勒偉青 令狐興兵

推動信息技術與生態(tài)環(huán)境保護業(yè)務深度融合，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(nèi)容，是打好污染防治攻堅戰(zhàn)、構建現(xiàn)代環(huán)境治理體系、建設美麗中國的支撐保障?！吨泄仓醒雵鴦赵宏P于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》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5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等新信息技術在生態(tài)環(huán)境保護領域的建設與應用，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境管理信息化、數(shù)字化、智能化。

生態(tài)環(huán)境管理信息化面臨多重挑戰(zhàn)

“十四五”期間，生態(tài)環(huán)境統(tǒng)一監(jiān)管任務更加繁重，生態(tài)環(huán)境管理信息化也面臨系列挑戰(zhàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

一是基礎數(shù)據(jù)不全、自動獲取程度低。如缺乏地下水、農(nóng)村環(huán)境、農(nóng)業(yè)面源、生物多樣性等方面數(shù)據(jù)，大氣、地表水自動監(jiān)測網(wǎng)還在不斷完善，污染源自動監(jiān)控規(guī)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(jiān)測仍以人工為主，數(shù)據(jù)實時性不強。

二是全過程監(jiān)管不足、技術手段較單一。環(huán)境監(jiān)管是一個系統(tǒng)工程，僅依賴單一的數(shù)據(jù)來源難以做出實時準確判斷。如污染源在線自動監(jiān)控以監(jiān)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、治理和排放全過程的監(jiān)管信息，數(shù)據(jù)的真實性和有效性不足。

三是數(shù)據(jù)來源分散、關聯(lián)應用程度不高。數(shù)據(jù)來源于在線監(jiān)測、自動監(jiān)測、手工填報、污染源普查、排污許可、環(huán)統(tǒng)以及互聯(lián)網(wǎng)等多種渠道，缺少多源融合校驗，數(shù)據(jù)的整合關聯(lián)應用也不夠，如污染源與環(huán)境質量綜合關聯(lián)分析不足、在線監(jiān)控數(shù)據(jù)尚未有效應用于排污權交易等。

四是事前監(jiān)管和預警預報能力偏弱。由于數(shù)據(jù)的采集、整合、關聯(lián)、共享及實時傳輸能力不足，當前政府部門更側重于對環(huán)境污染的被動監(jiān)測和事中、事后監(jiān)管，事前監(jiān)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)境保護工作的開展，必須進一步加大新信息技術在生態(tài)環(huán)境保護工作中的應用力度，而5G技術將在其中發(fā)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(xiàn)實）、AR（增強現(xiàn)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(shù)據(jù)安全，促進了萬物互聯(lián)。

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(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)爆炸式增長，能在流量熱點區(qū)域依然提供高速、穩(wěn)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(huán)境監(jiān)測等以傳感和數(shù)據(jù)采集為目標的應用場景，具有小數(shù)據(jù)包、低功耗、海量連接的特點。

可以看出，5G技術的應用與發(fā)展將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、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(yè)數(shù)字化轉型，為傳統(tǒng)行業(yè)發(fā)展注入新動能、帶來新機遇。

5G技術在生態(tài)環(huán)保工作中應用廣泛

1.在環(huán)境監(jiān)測中的應用

5G技術能夠提升監(jiān)測終端的工作效能和數(shù)據(jù)實時性，使監(jiān)測網(wǎng)絡更加“耳聰目明”。

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

二是進一步織密監(jiān)測網(wǎng)絡，一方面可加密點位實現(xiàn)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(wǎng)絡實時傳輸視頻和數(shù)據(jù)，彌補點位覆蓋面不足。

三是進一步加強基層監(jiān)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(qū)縣開展應急和執(zhí)法監(jiān)測進行精準幫扶指導。

目前，雄安新區(qū)在國內(nèi)首次搭建了基于5G技術“天地一體化”環(huán)境監(jiān)測體系，其在水質監(jiān)測站安裝VR攝像頭后，監(jiān)測人員通過佩戴VR一體機，在辦公樓即可對監(jiān)測站站體、周邊環(huán)境及實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行查看。

2.在污染源監(jiān)控中的應用

5G與物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術結合，可促進“非現(xiàn)場、不接觸”監(jiān)管新模式的發(fā)展。

一是對固定源的排放、工況數(shù)據(jù)進行全過程、高密度采集后，用人工智能對數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jiān)控其位置、排放和載物信息等，實現(xiàn)“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(jiān)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(xiàn)場，比人工監(jiān)控更精準高效。

湖南省在長沙市望城區(qū)開展農(nóng)村秸稈焚燒智能視頻監(jiān)控，監(jiān)控數(shù)據(jù)接入到省生態(tài)環(huán)境監(jiān)控與應急指揮中心，如有疑似情形，監(jiān)控系統(tǒng)會立即向指揮中心告警并發(fā)送相關視頻和圖片。

3.在環(huán)境執(zhí)法中的應用

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

一是“非現(xiàn)場、不接觸”的監(jiān)控新模式將部分執(zhí)法環(huán)節(jié)從線下轉到線上，線下更突出精準，減少了對企業(yè)正常生產(chǎn)的干擾。

二是針對基層執(zhí)法能力不足，可為執(zhí)法人員配置便攜式的智能化移動執(zhí)法終端，后臺則通過對監(jiān)測、監(jiān)控、督察、信訪等數(shù)據(jù)進行關聯(lián)分析，為執(zhí)法人員提供實時支持，提高單兵現(xiàn)場精準執(zhí)法能力。

三是進入危險、有害區(qū)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(zhí)法智能機器人、5G+VR全景攝像機進行巡查，采樣數(shù)據(jù)和圖像、視頻實時回傳指揮中心，實現(xiàn)線上線下協(xié)同執(zhí)法。

4.在環(huán)境應急中的應用

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

一是在化工園區(qū)、尾礦庫和采選、冶煉等重點企業(yè)的內(nèi)外敏感區(qū)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(fā)水環(huán)境事件時，利用廢水在熒光光譜中表現(xiàn)出的“水質指紋”，傳回大數(shù)據(jù)中心同污染源水質指紋數(shù)據(jù)庫進行比對，精確快速溯源排污行業(yè)或企業(yè)。

三是利用衛(wèi)星遙感和無人機航拍的高密度數(shù)據(jù)，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(jiān)測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場視頻等，可視化展現(xiàn)事故現(xiàn)場及周邊情況，環(huán)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(tài)環(huán)境領域深度應用

1.研發(fā)新一代生態(tài)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控終端

著眼開展生態(tài)環(huán)境綜合性監(jiān)測需求，研發(fā)滿足多要素同步監(jiān)測、形式多樣、信息密度高的新一代監(jiān)測監(jiān)控終端。除采集和發(fā)送數(shù)據(jù)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(jiān)測識別等，實現(xiàn)去中心化計算，提高數(shù)據(jù)運算與傳輸效率，提升監(jiān)測監(jiān)控的時效性。

2.搭建高速泛在的生態(tài)環(huán)境基礎網(wǎng)

著眼海量生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)高速穩(wěn)定傳輸?shù)男枨螅劳协h(huán)保專網(wǎng)、電子政務外網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和移動通信網(wǎng)、衛(wèi)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(jiān)測監(jiān)控終端到基站的通信能力，將4G、5G及NB-IoT等多種異構網(wǎng)絡融合，使數(shù)據(jù)傳輸更加穩(wěn)定和即時；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(shù)據(jù)中心、環(huán)境監(jiān)控與應急中心的高速通道。

3.訓練基于人工智能的大數(shù)據(jù)能力

5G技術解決了大數(shù)據(jù)背景下的數(shù)據(jù)傳輸速率問題，但還需要智慧的“大腦”才能確保數(shù)據(jù)流向正確的地方。在生態(tài)環(huán)境大數(shù)據(jù)中心的基礎上，開發(fā)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(shù)據(jù)進行訓練學習，建立健全數(shù)據(jù)間的關聯(lián)關系，形成全天候、智能化的數(shù)據(jù)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(shù)字時代的高速公路，為各行各業(yè)數(shù)據(jù)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(xiàn)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(fā)展與完善，其同生態(tài)環(huán)境保護具體業(yè)務的結合點還將不斷增多。

同時，5G技術將物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、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(tài)環(huán)境保護業(yè)務流程發(fā)生變革、促進數(shù)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手段與契機。