无人喷药飞机进行垃圾的消杀，发挥机动、高效、全面的作业优势。

5G 智能巡检机器人，不间断的巡检排查变电设备，减少安全隐患。

5G 机械臂投料，节省人工，为数据与模型提供双向传输管道，实现海量数据存储与治理，保障人员安全。

5G 物联网交通协同，对园区内交通设施一体化管理，动态感知、资源共享、车路协同；5G 智慧管廊，提升巡检安全和管理效率；5G 智慧能源，降低能耗，提高园区电、蒸汽、水等能源利用率。

4.5 赋能园区智慧消防

利用5G 构建园区智慧消防，通过智能消防栓、智能烟感、RFID 智能巡检实现远程、动态监督响应，提高了消防监测、响应和指挥的效率,保障园区安全。

实时监测：基于5G 传感器，消防系统可以实时监测建筑内的温度、烟雾等参数，及时发现火灾风险。

远程响应：利用5G 通信，消防人员可以通过远程设备实时了解火灾情况，做出远程指挥和决策。

智能调度：结合5G 网络，消防指挥中心可以实现智能调度消防人员和设备，提高应急响应效率。

4.6 赋能园区物流网

通过5G 物联网建设园区物流网，实现园区流程信息化管理，如垃圾运输、废弃处理、场内物流、仓库管理等过程，提高园区整体运输的作业效率。

5 结束语

随着5G 时代的到来，生态环境科技产业园正在进行全面的升级和变革，以适应新的发展需求。然而，目前我国的园区建设还存在一些问题，如规划不完善、基础设施不足、管理能力弱等。为了解决这些问题，可以借助5G技术在园区建设和运营的各个环节中的应用，从而提升园区的智慧管理能力，推动园区的可持续发展。具体来说，5G 技术可以赋能物联网应用、无人机巡检、工业互联网管控平台、远程园区工业操作设备、园区智慧消防和园区物流网等，从而提高园区的管理效率和运营水平。因此，在未来的发展中，应积极利用5G 技术，推动园区的智能化发展，为园区的可持续发展、扩大产业发展空间、加速国内产业集聚力做出贡献。