5G與AI融合技術在智慧環保領域的應用研究

卜憲輝

（中國石化股份有限公司鎮海煉化分公司，浙江 寧波 315200）

0 引言

隨著信息化和自動技術化在各行各業、各個領域的滲透，我國環保技術水平得到了提高。將信息化建設加入到環保工作中，不僅可以及時、廣泛收集各類環保動態信息，更能通過大數據分析對相關內容進行歸類和管理，制訂相應的制度和措施，對未知危險因素進行了提前預防，提高了管理效率和工作效率。在實際工作中，環保信息化的普及還剛剛開始，對于存在的問題，還需要更多的關注和改善，從完善環保事業信息化建設開始，推進智慧環保工作的深入發展[1]。這其中，5G技術當之無愧地成為基礎內容，成為保駕護航的有力助手。筆者將通過對5G技術的特點介紹，以及5G在智慧環保中的應用進行具體分析，對其中存在的問題進行研究探討，把握5G智慧環保發展趨勢，具體內容如下。

1 智慧環保

智慧環保，顧名思義就是科技為先的環保工作，借助物聯網、大數據分析等先進的科技方法，進行生態環境改善和環保日常工作管理[2]。在先進科技加持下，環保工作中的數據收集、傳達、分析及問題解決等環節不再單純通過人工進行，更多的是采用互聯網+數據資源共享來完成，通過智能化決策和業務的協同操作，高質量地日常環保、治理、管理工作。智慧環保體系，由感知層、網絡層、數據層、應用層、服務層、技術與運行保障層等構成了一個相對完整的體系，覆蓋了環保工作的全部環節，為環保主管部門、企業甚至人民大眾提供了便捷服務。

智慧環保的感知層，主要是通過傳感器及各類監控設備、設施等，對環境中的山、水、空氣、土地、景觀、建筑等進行信息采集，多方位、全方面地了解它們及環境的實時狀態；通過網絡、平臺等信息傳輸方式，傳遞到監控部門和個人的App平臺，實現資源共享；采用云計算、大數據分析等技術，對數據進行存儲、統計和計算分析，為智慧決策提供更為合理、科學的依據和支持；最終根據管理層決定并執行相關決策之后，通過各種可視化、可查化的方式進行展現和公布[2]。

2 5G的特點與技術

2.1 5G的特點

在4G的基礎上，5G對性能等基本要素進行提升，更加重視安全性與便捷性，開創了全新的智能化網絡時代[3]。5G是國家戰略，政府在政策、資金、人員上都大力支持5G建設與應用，并且非常重視發展5G芯片、系統軟件和終端設備等發展，打造端到端的5G產業鏈。如今，越來越多的行業領域在應用5G技術，在多種平臺的共同協作下，完成更為先進的協同管控、高精度同步、靈活組網等工作。也正是如此，5G在環保領域的應用（即智慧環保），完全實現了前端業務與后端數據的迅速、高效互聯互通。

2.2 5G技術

網絡架構和無線空口技術是5G技術的兩大難點和重點。其中，網絡架構技術保證了5G的低延遲和高安全性。作為其中的網絡切片技術，可在獨立的物理網絡上構成多個邏輯網絡，在降低成本的原則下，保證了多個邏輯網絡的正常、穩定運行。簡單來說，網絡切片構建了特殊情境中通信服務的功能集合，通過這個綜合集合點的建立，實現相關聯的下級邏輯網絡的運營，這是5G基站和5G物聯網終端邊緣化的有力保障。

3 5G+AI人工智能融合技術對智慧環保的賦能作用

隨著經濟發展和我們對“綠水青山”的更高追求，智慧環保在一定程度上取得了不小的發展。接下來，我們將加大對5G和人工智能AI技術的應用力度，在大量環境數據的采集、傳輸和實際應用中，提升數據價值的利用效率，促進智慧環保的升級和進步[4]。5G和AI技術將有助于我們在最大限度實現環保數據的價值利用，使環境保護工作更為精準、智能和便捷，實現“綠水青山就是金山銀山”的愿景。

3.1 促進環保物聯網終端智能化

生態環境監測體系的最后一環就是物聯網終端，它以實時監測大氣、水、土壤、噪聲等環境細微要素的變化為主要工作內容。隨著世界范圍內環境的不斷變化和環境事故的發生，這種監測所要采集的數據和相關工作量將會成倍增加，隨著社會進步和經濟發展人們對監測效率也提出更高的要求。融合5G及AI人工智能技術，推進職能傳感器及AI可視化監測，促進無人巡河船、智慧環衛作業機器人等智能終端產品的開發和使用，將危險系數更高的環保工作交付給AI人工智能機器人去完成，在監測、監控環境的同時，提升終端技術的實際價值。

3.2 強化環保數據實時傳輸歸集

我國地域遼闊、地形多樣，隨著環境部門對監測范圍的擴大和檢測指標的細化，環境數據的增長不可估量。通過應用5G和AI技術，可滿足環保數據在傳輸方面要求，而監測數據則變得更為全面，數據形態也從最初的文本內容轉化為圖片、視頻甚至細部內容。正是兩者的相互融合，提高了網絡傳輸容量，加快了傳輸速率，提高了環境監測的質量與效率，完善和加強了人與平臺、與終端的互聯通信。

3.3 賦能環保應用高效智能化

系統的終端環境數據，最終要通過數據分析后形成智慧決策，為環境保護工作提供核心動力[5]。經過AI人工智能模型的構建和推演，可將海量的環境數據進行不斷的匯總、分析、反饋、共享，最終將結果呈現給決策者，由其做出智能化決策，為環保工作的制定最終實行計劃、方案。5G網絡的布局和終端建設非常細化、邊緣化，擴展范圍更為廣闊。隨著AI技術的融合，多項的監測、計算數據都可以在5G網絡上全面傳輸，甚至完成邊緣化應用，提供更為全面、便捷、實用的數據采集及處理。

4 5G在智慧環保中的應用

4.1 基于5G技術的智慧環保系統構建

5G技術在智慧環保系統中的應用主要體現在感知層、網絡層與應用層三個層面。感知層主要由監測設備組成。當前，監測數據尚不夠全面，較為危險、困難的區域監測數據的采集還是依靠人工完成。如果采用5G網絡技術，在物聯網終端進行對細節的全面監測，環境數據的全方位性、全面性問題將得到解決。5G終端設備功耗低，維護保養成本相對也不高，加之安裝非常簡便，更適宜加入環保監測系統。網絡層主要由5G基站及其設備組成。采用5G技術可以將所有數據上傳到云端并進行儲存，通過隨時的調取即可完成多次的分析和研究，完成階段性氣象、水質、土壤等的對比分析和原因溯源。

4.2 5G技術在智慧環保中的實際運用

4.2.1 推動環保物聯網終端智能化

將5G的物聯網終端引入到生態環境保護監測體系中，實現對環境萬物的全方位實時監測。相較于傳統的人工測量和人工監測，從時效性上來說，完全不可同日而語；從安全性上來說，人工監測的危險系數更是不可估量；從全面性上來說，人工無法監測的區域范圍非常廣，而物聯網終端，只要在網絡信號范圍內，均可進行數據監測。這些優點完全可以滿足環境保護監測體系的需求，其收集數據的準確性更高、更強，而物聯網終端的數據分析和存儲能力更強。

4.2.2 加強環境保護數據的實時傳輸歸集

5G產業鏈的不斷完善和產業化的應用，保證了環保監測數據的海量采集，環保數據也從單一的指標變得更為豐富，種類更為多樣，數據的全要素特點顯著顯現，特別是圖片、視頻、細部高像素圖片等的傳輸，為做好環保工作提供更為堅實的基礎。作為終端的數據處理能力，不僅能夠簡單歸類存儲數據，對于大數據分析來說，更是舉足輕重，為智能化決策，提供了科學的依據。

4.2.3 創新環保應用高效智能化

環保應用的智能化主要依靠環境數據的分析和研究，這是正確決策的關鍵。5G技術和AI人工智能相互融合，可以通過3D建模等方式實現可視化環境區域，通過數據分析、演示來展示各種決策的實際應用效果，這種提前演練的模式帶給了環保應用更為新穎的特色，使環保應用的高效性。通過智能化分析數據，對比數據，為區域性環境保護提出更為合理、切合實際的管理策略和治理辦法，為當地的生態環保管理者提供決策、管理、治理的數據支持，形成更好地生態資源。

5 5G智慧環保建設發展趨勢

智慧環保作為數字環保的一項具體內容，其發展的意義非常重大。相比于數字環保的發展和體系的建立，通過與智慧城市等方案結合，可以打造更為宜居，幸福感更高的城市環境。城市環境不僅僅是智慧環保的內容，更是城市發展的必備基礎和條件，從生態環境到營商環境，智慧城市一直是城市發展的目標[6]。通過數字環保的形式，進行智慧環保、智慧城市的構建，利用大數據分析、云計算技術等，進行城市多項數據的采集、分析、推演，為城市管理者提供綜合決策，推進城市的全面發展。

5.1 體系架構趨向成熟

智慧環保體系的實際使用，促進了其架構的完善和使用的成熟性。智慧環保不僅僅是對大環境的監測管理，更是智慧城市不可或缺的部分。城市智慧環保體系的應用，不僅在科技領域有了重大的突破，更為城市發展提供良好的數據分析。智慧城市離不開通信設施的升級和產業化的發展，而配套的智慧環保體系就是智慧城市體系的縮影和細化，通過智慧環保體系的完善和運作，尋求智慧城市發展的新思路和新方向。

5.2 監測體系不斷完善

環境監測體系的完善，不僅體現在監測設備、設施的更新和升級，體現在監測數據的不斷變化中。智慧環保當前主要通過部署各種感知傳感器、自動監測儀和數采儀等設備，通過環保專網或城市基礎網絡，將采集到的數據上傳至監控系統，實現監管部門對廢氣、廢水、固廢、噪聲等污染物排放情況的實時動態監測，強化管理者對環境治理相關設備運行情況的監控管理。最具有代表性的應用是全國污染源自動監控系統，通過在污染源點位部署各種傳感器、監測設備等終端，利用環保專網可將采集到的信息數據上傳至環保監控中心，通過對數據信息的統計分析，一旦監測到數據超標，系統將會智能預報預警，輔助管理者及時高效地開展處置工作。目前該系統已基本覆蓋了國家、省、市、重點企業四級各類重點污染源和重點治污設施。

5.3 智慧應用不斷創新

智慧城市的設計和建設，是城市發展的目標和階段。在這個背景下，聯合相鄰或多個城市共享數據交換平臺和管理平臺，打造省級甚至更大范圍的智慧城市云計算數據中心和物聯網管理等平臺，完善各部門、各系統、各層級的生態環境數據資源，構建環保信息化系統平臺，強化實時監測、智能分析和決策支撐服務。為了確保5G智慧環保建設的穩定實施，目前需要加大創新力度，尤其要考慮時代的發展因素，從實際狀況出發，將各個部門結合在一起。對于5G智慧環保建設來說，先進的科技元素不可忽視，不僅需要融入5G技術，還需要引入計算機技術和網絡技術等，其目的是提高數據的計算效率，了解智慧環保建設的現狀，制定有效的實施方案。

6 結束語

綜上所述，環境是我們賴以生存的重要因素。在科技時代的今天，將先進的科學技術融入到環保事業中，不僅是為后代創立綠水青山的有效途徑，更是環保事業發展的堅實基礎。5G和AI技術的融合、應用，對于智慧環保有著重要意義，對于智慧城市建設也非常重要。希望借助更多的科技力量，提高我們環保工作的高效性，提升環保部門治理能力，為人們創造一個滿意的、宜居的、幸福的生態環境。