移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)和5G技術(shù)在工業(yè)園區(qū)環(huán)保中的應(yīng)用

趙暉 吳霞 張夢(mèng)圓 中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司江西省分公司 南昌市 330000

0 引言

生態(tài)文明建設(shè)是國家的基本戰(zhàn)略。黨的十八大首次將生態(tài)文明建設(shè)作為“五位一體”總體布局的一個(gè)重要部分，十九大報(bào)告提出建設(shè)生態(tài)文明是中華民族永續(xù)發(fā)展的千年大計(jì)，全面闡述了加快生態(tài)文明體制改革、推進(jìn)綠色發(fā)展、建設(shè)美麗中國的戰(zhàn)略部署。2019年政府工作報(bào)告中提出“加強(qiáng)污染防治和生態(tài)建設(shè)，大力推動(dòng)綠色發(fā)展”是政府重要的工作任務(wù)之一?！督魇?shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃》提出“實(shí)施開發(fā)區(qū)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)行動(dòng)，積極推進(jìn)開發(fā)區(qū)數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)、園區(qū)管理與服務(wù)數(shù)字化以及園區(qū)企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)開發(fā)區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、運(yùn)行管理和公共服務(wù)智能化”。

江西某工業(yè)園，成立于2001年，位于江西某地市，總體規(guī)劃面積12平方公里，是一個(gè)具有現(xiàn)代化氣息的工業(yè)園區(qū)。隨著工業(yè)園區(qū)的產(chǎn)業(yè)集聚，帶來環(huán)境壓力上升，環(huán)境容量、環(huán)境安全事故等因素已制約園區(qū)發(fā)展。如何解決好制約園區(qū)發(fā)展的安全環(huán)保方面的問題是我們需要深度思考的，本文通過推進(jìn)該工業(yè)園區(qū)智慧環(huán)保安全應(yīng)急管理平臺(tái)建設(shè)，結(jié)合高性能監(jiān)測(cè)傳感器、新一代寬帶無線移動(dòng)通信、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)，構(gòu)建模型和預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)園區(qū)溯源和模擬功能，強(qiáng)化風(fēng)險(xiǎn)管控，提升環(huán)境應(yīng)急能力，實(shí)現(xiàn)園區(qū)安全環(huán)保管理的信息化、智能化。

1 傳統(tǒng)工業(yè)園區(qū)環(huán)保存在的問題

（1）監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)不能直接反映質(zhì)量變化情況，環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)方面，現(xiàn)有監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量還較少、 密度較低或布局不夠合理；監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)因子不夠，不能全面、真實(shí)、客觀的反映當(dāng)前環(huán)境質(zhì)量變化情況。

（2）缺乏科學(xué)保障手段，數(shù)據(jù)可信度不高，污染源在線監(jiān)控方面，由于對(duì)污染源在線監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)有效性缺乏科學(xué)有效的保障手段，無法自動(dòng)識(shí)別污染源企業(yè)數(shù)據(jù)造假行為，導(dǎo)致采集的企業(yè)排污數(shù)據(jù)可信度不高。

（3）未建立自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)體系，監(jiān)測(cè)監(jiān)管方面，目前尚未建立完善的自動(dòng)化、智能化監(jiān)測(cè)監(jiān)管體系， 管理人員不足，監(jiān)管裝 備短缺，監(jiān)管力量較薄弱，不能滿足當(dāng)前環(huán)境 監(jiān)督管理工作的要求。

（4）信息孤島嚴(yán)重，應(yīng)急體系落后，信息資源互不共享，數(shù)據(jù)資源未得到全面有效開發(fā)利用，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范與應(yīng)急方面，目前還是以事后應(yīng)急為主，未建立環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)防控體系，對(duì)于事后應(yīng)急也缺乏有效支撐。

2 新一代信息技術(shù)在工業(yè)園區(qū)的應(yīng)用特色

（1）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用：通過窄帶物聯(lián)網(wǎng)（N BIOT）模組將排污單位的廢水、煙氣、VOCs、大氣質(zhì)量、水體水質(zhì)、土壤質(zhì)量等數(shù)據(jù)傳輸至云服務(wù)器，通過統(tǒng)一的云平臺(tái)，靈活的調(diào)動(dòng)各個(gè)系統(tǒng)之間的資源，系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享，解決信息孤島問題，提高各系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（2）5G技術(shù)應(yīng)用：利用5G網(wǎng)絡(luò)超大帶寬，低時(shí)延，廣連接特性，通過智能化安防監(jiān)控設(shè)備，對(duì)企業(yè)污染排放過程實(shí)現(xiàn)全方位監(jiān)控，對(duì)站房實(shí)現(xiàn)人員進(jìn)出權(quán)限管控，對(duì)采樣區(qū)實(shí)現(xiàn)視頻周界防范，輔助污染源運(yùn)維管理，保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)性。通過園區(qū)制高點(diǎn)監(jiān)控，對(duì)幾公里范圍內(nèi)的重點(diǎn)污染源實(shí)現(xiàn)大范圍、遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)監(jiān)控，利用人工智能（AI）分析與工業(yè)園區(qū)AR實(shí)景平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)水體、車輛、人臉自動(dòng)識(shí)別、精準(zhǔn)定位。利用無人機(jī)，掛載熱成像、氣體探測(cè)器等產(chǎn)品，系統(tǒng)可按預(yù)設(shè)路線對(duì)重點(diǎn)監(jiān)管區(qū)域進(jìn)行巡視，實(shí)時(shí)回傳航拍畫面，監(jiān)測(cè)環(huán)境空氣質(zhì)量，提升環(huán)保執(zhí)法突擊性和效率，以及環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)能力。

（3）大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用，創(chuàng)建一套以企業(yè)分級(jí)分類、自查自報(bào)為核心的安全隱患排查大數(shù)據(jù)治理體系，包涵了完善的隱患排查治理信息系統(tǒng)、明確細(xì)化的責(zé)任機(jī)制、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牟閳?bào)標(biāo)準(zhǔn)及重過程、可量化的績(jī)效考核機(jī)制等內(nèi)容。

（4）人工智能技術(shù)應(yīng)用，因地制宜，建立“總排口-節(jié)點(diǎn)站-污染源”的污染物溯源關(guān)系模型，利用人工智能算法對(duì)大氣和水污染進(jìn)行溯源分析，精準(zhǔn)定位污染源頭，實(shí)現(xiàn)污染精準(zhǔn)溯源分析。

3 技術(shù)模型構(gòu)建

4 關(guān)鍵技術(shù)

（1）建立環(huán)境資源數(shù)據(jù)庫，通過傳感器和移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）將大氣質(zhì)量、水體水質(zhì)、土壤質(zhì)量等多維度的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)采集并傳輸?shù)狡脚_(tái)并有效整合。

（2）建立工業(yè)污染源企業(yè)在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組將排污單位的廢水、煙氣、VOCs等數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理。

（3）建立大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)，通過移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組將企業(yè)廠界惡臭、園區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理。

（4）建立水環(huán)境治理監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)地表水質(zhì)、重點(diǎn)河流水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控管理。

（5）建立AR實(shí)景安環(huán)一體化平臺(tái)，利用5G網(wǎng)絡(luò)超大帶寬，低時(shí)延，廣連接特性，將視頻數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至指揮中心，對(duì)不同種類的標(biāo)簽實(shí)現(xiàn)分層管理，可選擇不同的圖層以控制全景畫面中不同標(biāo)簽的顯示；可顯示危險(xiǎn)源基礎(chǔ)信息、監(jiān)測(cè)參數(shù)、報(bào)警信息、實(shí)時(shí)視頻、運(yùn)行分析等類型標(biāo)簽，將報(bào)警信息，運(yùn)行分析的結(jié)果突出顯示；可實(shí)現(xiàn)園區(qū)高危區(qū)域的全景監(jiān)控，在不同的全景視頻間互相切換、查詢、搜索，系統(tǒng)可自動(dòng)彈出告警提示，告警區(qū)域視頻或抓拍圖片等信息以畫中畫方式在全景視頻中自動(dòng)顯示；可查看對(duì)應(yīng)的危險(xiǎn)源、污染源標(biāo)簽，還可查看危險(xiǎn)源、污染源基本信息、報(bào)警信息累計(jì)統(tǒng)計(jì)、在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分析；利用傳感器完成消防報(bào)警數(shù)據(jù)采集，通過移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組傳輸至指揮中心。

（6）建立周界態(tài)勢(shì)感知系統(tǒng)，利用傳感器實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，通過物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組和5G將數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心云計(jì)算平臺(tái)，通過大數(shù)據(jù)分析技術(shù)監(jiān)控穿越警戒面、進(jìn)入?yún)^(qū)域、離開區(qū)域、區(qū)域入侵等行為并產(chǎn)生告警。建立污染溯源分析系統(tǒng)，利用傳感器進(jìn)行大氣和水污染數(shù)據(jù)采集，通過物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）模組將數(shù)據(jù)傳輸至指揮中心云計(jì)算平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)對(duì)大氣和水污染進(jìn)行溯源分析，精準(zhǔn)定位污染源頭。

（7）建立作戰(zhàn)可視化一張圖，通過5G+VR實(shí)現(xiàn)園區(qū)實(shí)景一張圖，精準(zhǔn)掌握工業(yè)污染源、環(huán)境水質(zhì)、環(huán)境空氣數(shù)據(jù)并在實(shí)景一張圖里展現(xiàn)。

5 結(jié)論

工業(yè)園區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作是生態(tài)文明建設(shè)的主要工作之一，是打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的重要任務(wù)。促使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益上升、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、百姓滿意度提高、生活環(huán)境改善、政府服務(wù)能力和水平提升。本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了污染源實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，通過獲取污染物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，通過人工智能技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中的快速落地、集成與部署的樣板，提高管理、應(yīng)急和服務(wù)的響應(yīng)速度，AI人工智能支持人臉、水體等自動(dòng)識(shí)別、告警。支持每幀最多20-25個(gè)人臉檢測(cè)，支持寬動(dòng)態(tài)范圍達(dá)80dB，識(shí)別率達(dá)到99%；逐步實(shí)現(xiàn)被動(dòng)式管理向主動(dòng)式響應(yīng)的轉(zhuǎn)型并以高效率的跨部門智能協(xié)同提升環(huán)境監(jiān)管和服務(wù)的水平，從而不斷向“智慧化”環(huán)境監(jiān)管的目標(biāo)邁進(jìn)；促進(jìn)了工業(yè)園區(qū)智慧環(huán)保安全應(yīng)急管理平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的形成，在全國工業(yè)園區(qū)環(huán)保安全應(yīng)急管理方面起到示范引領(lǐng)作用。

項(xiàng)目的實(shí)施將有助于園區(qū)加強(qiáng)監(jiān)管、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)污染物存量，控制污染物增量，減少污染物總量，淘汰落后產(chǎn)能，調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局，整治環(huán)境問題，促進(jìn)園區(qū)內(nèi)企業(yè)規(guī)范有序、高質(zhì)量、高安全，可持續(xù)、綠色發(fā)展，全面向提質(zhì)增效轉(zhuǎn)型。項(xiàng)目建成后預(yù)計(jì)到2020年底，工業(yè)園區(qū)二氧化硫、氮氧化物排放總量分別比2015年下降 15% 以上； PM2.5濃度比 2015 年下降 18% 以上；工業(yè)園區(qū)空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)比率達(dá)到80%，重度及以上污染天數(shù)比率比2015年下降25%以上。