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推動(dòng)信息技術(shù)與生態(tài)環(huán)境保護業(yè)務(wù)深度融合，使信息化成為生態(tài)環(huán)境保護工作的“四梁八柱”，是生態(tài)環(huán)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(huán)境治理體系、建設美麗中國的支撐保障。《中共中央 國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰的意見(jiàn)》提出“構建智慧高效的生態(tài)環(huán)境管理信息化體系”，下一步，需加快推進(jìn)5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算等新信息技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護領(lǐng)域的建設與應用，實(shí)現生態(tài)環(huán)境管理信息化、數字化、智能化。

生態(tài)環(huán)境管理信息化面臨多重挑戰

“十四五”期間，生態(tài)環(huán)境統一監管任務(wù)更加繁重，生態(tài)環(huán)境管理信息化也面臨系列挑戰，主要表現在以下幾個(gè)方面：

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

二是全過(guò)程監管不足、技術(shù)手段較單一。環(huán)境監管是一個(gè)系統工程，僅依賴(lài)單一的數據來(lái)源難以做出實(shí)時(shí)準確判斷。如污染源在線(xiàn)自動(dòng)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(chǎn)生、收集、治理和排放全過(guò)程的監管信息，數據的真實(shí)性和有效性不足。

三是數據來(lái)源分散、關(guān)聯(lián)應用程度不高。數據來(lái)源于在線(xiàn)監測、自動(dòng)監測、手工填報、污染源普查、排污許可、環(huán)統以及互聯(lián)網(wǎng)等多種渠道，缺少多源融合校驗，數據的整合關(guān)聯(lián)應用也不夠，如污染源與環(huán)境質(zhì)量綜合關(guān)聯(lián)分析不足、在線(xiàn)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(guān)聯(lián)、共享及實(shí)時(shí)傳輸能力不足，當前政府部門(mén)更側重于對環(huán)境污染的被動(dòng)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(tài)環(huán)境保護工作的開(kāi)展，必須進(jìn)一步加大新信息技術(shù)在生態(tài)環(huán)境保護工作中的應用力度，而5G技術(shù)將在其中發(fā)揮重要作用。

5G技術(shù)特性與應用特征

5G是第五代移動(dòng)通信技術(shù)的英文簡(jiǎn)稱(chēng)，其技術(shù)特性可概括為高帶寬、低時(shí)延、廣連接和高安全。5G的峰值速率達10～20Gbps、用戶(hù)體驗速率為1Gbps，可滿(mǎn)足高清視頻、VR（虛擬現實(shí)）、AR（增強現實(shí)）等大流量的傳輸需求；空中接口時(shí)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(wàn)個(gè)終端，且從基礎架構上保證數據安全，促進(jìn)了萬(wàn)物互聯(lián)。

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

可以看出，5G技術(shù)的應用與發(fā)展將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數據、云計算、VR等新信息技術(shù)有力地聚集融合在一起，能夠推動(dòng)全行業(yè)數字化轉型，為傳統行業(yè)發(fā)展注入新動(dòng)能、帶來(lái)新機遇。

5G技術(shù)在生態(tài)環(huán)保工作中應用廣泛

在環(huán)境監測中的應用

5G技術(shù)能夠提升監測終端的工作效能和數據實(shí)時(shí)性，使監測網(wǎng)絡(luò )更加“耳聰目明”。

一是進(jìn)一步豐富監測手段，高清視頻、無(wú)人機高光譜成像等一批大數據流量手段將廣泛運用，推動(dòng)單一數據監測向綜合監測轉變，實(shí)現“一處布點(diǎn)、多要素采集”。

二是進(jìn)一步織密監測網(wǎng)絡(luò )，一方面可加密點(diǎn)位實(shí)現高密度采集，另一方面可更多配置無(wú)人機、無(wú)人船、走航車(chē)等移動(dòng)式終端，利用5G網(wǎng)絡(luò )實(shí)時(shí)傳輸視頻和數據，彌補點(diǎn)位覆蓋面不足。

三是進(jìn)一步加強基層監測能力，省市級技術(shù)專(zhuān)家可通過(guò)遠程操控、視頻會(huì )商等方式，對區縣開(kāi)展應急和執法監測進(jìn)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(shù)“天地一體化”環(huán)境監測體系，其在水質(zhì)監測站安裝VR攝像頭后，監測人員通過(guò)佩戴VR一體機，在辦公樓即可對監測站站體、周邊環(huán)境及實(shí)時(shí)監測數據進(jìn)行查看。

在污染源監控中的應用

5G與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)結合，可促進(jìn)“非現場(chǎng)、不接觸”監管新模式的發(fā)展。

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

二是對機動(dòng)車(chē)、非道路移動(dòng)機械、高風(fēng)險移動(dòng)放射源等移動(dòng)源，通過(guò)車(chē)載終端實(shí)時(shí)監控其位置、排放和載物信息等，實(shí)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(wú)人機按預設路線(xiàn)進(jìn)行巡視，通過(guò)5G與邊緣計算相結合，自動(dòng)識別和鎖定污染現場(chǎng)，比人工監控更精準高效。

湖南省在長(cháng)沙市望城區開(kāi)展農村秸稈焚燒智能視頻監控，監控數據接入到省生態(tài)環(huán)境監控與應急指揮中心，如有疑似情形，監控系統會(huì )立即向指揮中心告警并發(fā)送相關(guān)視頻和圖片。

在環(huán)境執法中的應用

環(huán)境執法貴在精準，5G技術(shù)則為提高執法精準度提供了新路徑。

一是“非現場(chǎng)、不接觸”的監控新模式將部分執法環(huán)節從線(xiàn)下轉到線(xiàn)上，線(xiàn)下更突出精準，減少了對企業(yè)正常生產(chǎn)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(dòng)執法終端，后臺則通過(guò)對監測、監控、督察、信訪(fǎng)等數據進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，為執法人員提供實(shí)時(shí)支持，提高單兵現場(chǎng)精準執法能力。

三是進(jìn)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(shí)，可用無(wú)人機（船）等搭載執法智能機器人、5G+VR全景攝像機進(jìn)行巡查，采樣數據和圖像、視頻實(shí)時(shí)回傳指揮中心，實(shí)現線(xiàn)上線(xiàn)下協(xié)同執法。

在環(huán)境應急中的應用

近年來(lái)，5G技術(shù)在各領(lǐng)域頻發(fā)的應急事件中大展身手，未來(lái)在環(huán)境應急預警、溯源和處置等環(huán)節中也將發(fā)揮重要作用。

一是在化工園區、尾礦庫和采選、冶煉等重點(diǎn)企業(yè)的內外敏感區域布設高密度預警站，在制高點(diǎn)或用無(wú)人機對有毒有害污染物進(jìn)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(fā)水環(huán)境事件時(shí)，利用廢水在熒光光譜中表現出的“水質(zhì)指紋”，傳回大數據中心同污染源水質(zhì)指紋數據庫進(jìn)行比對，精確快速溯源排污行業(yè)或企業(yè)。

三是利用衛星遙感和無(wú)人機航拍的高密度數據，在異地快速構建事故發(fā)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(chǎng)視頻等，可視化展現事故現場(chǎng)及周邊情況，環(huán)境應急專(zhuān)家線(xiàn)上同步進(jìn)行分析，共同為應急處置提供全面、直觀(guān)、科學(xué)的決策支持。

推動(dòng)5G在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域深度應用

研發(fā)新一代生態(tài)環(huán)境監測監控終端

著(zhù)眼開(kāi)展生態(tài)環(huán)境綜合性監測需求，研發(fā)滿(mǎn)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(fā)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(jìn)行污染物特征分析、圖像視頻監測識別等，實(shí)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(shí)效性。

搭建高速泛在的生態(tài)環(huán)境基礎網(wǎng)

著(zhù)眼海量生態(tài)環(huán)境數據高速穩定傳輸的需求，依托環(huán)保專(zhuān)網(wǎng)、電子政務(wù)外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)通信網(wǎng)、衛星通信等基礎設施資源，搭建高速、泛在的生態(tài)環(huán)境基礎網(wǎng)。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(wǎng)絡(luò )融合，使數據傳輸更加穩定和即時(shí)；另一方面要升級核心骨干網(wǎng)和核心承載網(wǎng)，暢通基站到生態(tài)環(huán)境大數據中心、環(huán)境監控與應急中心的高速通道。

訓練基于人工智能的大數據能力

5G技術(shù)解決了大數據背景下的數據傳輸速率問(wèn)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(tài)環(huán)境大數據中心的基礎上，開(kāi)發(fā)基于人工智能的深度學(xué)習模型，對歷史沉淀的和實(shí)時(shí)采集的海量數據進(jìn)行訓練學(xué)習，建立健全數據間的關(guān)聯(lián)關(guān)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(wù)科學(xué)管理決策。

總的來(lái)說(shuō)，5G通信技術(shù)是數字時(shí)代的高速公路，為各行各業(yè)數據高效流通、共享與應用提供了基礎，在生態(tài)環(huán)境保護工作中的應用前景十分廣闊。雖然現在5G技術(shù)還存在諸多缺陷，距離全面普及還有差距，但隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展與完善，其同生態(tài)環(huán)境保護具體業(yè)務(wù)的結合點(diǎn)還將不斷增多。

同時(shí)，5G技術(shù)將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數據、云計算等新信息技術(shù)有力地聚集融合在一起，必將推動(dòng)生態(tài)環(huán)境保護業(yè)務(wù)流程發(fā)生變革、促進(jìn)數字化轉型，這為提高生態(tài)環(huán)境管理信息化能力和水平提供了新的技術(shù)手段與契機。

（作者單位：湖南省生態(tài)環(huán)境事務(wù)中心，如有侵權，請聯(lián)系刪除）