5G在環(huán)保信息化中的應用分析

杜國智

肇慶市環(huán)境保護宣傳教育中心（肇慶市環(huán)境信息中心） 廣東 肇慶 526000

經(jīng)過多年以來經(jīng)濟等快速發(fā)展，生產(chǎn)力水平得以提升的基礎上，無形之中對環(huán)境構(gòu)成了巨大的威脅。隨著當前一系列環(huán)境保護政策的推出，為了能夠給居民營造良好的生活環(huán)境，這就要求環(huán)保等相關部門人員，必須站在現(xiàn)實環(huán)境情況下，科學應用現(xiàn)代化技術手段，推動智慧環(huán)保發(fā)展進度，在快速環(huán)境治理工作下，獲取到理想的保護效果。通過實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在之前很長一段時間內(nèi)，環(huán)保部門人員落后工作手段下，不僅導致收集數(shù)據(jù)缺少精確性以及實用性，而且在不能精準傳遞以及公開等問題總，都嚴重制約了環(huán)境治理水平。而5G技術的出現(xiàn)，完全能夠避免之前環(huán)保弊端的出現(xiàn)，為我國環(huán)保工作更具智能化建設特點奠定了堅實的基礎。

1. 智慧環(huán)保

在社會各界群眾對環(huán)境提出極高質(zhì)量標準的現(xiàn)狀下，衍生出來的智慧環(huán)保，主要就是希望行業(yè)人士整合大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代化手段，全面收集環(huán)境信息等，深入研究每一項數(shù)據(jù)，及時進行傳遞與分享，及時制定環(huán)境治理方案，做好環(huán)境保護工作的基礎上，致力于為廣大群眾提供良好生活環(huán)境的目標當中。在人員構(gòu)建智慧環(huán)保方案過程中，內(nèi)部核心部分就是感知層、網(wǎng)絡層以及數(shù)據(jù)層等幾個部分，綜合市環(huán)保局或者是省環(huán)保部門等人員的作用，高效收集以及利用環(huán)境數(shù)據(jù)。從根本上而言，所謂的智慧環(huán)保，主要就是應用了物聯(lián)網(wǎng)技術，相結(jié)合信息化環(huán)境出現(xiàn)的內(nèi)容。經(jīng)過較長時間觀察可以看出，智慧環(huán)保概念的推出，為做好環(huán)保信息化建設工作提供了巨大幫助[1]。

2. 5G特點

在較長時間發(fā)展當中，從剛開始的2G，再到后來的3G、4G，伴隨著科技力量的迅速提升，以至于5G技術的出現(xiàn)，比之前移動通信技術更具有明顯的存在優(yōu)勢。站在4G基礎上出現(xiàn)的5G技術，不管是在速度還是功耗等情況下，都對移動通信有著極高的標準，也正是因為該點要求，才能夠更好的支撐于我國互聯(lián)網(wǎng)的進步，這也就是智能互聯(lián)網(wǎng)時代到來的表現(xiàn)。分析5G特點，最突出的就是極高的速率、較低功耗以及泛在網(wǎng)等幾個部分。通過現(xiàn)實調(diào)查可以看出，在當前乃至未來很長一段時間內(nèi)，網(wǎng)絡網(wǎng)絡建設工作，將全面圍繞5G進行發(fā)展。而政府等相關部門也逐漸推出了一系列的扶持機制，加快5G技術研發(fā)處理，打造研發(fā)與芯片等為一體的建設體系。在多方面產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)的支撐下，我國5G移動網(wǎng)絡技術也將更快發(fā)展，5G的智能靈活、高效開放、網(wǎng)絡架構(gòu)變革，推動承載網(wǎng)架構(gòu)進步并具備網(wǎng)絡切片、靈活組網(wǎng)和調(diào)度等功能，不管是在家居還是醫(yī)療等多個行業(yè)領域，5G智能技術都將引領時代進步與發(fā)展[2]。

總之，對于5G網(wǎng)絡技術而言，國際電信歐盟組織從實際業(yè)務需求以及差異化的應用場景，將其主要應用場景劃分為以下三個方面。第一，增強移動寬帶場景?；诋斍暗囊苿訉拵I(yè)務場景之下，為了滿足人們?nèi)找嫣岣叩男枨髽藴剩瑢?G網(wǎng)絡技術的應用做出了明確劃分；第二，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)或者海量機器類通信場景。該類型的場景能夠更好基于6GHz以下頻段進行應用，主要傾向于人與物之間的交流，在物聯(lián)網(wǎng)背景下，主要的技術方式為NB-IoT，針對有著較低能耗、成本的物聯(lián)網(wǎng)設備，能夠更好的與管理目標相結(jié)合，其中最突出的代表有智慧城市、智慧家居以及智能監(jiān)測等；第三，超高可靠超低時延通信場景?；谟兄^高應用要求的場景，該種通信場景最常見的，主要應用在工業(yè)控制、機車自動駕駛等高度延遲敏感型業(yè)務中。在進行自動駕駛控制或者是遠程工業(yè)控制過程中，利用該種通信場景，能夠滿足企業(yè)對安全以及精密度的要求。隨著時代發(fā)展，當下人們對移動通信提出了萬物互聯(lián)的標準，因為5G網(wǎng)絡技術較強的數(shù)據(jù)傳輸功能以及多元化應用場景，賦予了5G網(wǎng)絡技術熱點的高容量、低成本以及低時延高可靠等特點[3]。

3. 5G網(wǎng)絡的關鍵技術

分析5G網(wǎng)絡關鍵技術，最核心的就是網(wǎng)絡架構(gòu)技術。之所以能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡低時延以及良好穩(wěn)定性等的運行效果，這就因為網(wǎng)絡架構(gòu)技術存在的作用。分析網(wǎng)絡架構(gòu)技術中，最核心的就是網(wǎng)絡切片工藝，簡單而言，所謂的網(wǎng)絡切片，就是支撐于指定場景或者是商業(yè)模式下，對其進行通信服務一種綜合性的邏輯網(wǎng)絡性能，因為存在的物理基礎設施，都可以將其進行簡單的劃分，最終能夠致力于邏輯網(wǎng)絡功能更好發(fā)揮的一種手段。同時，在相對分散的物理網(wǎng)格當中，能夠?qū)讉€邏輯網(wǎng)絡進行有效的切分，改變過去物理網(wǎng)絡服務模式，此時一個服務建設當中，能夠設置好針對性的使用物理網(wǎng)絡，降低經(jīng)濟投入量的基礎上，同時也能夠很好的致力于智慧環(huán)保以及車聯(lián)網(wǎng)等的應用要求；除此之外，在5G網(wǎng)絡關鍵技術中，還有一項核心技術就是無線空口技術。無線空口技術其中包括大規(guī)模天線技術，通過使用無線空口技術可以有效的提高移動寬帶的速度，正是由于這個特性，在移動寬帶領域被廣泛使用。這種大規(guī)模天線技術的主要工作原理是根據(jù)用戶波束成形，這種技術可以將無線信號發(fā)射出去之后按照特定的方向進行傳播，方向性非常好。在移動寬帶基站可以布置好天線，這幾百個天線可以完成對幾十個目標的信號進行調(diào)節(jié)，在同一個頻率上可以同時傳播幾十個信號，并且信號的強度不會受到較大的影響。通過采用這種技術可以有效的挖掘更多的頻帶資源進行有效的利用，還能有效的提高網(wǎng)絡信息容量[4]。

4. 5G在智慧環(huán)保中的應用

5G技術在智慧環(huán)保的應用主要體現(xiàn)在環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，一般來說主要有三層架構(gòu)，分別是感知層，網(wǎng)絡層，應用層，如圖一所示。感知層主要是以檢測設備為主，其中包括對各種水質(zhì)，天氣條件與廢氣的檢測，就目前來說，現(xiàn)在進行環(huán)保管理的過程中主要存在的困難是沒有相應的數(shù)據(jù)支持，大部分的監(jiān)督和管理人員主要是通過人工手動進行處理，效率非常低下。如果這個時候安裝5G物聯(lián)網(wǎng)終端設備，就可以極大的提高對環(huán)境檢測的效率和質(zhì)量，主要的智能設備包括水質(zhì)傳感器，水位測量計，流量計，雨量計等，通過使用這些設備可以提高工作效率，并且這些設備的后期維護費用少，使用成本低，在進行安裝的時候簡單方便，因此應用范圍較為廣泛。一般來說，網(wǎng)絡層的主要功能是將傳感器所收集到信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒掌髟贫?，在實現(xiàn)這一功能的時候主要是依靠5G基站和設備完成，需要有專門的工作人員做好監(jiān)督。當網(wǎng)絡層將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫酥?，應用層對這些數(shù)據(jù)進行充分的分析，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析出具報告，給技術人員對水文，土壤，氣候等進行分析提供數(shù)據(jù)支持[5]。

5. 5G網(wǎng)絡在智慧環(huán)保中優(yōu)勢

5.1 實現(xiàn)全方位監(jiān)測

5G網(wǎng)絡在智慧環(huán)保具有全面監(jiān)測的優(yōu)勢，在工作的時候通過與物聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)等技術相互融合和使用，可以將出現(xiàn)環(huán)境污染的位置，發(fā)生的時間，出現(xiàn)的具體原因等信息傳輸?shù)狡脚_數(shù)據(jù)處理中心，并進行及時的報警，提醒工作人員對該區(qū)域加強監(jiān)控，并對其中所存在的問題進行及時的處理，避免再次發(fā)生污染情況，并且這種數(shù)據(jù)可以在多個城市之間實現(xiàn)共享和傳遞，方便進行決策。在對環(huán)境進行實時監(jiān)測的時候，可以將5G終端搭載在無人機上，使用360°+4K攝像頭進行全天候拍攝與監(jiān)控，并將拍攝到的畫面實時的傳回數(shù)據(jù)中心，在數(shù)據(jù)處理平臺將所拍攝到的環(huán)境畫面進行分析，從而達到對該區(qū)域進行實時觀測的效果，通過使用5G終端，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r候延遲相對較低，并且不受時間和空間的限制，實現(xiàn)全天候的實時監(jiān)測，并且監(jiān)測的成本相對較低，可以打造一體化監(jiān)測體系[6]。

5.2 數(shù)據(jù)傳輸準確

目前的智慧環(huán)保設備主要是通過WIFI、LoRa、4G等方式連接網(wǎng)絡，如果智能終端設備接入網(wǎng)絡的數(shù)量相對較多，就會給網(wǎng)絡造成較大的壓力，造成網(wǎng)速降低，影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)男屎蜏蚀_性，因此，為了較好的解決這種問題，可以引入5G網(wǎng)絡向用戶設備進行信號傳輸，不斷優(yōu)化信息的傳輸通道，這樣可以實現(xiàn)對信息的即時讀取，保證了整個數(shù)據(jù)的準確性。

5.3 數(shù)據(jù)分析精確

5G的出現(xiàn)使整個大數(shù)據(jù)的環(huán)境出現(xiàn)了較大的改變，通過大數(shù)據(jù)建立計算機模型，可以有效的提高數(shù)據(jù)處理的效率，從而使后期的數(shù)據(jù)分析結(jié)果也更加準確。

5.4 智能處理

5G技術在智能環(huán)保機器人上的應用，可以使機器人對環(huán)境進行自動巡視，一旦發(fā)現(xiàn)污染，可以在第一時間自動處理和解決，不僅如此，還可以將出現(xiàn)環(huán)境污染的位置傳輸給機器人，讓機器人去該區(qū)域處理環(huán)境污染，監(jiān)控破壞環(huán)境的不法行為。

5.5 快捷經(jīng)濟

將5G技術與智慧環(huán)保有機的結(jié)合起來之后可以加快快捷經(jīng)濟的發(fā)展，通過5G連接智慧環(huán)保終端設備，可以放棄傳統(tǒng)的網(wǎng)絡式布線，極大的縮小終端設備的體積和重量，并朝著智能化的方向發(fā)展，在5G網(wǎng)絡覆蓋的下的智慧環(huán)保體系，工作方式更加快捷與方便，并且智能設備還能與手機進行有效的鏈接，通過手機就可以隨時隨地的實現(xiàn)對終端的控制，可以極大的提高經(jīng)濟效益[7]。

5.6 低碳節(jié)能

隨著5G技術的發(fā)展，人們在進行上網(wǎng)的時候會逐漸使用最新的5G技術代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有線上網(wǎng)，當5G技術完全普及之后，5G基站的也會取代傳統(tǒng)的基站，并且5G基站的能耗相對較低，從這個角度來說有效的實現(xiàn)了能源節(jié)約。

結(jié)論：

簡而言之，處于新時期發(fā)展背景下，為了能夠維護好人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境，必須要求環(huán)保部門工作人員，要做到緊跟時代發(fā)展步伐，充分革新傳統(tǒng)工作模式，借助5G技術價值下，加快智慧環(huán)保工作力度，整合高速率以及低時延等特點的5G技術，全面加快智慧環(huán)保速度的基礎上，也能夠致力于我國經(jīng)濟等方面的穩(wěn)步發(fā)展。