移动物联网和5G技术在工业园区环保中的应用

赵晖 吴霞 张梦圆 中国联合网络通信有限公司江西省分公司 南昌市 330000

0 引言

生态文明建设是国家的基本战略。党的十八大首次将生态文明建设作为“五位一体”总体布局的一个重要部分，十九大报告提出建设生态文明是中华民族永续发展的千年大计，全面阐述了加快生态文明体制改革、推进绿色发展、建设美丽中国的战略部署。2019年政府工作报告中提出“加强污染防治和生态建设，大力推动绿色发展”是政府重要的工作任务之一。《江西省数字经济发展三年行动计划》提出“实施开发区数字化转型升级行动，积极推进开发区数字基础设施升级、园区管理与服务数字化以及园区企业数字化转型，促进开发区产业发展、运行管理和公共服务智能化”。

江西某工业园，成立于2001年，位于江西某地市，总体规划面积12平方公里，是一个具有现代化气息的工业园区。随着工业园区的产业集聚，带来环境压力上升，环境容量、环境安全事故等因素已制约园区发展。如何解决好制约园区发展的安全环保方面的问题是我们需要深度思考的，本文通过推进该工业园区智慧环保安全应急管理平台建设，结合高性能监测传感器、新一代宽带无线移动通信、大数据、云计算等技术，构建模型和预警平台，实现园区溯源和模拟功能，强化风险管控，提升环境应急能力，实现园区安全环保管理的信息化、智能化。

1 传统工业园区环保存在的问题

（1）监测网络不能直接反映质量变化情况，环境质量监测方面，现有监测点数量还较少、 密度较低或布局不够合理；监测点的监测因子不够，不能全面、真实、客观的反映当前环境质量变化情况。

（2）缺乏科学保障手段，数据可信度不高，污染源在线监控方面，由于对污染源在线监控数据有效性缺乏科学有效的保障手段，无法自动识别污染源企业数据造假行为，导致采集的企业排污数据可信度不高。

（3）未建立自动化、智能化监测体系，监测监管方面，目前尚未建立完善的自动化、智能化监测监管体系， 管理人员不足，监管装 备短缺，监管力量较薄弱，不能满足当前环境 监督管理工作的要求。

（4）信息孤岛严重，应急体系落后，信息资源互不共享，数据资源未得到全面有效开发利用，环境风险防范与应急方面，目前还是以事后应急为主，未建立环境风险主动防控体系，对于事后应急也缺乏有效支撑。

2 新一代信息技术在工业园区的应用特色

（1）物联网技术应用：通过窄带物联网（N BIOT）模组将排污单位的废水、烟气、VOCs、大气质量、水体水质、土壤质量等数据传输至云服务器，通过统一的云平台，灵活的调动各个系统之间的资源，系统数据共享，解决信息孤岛问题，提高各系统运行效率。

（2）5G技术应用：利用5G网络超大带宽，低时延，广连接特性，通过智能化安防监控设备，对企业污染排放过程实现全方位监控，对站房实现人员进出权限管控，对采样区实现视频周界防范，辅助污染源运维管理，保障监测数据真实性。通过园区制高点监控，对几公里范围内的重点污染源实现大范围、远距离实时监控，利用人工智能（AI）分析与工业园区AR实景平台，实现水体、车辆、人脸自动识别、精准定位。利用无人机，挂载热成像、气体探测器等产品，系统可按预设路线对重点监管区域进行巡视，实时回传航拍画面，监测环境空气质量，提升环保执法突击性和效率，以及环境应急监测能力。

（3）大数据技术应用，创建一套以企业分级分类、自查自报为核心的安全隐患排查大数据治理体系，包涵了完善的隐患排查治理信息系统、明确细化的责任机制、科学严谨的查报标准及重过程、可量化的绩效考核机制等内容。

（4）人工智能技术应用，因地制宜，建立“总排口-节点站-污染源”的污染物溯源关系模型，利用人工智能算法对大气和水污染进行溯源分析，精准定位污染源头，实现污染精准溯源分析。

3 技术模型构建

4 关键技术

（1）建立环境资源数据库，通过传感器和移动物联网（NB-IOT）将大气质量、水体水质、土壤质量等多维度的生态环境数据采集并传输到平台并有效整合。

（2）建立工业污染源企业在线监控系统，通过移动物联网（NB-IOT）模组将排污单位的废水、烟气、VOCs等数据传输至指挥中心进行在线监测监控管理。

（3）建立大气环境质量监控系统，通过移动物联网（NB-IOT）模组将企业厂界恶臭、园区内空气质量数据传输至指挥中心进行监测监控管理。

（4）建立水环境治理监控系统，对地表水质、重点河流水质进行监测监控管理。

（5）建立AR实景安环一体化平台，利用5G网络超大带宽，低时延，广连接特性，将视频数据实时传输至指挥中心，对不同种类的标签实现分层管理，可选择不同的图层以控制全景画面中不同标签的显示；可显示危险源基础信息、监测参数、报警信息、实时视频、运行分析等类型标签，将报警信息，运行分析的结果突出显示；可实现园区高危区域的全景监控，在不同的全景视频间互相切换、查询、搜索，系统可自动弹出告警提示，告警区域视频或抓拍图片等信息以画中画方式在全景视频中自动显示；可查看对应的危险源、污染源标签，还可查看危险源、污染源基本信息、报警信息累计统计、在线监测数据趋势分析；利用传感器完成消防报警数据采集，通过移动物联网（NB-IOT）模组传输至指挥中心。

（6）建立周界态势感知系统，利用传感器实时采集数据，通过物联网（NB-IOT）模组和5G将数据传输至指挥中心云计算平台，通过大数据分析技术监控穿越警戒面、进入区域、离开区域、区域入侵等行为并产生告警。建立污染溯源分析系统，利用传感器进行大气和水污染数据采集，通过物联网（NB-IOT）模组将数据传输至指挥中心云计算平台，利用大数据对大气和水污染进行溯源分析，精准定位污染源头。

（7）建立作战可视化一张图，通过5G+VR实现园区实景一张图，精准掌握工业污染源、环境水质、环境空气数据并在实景一张图里展现。

5 结论

工业园区生态环境保护工作是生态文明建设的主要工作之一，是打好污染防治攻坚战的重要任务。促使企业经济效益上升、产业转型升级、百姓满意度提高、生活环境改善、政府服务能力和水平提升。本项目实现了污染源实时在线监控，通过获取污染物监测数据及设备运行参数，通过人工智能技术在环境保护中的快速落地、集成与部署的样板，提高管理、应急和服务的响应速度，AI人工智能支持人脸、水体等自动识别、告警。支持每帧最多20-25个人脸检测，支持宽动态范围达80dB，识别率达到99%；逐步实现被动式管理向主动式响应的转型并以高效率的跨部门智能协同提升环境监管和服务的水平，从而不断向“智慧化”环境监管的目标迈进；促进了工业园区智慧环保安全应急管理平台标准的形成，在全国工业园区环保安全应急管理方面起到示范引领作用。

项目的实施将有助于园区加强监管、优化产业结构，调节污染物存量，控制污染物增量，减少污染物总量，淘汰落后产能，调整产业布局，整治环境问题，促进园区内企业规范有序、高质量、高安全，可持续、绿色发展，全面向提质增效转型。项目建成后预计到2020年底，工业园区二氧化硫、氮氧化物排放总量分别比2015年下降 15% 以上； PM2.5浓度比 2015 年下降 18% 以上；工业园区空气质量优良天数比率达到80%，重度及以上污染天数比率比2015年下降25%以上。