5G与AI融合技术在智慧环保领域的应用研究

卜宪辉

（中国石化股份有限公司镇海炼化分公司，浙江 宁波 315200）

0 引言

随着信息化和自动技术化在各行各业、各个领域的渗透，我国环保技术水平得到了提高。将信息化建设加入到环保工作中，不仅可以及时、广泛收集各类环保动态信息，更能通过大数据分析对相关内容进行归类和管理，制订相应的制度和措施，对未知危险因素进行了提前预防，提高了管理效率和工作效率。在实际工作中，环保信息化的普及还刚刚开始，对于存在的问题，还需要更多的关注和改善，从完善环保事业信息化建设开始，推进智慧环保工作的深入发展[1]。这其中，5G技术当之无愧地成为基础内容，成为保驾护航的有力助手。笔者将通过对5G技术的特点介绍，以及5G在智慧环保中的应用进行具体分析，对其中存在的问题进行研究探讨，把握5G智慧环保发展趋势，具体内容如下。

1 智慧环保

智慧环保，顾名思义就是科技为先的环保工作，借助物联网、大数据分析等先进的科技方法，进行生态环境改善和环保日常工作管理[2]。在先进科技加持下，环保工作中的数据收集、传达、分析及问题解决等环节不再单纯通过人工进行，更多的是采用互联网+数据资源共享来完成，通过智能化决策和业务的协同操作，高质量地日常环保、治理、管理工作。智慧环保体系，由感知层、网络层、数据层、应用层、服务层、技术与运行保障层等构成了一个相对完整的体系，覆盖了环保工作的全部环节，为环保主管部门、企业甚至人民大众提供了便捷服务。

智慧环保的感知层，主要是通过传感器及各类监控设备、设施等，对环境中的山、水、空气、土地、景观、建筑等进行信息采集，多方位、全方面地了解它们及环境的实时状态；通过网络、平台等信息传输方式，传递到监控部门和个人的App平台，实现资源共享；采用云计算、大数据分析等技术，对数据进行存储、统计和计算分析，为智慧决策提供更为合理、科学的依据和支持；最终根据管理层决定并执行相关决策之后，通过各种可视化、可查化的方式进行展现和公布[2]。

2 5G的特点与技术

2.1 5G的特点

在4G的基础上，5G对性能等基本要素进行提升，更加重视安全性与便捷性，开创了全新的智能化网络时代[3]。5G是国家战略，政府在政策、资金、人员上都大力支持5G建设与应用，并且非常重视发展5G芯片、系统软件和终端设备等发展，打造端到端的5G产业链。如今，越来越多的行业领域在应用5G技术，在多种平台的共同协作下，完成更为先进的协同管控、高精度同步、灵活组网等工作。也正是如此，5G在环保领域的应用（即智慧环保），完全实现了前端业务与后端数据的迅速、高效互联互通。

2.2 5G技术

网络架构和无线空口技术是5G技术的两大难点和重点。其中，网络架构技术保证了5G的低延迟和高安全性。作为其中的网络切片技术，可在独立的物理网络上构成多个逻辑网络，在降低成本的原则下，保证了多个逻辑网络的正常、稳定运行。简单来说，网络切片构建了特殊情境中通信服务的功能集合，通过这个综合集合点的建立，实现相关联的下级逻辑网络的运营，这是5G基站和5G物联网终端边缘化的有力保障。

3 5G+AI人工智能融合技术对智慧环保的赋能作用

随着经济发展和我们对“绿水青山”的更高追求，智慧环保在一定程度上取得了不小的发展。接下来，我们将加大对5G和人工智能AI技术的应用力度，在大量环境数据的采集、传输和实际应用中，提升数据价值的利用效率，促进智慧环保的升级和进步[4]。5G和AI技术将有助于我们在最大限度实现环保数据的价值利用，使环境保护工作更为精准、智能和便捷，实现“绿水青山就是金山银山”的愿景。

3.1 促进环保物联网终端智能化

生态环境监测体系的最后一环就是物联网终端，它以实时监测大气、水、土壤、噪声等环境细微要素的变化为主要工作内容。随着世界范围内环境的不断变化和环境事故的发生，这种监测所要采集的数据和相关工作量将会成倍增加，随着社会进步和经济发展人们对监测效率也提出更高的要求。融合5G及AI人工智能技术，推进职能传感器及AI可视化监测，促进无人巡河船、智慧环卫作业机器人等智能终端产品的开发和使用，将危险系数更高的环保工作交付给AI人工智能机器人去完成，在监测、监控环境的同时，提升终端技术的实际价值。

3.2 强化环保数据实时传输归集

我国地域辽阔、地形多样，随着环境部门对监测范围的扩大和检测指标的细化，环境数据的增长不可估量。通过应用5G和AI技术，可满足环保数据在传输方面要求，而监测数据则变得更为全面，数据形态也从最初的文本内容转化为图片、视频甚至细部内容。正是两者的相互融合，提高了网络传输容量，加快了传输速率，提高了环境监测的质量与效率，完善和加强了人与平台、与终端的互联通信。

3.3 赋能环保应用高效智能化

系统的终端环境数据，最终要通过数据分析后形成智慧决策，为环境保护工作提供核心动力[5]。经过AI人工智能模型的构建和推演，可将海量的环境数据进行不断的汇总、分析、反馈、共享，最终将结果呈现给决策者，由其做出智能化决策，为环保工作的制定最终实行计划、方案。5G网络的布局和终端建设非常细化、边缘化，扩展范围更为广阔。随着AI技术的融合，多项的监测、计算数据都可以在5G网络上全面传输，甚至完成边缘化应用，提供更为全面、便捷、实用的数据采集及处理。

4 5G在智慧环保中的应用

4.1 基于5G技术的智慧环保系统构建

5G技术在智慧环保系统中的应用主要体现在感知层、网络层与应用层三个层面。感知层主要由监测设备组成。当前，监测数据尚不够全面，较为危险、困难的区域监测数据的采集还是依靠人工完成。如果采用5G网络技术，在物联网终端进行对细节的全面监测，环境数据的全方位性、全面性问题将得到解决。5G终端设备功耗低，维护保养成本相对也不高，加之安装非常简便，更适宜加入环保监测系统。网络层主要由5G基站及其设备组成。采用5G技术可以将所有数据上传到云端并进行储存，通过随时的调取即可完成多次的分析和研究，完成阶段性气象、水质、土壤等的对比分析和原因溯源。

4.2 5G技术在智慧环保中的实际运用

4.2.1 推动环保物联网终端智能化

将5G的物联网终端引入到生态环境保护监测体系中，实现对环境万物的全方位实时监测。相较于传统的人工测量和人工监测，从时效性上来说，完全不可同日而语；从安全性上来说，人工监测的危险系数更是不可估量；从全面性上来说，人工无法监测的区域范围非常广，而物联网终端，只要在网络信号范围内，均可进行数据监测。这些优点完全可以满足环境保护监测体系的需求，其收集数据的准确性更高、更强，而物联网终端的数据分析和存储能力更强。

4.2.2 加强环境保护数据的实时传输归集

5G产业链的不断完善和产业化的应用，保证了环保监测数据的海量采集，环保数据也从单一的指标变得更为丰富，种类更为多样，数据的全要素特点显著显现，特别是图片、视频、细部高像素图片等的传输，为做好环保工作提供更为坚实的基础。作为终端的数据处理能力，不仅能够简单归类存储数据，对于大数据分析来说，更是举足轻重，为智能化决策，提供了科学的依据。

4.2.3 创新环保应用高效智能化

环保应用的智能化主要依靠环境数据的分析和研究，这是正确决策的关键。5G技术和AI人工智能相互融合，可以通过3D建模等方式实现可视化环境区域，通过数据分析、演示来展示各种决策的实际应用效果，这种提前演练的模式带给了环保应用更为新颖的特色，使环保应用的高效性。通过智能化分析数据，对比数据，为区域性环境保护提出更为合理、切合实际的管理策略和治理办法，为当地的生态环保管理者提供决策、管理、治理的数据支持，形成更好地生态资源。

5 5G智慧环保建设发展趋势

智慧环保作为数字环保的一项具体内容，其发展的意义非常重大。相比于数字环保的发展和体系的建立，通过与智慧城市等方案结合，可以打造更为宜居，幸福感更高的城市环境。城市环境不仅仅是智慧环保的内容，更是城市发展的必备基础和条件，从生态环境到营商环境，智慧城市一直是城市发展的目标[6]。通过数字环保的形式，进行智慧环保、智慧城市的构建，利用大数据分析、云计算技术等，进行城市多项数据的采集、分析、推演，为城市管理者提供综合决策，推进城市的全面发展。

5.1 体系架构趋向成熟

智慧环保体系的实际使用，促进了其架构的完善和使用的成熟性。智慧环保不仅仅是对大环境的监测管理，更是智慧城市不可或缺的部分。城市智慧环保体系的应用，不仅在科技领域有了重大的突破，更为城市发展提供良好的数据分析。智慧城市离不开通信设施的升级和产业化的发展，而配套的智慧环保体系就是智慧城市体系的缩影和细化，通过智慧环保体系的完善和运作，寻求智慧城市发展的新思路和新方向。

5.2 监测体系不断完善

环境监测体系的完善，不仅体现在监测设备、设施的更新和升级，体现在监测数据的不断变化中。智慧环保当前主要通过部署各种感知传感器、自动监测仪和数采仪等设备，通过环保专网或城市基础网络，将采集到的数据上传至监控系统，实现监管部门对废气、废水、固废、噪声等污染物排放情况的实时动态监测，强化管理者对环境治理相关设备运行情况的监控管理。最具有代表性的应用是全国污染源自动监控系统，通过在污染源点位部署各种传感器、监测设备等终端，利用环保专网可将采集到的信息数据上传至环保监控中心，通过对数据信息的统计分析，一旦监测到数据超标，系统将会智能预报预警，辅助管理者及时高效地开展处置工作。目前该系统已基本覆盖了国家、省、市、重点企业四级各类重点污染源和重点治污设施。

5.3 智慧应用不断创新

智慧城市的设计和建设，是城市发展的目标和阶段。在这个背景下，联合相邻或多个城市共享数据交换平台和管理平台，打造省级甚至更大范围的智慧城市云计算数据中心和物联网管理等平台，完善各部门、各系统、各层级的生态环境数据资源，构建环保信息化系统平台，强化实时监测、智能分析和决策支撑服务。为了确保5G智慧环保建设的稳定实施，目前需要加大创新力度，尤其要考虑时代的发展因素，从实际状况出发，将各个部门结合在一起。对于5G智慧环保建设来说，先进的科技元素不可忽视，不仅需要融入5G技术，还需要引入计算机技术和网络技术等，其目的是提高数据的计算效率，了解智慧环保建设的现状，制定有效的实施方案。

6 结束语

综上所述，环境是我们赖以生存的重要因素。在科技时代的今天，将先进的科学技术融入到环保事业中，不仅是为后代创立绿水青山的有效途径，更是环保事业发展的坚实基础。5G和AI技术的融合、应用，对于智慧环保有着重要意义，对于智慧城市建设也非常重要。希望借助更多的科技力量，提高我们环保工作的高效性，提升环保部门治理能力，为人们创造一个满意的、宜居的、幸福的生态环境。