物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用研究

1、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用研究摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，大大推進(jìn)了環(huán) 保監(jiān)測信息化的進(jìn)程。物聯(lián)網(wǎng)作為一種相對新興的技術(shù)，是 符合社會發(fā)展的潮流的，在環(huán)境監(jiān)測中具有其它事物不可替 代的作用，應(yīng)該大力支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)的技術(shù)發(fā) 展，并加大投資力度，推動環(huán)保行業(yè)朝向高度信息化、網(wǎng)絡(luò) 化、智能化的方向邁進(jìn)。關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測；應(yīng)用分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展，大大推進(jìn)了環(huán)保監(jiān)測信息化 的進(jìn)程。物聯(lián)網(wǎng)作為一種相對新興的技術(shù)，是符合社會發(fā)展 的潮流的，在環(huán)境監(jiān)測中具有其它事物不可替代的作用，是 政府及其相關(guān)部門必須大力支持和鼓勵的，特別是在當(dāng)今環(huán) 境問題更加突出的擺在人們面前的背景下，應(yīng)

2、該大力支持物 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，并加大投資力度，推動環(huán) 保行業(yè)朝向高度信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向邁進(jìn)。1物聯(lián)網(wǎng)的概念物聯(lián)網(wǎng)(the internet of things,簡稱 iot),顧名 思義，為“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上 的發(fā)展與延伸。物聯(lián)網(wǎng)的定義早在1999年由美國麻省理工 學(xué)院的一位專家提出，定義為：通過射頻識別(rfid)、紅 外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物體與互 聯(lián)網(wǎng)相連接，進(jìn)行信息交換和通信，以實(shí)現(xiàn)對物體的智能化 識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。換言之，物聯(lián) 網(wǎng)就是通過信息傳感系統(tǒng)（如rfid、傳感器等）將各種物 體與互聯(lián)

3、網(wǎng)建立連接，從而達(dá)到智能化識別和管理的目的， 實(shí)現(xiàn)人類生產(chǎn)、生活與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，使人類生產(chǎn)、生活更高 效化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，可充分利用資源，提高勞動生產(chǎn)率。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)分為三層：感知層、網(wǎng)絡(luò)層及應(yīng)用層。感知 層指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感設(shè)備，包含rfid標(biāo)簽、攝像頭、 gps、傳感器、識讀器、終端等，作用類似于人體的表層皮 膚和五官，收集身體感受到的信號，感知層主要是感知并識 別物體、采集物理信息。網(wǎng)絡(luò)層指物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的通信信號 及網(wǎng)絡(luò)中心，包括信息處理中心、智能控制中心等，其作用 類似于人體的神經(jīng)中樞和大腦，對信息進(jìn)行傳遞、處理以及 判斷。應(yīng)用層指的是物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)用方向，相當(dāng)于人類社 會的各行各業(yè)的

4、分工，目前物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)， 通過與行業(yè)特點(diǎn)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了行業(yè)網(wǎng)絡(luò)化、智能化。2物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可應(yīng)用于監(jiān)測環(huán)境中的有毒、有害物質(zhì)的濃 度、排放速度以及排放量等，為環(huán)境監(jiān)測部門、環(huán)境管理部 門提供了動態(tài)實(shí)時信息，可做到及時發(fā)現(xiàn)污染并采取相應(yīng)措 施，使污染情況在短時間內(nèi)得到有效控制。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán) 境監(jiān)測中的應(yīng)用，前景十分廣闊。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國環(huán)保行業(yè)中已開始初步推行。1999 年，原國家環(huán)?？偩值谝淮卧谌珖_始推廣環(huán)境在線監(jiān)控系 統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)的最早探索和實(shí)踐；2008年開始在全國31個 省、自治區(qū)、直轄市，6個環(huán)保督查中心和333個地級市 部署了國控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)

5、，該系統(tǒng)是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng) 域的規(guī)模建設(shè)和行業(yè)級實(shí)踐。近年來，由國家財(cái)政投資，全 國約7000多個重點(diǎn)污染企業(yè)安裝了自動監(jiān)測設(shè)備，通過互 聯(lián)網(wǎng)建成全國重點(diǎn)污染源監(jiān)控系統(tǒng)。目前，物聯(lián)網(wǎng)已被應(yīng)用 于大氣監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、生態(tài)監(jiān)測、海洋監(jiān)測等多個方面。2. 1大氣監(jiān)測大氣常用監(jiān)測方法主要有固定在線監(jiān)測和流動監(jiān)測，其 中在線監(jiān)測因其具有同步實(shí)現(xiàn)監(jiān)測和預(yù)報的功能使其可能 成為未來大氣監(jiān)測的主要方式。固定在線監(jiān)測是在污染源排 放口處安裝固定在線監(jiān)測設(shè)備，在監(jiān)控范圍內(nèi)按網(wǎng)格形式布 置特定污染物傳感器。我國多個城市已建成環(huán)境空氣自動監(jiān) 測系統(tǒng)，對環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。以武漢為 例，近年來，武漢市在全市

6、建立了 8個監(jiān)測子站，通過各 種傳感設(shè)備對大氣環(huán)境中的二氧化硫、氮氧化合物、可吸入 顆粒物等因子進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并通過網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸?shù)?監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣自動監(jiān)測。2.2水質(zhì)監(jiān)測水質(zhì)在線監(jiān)測的種類主要有飲用水監(jiān)測和水質(zhì)污染監(jiān) 測兩種。在線監(jiān)測在在兩種監(jiān)測中的方法類似，主要是在監(jiān) 測目的地布置各種傳感器、視頻監(jiān)視等傳感設(shè)備，形成感知 層，然后經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)層將數(shù)據(jù)傳輸至應(yīng)用層，應(yīng)用層根據(jù)傳感 器的位置、數(shù)據(jù)采集時間等信息綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)組成監(jiān)測 體系，從而實(shí)現(xiàn)對于水質(zhì)、水污染源的監(jiān)測和綜合監(jiān)管。楊 宏偉等人采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了基于三層網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)的 監(jiān)測體系，在原有的中程無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和藻類

7、水華預(yù)測 預(yù)警模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了太湖藍(lán)藻預(yù)測預(yù)警平 臺，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)藻水華3天平均預(yù)測精度80%以上，并確保了 數(shù)據(jù)的時間連續(xù)性。2. 3生態(tài)監(jiān)測生態(tài)在線監(jiān)測技術(shù)主要是將監(jiān)測區(qū)域分為若干個不同 的分簇，每個分簇可根據(jù)監(jiān)測需要設(shè)定如噪聲、濕度、溫度 等不同類型的傳感器來采集、搜集各種類型的監(jiān)測數(shù)據(jù)；搜 集采集到的數(shù)據(jù)發(fā)給控制中心。該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)對環(huán)境監(jiān)測 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)膶?shí)時性和可靠性，且在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè) 置移動agent節(jié)點(diǎn)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)能耗建立實(shí)時二維定位表， 選擇最優(yōu)路徑傳輸數(shù)據(jù)，使得網(wǎng)絡(luò)整體能耗較低。2.4海洋監(jiān)測海洋監(jiān)測主要是將傳感網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)綜合運(yùn)用到海洋環(huán) 境監(jiān)測中，通過在監(jiān)測海

8、域搭建無線傳感器，利用傳感器節(jié) 點(diǎn)監(jiān)測并采集營養(yǎng)鹽、重金屬有機(jī)污染物、化學(xué)耗氧量、有 機(jī)磷農(nóng)藥等多種海洋環(huán)境參數(shù)，經(jīng)無線發(fā)射裝置實(shí)時傳輸釆 集數(shù)據(jù)，在數(shù)據(jù)接收端完成數(shù)據(jù)的接收與處理，從而構(gòu)建一 種基于物聯(lián)網(wǎng)的海洋環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)。每一個節(jié)點(diǎn)可以連 接不同的傳感器，而且傳感器安裝位置可以水下水上調(diào)整， 以適應(yīng)不同監(jiān)測點(diǎn)的要求。2.5對重金屬等污染的監(jiān)控隨著各國工業(yè)化進(jìn)程的加快，重金屬污染也更加突出的 擺在人們的面前，這種污染一般造成的影響具有持久性，不 容易被消除。對它更應(yīng)該實(shí)行實(shí)時的監(jiān)控，由物聯(lián)網(wǎng)發(fā)現(xiàn)問 題或者是造成重大污染的時候可以發(fā)出預(yù)警，相關(guān)部門與工 作人員可以在預(yù)警機(jī)制的提醒下進(jìn)行樣本

9、的采集與整理研 究，一旦發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)立即采取措施對重金屬進(jìn)行清理，并對 已經(jīng)造成的污染采取一定的補(bǔ)救措施。3存在問題及發(fā)展趨勢現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用尚存在一些問題。首先，傳感 器、云技術(shù)等存在的技術(shù)問題。傳感性的靈敏度及穩(wěn)定性導(dǎo) 致數(shù)據(jù)失實(shí)，傳感器的速率低造成信息延后等，云計(jì)算技術(shù) 也限制了物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。其次，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一化問題。目前, 物聯(lián)網(wǎng)三個基本層次感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層均有各自的標(biāo) 準(zhǔn)化組織，但三者并不統(tǒng)一，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)整體系統(tǒng)不穩(wěn)定。 再次，安全性問題，網(wǎng)絡(luò)黑客、漏洞可能會造成數(shù)據(jù)泄漏、 遺失等安全隱患。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善，其在在環(huán)境保護(hù)方面的仍 有廣闊的前景，發(fā)展方向有兩方面：橫

10、向和縱向。橫向方面, 目前物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用較為單一，物聯(lián)網(wǎng)在土壤監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、電磁監(jiān)測、化學(xué)組成、海洋生態(tài)系統(tǒng)等方 面具有廣闊的前景。縱向方面，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷完善, 其在運(yùn)用技術(shù)方面可更深層次的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、智能化，使得 物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)在各個領(lǐng)域中配備更為齊全、完善，更大化的提 高生產(chǎn)效率，為環(huán)境事業(yè)作出貢獻(xiàn)。4結(jié)論隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保 行業(yè)是信息時代不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。目前，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán) 保行業(yè)的應(yīng)用已初見成效，但仍處于起步階段。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) 在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用中仍存在標(biāo)準(zhǔn)化組織協(xié)調(diào)性、關(guān)鍵技術(shù)突 破問題、安全隱患等一些亟待解決的問題。我們應(yīng)該清醒的 認(rèn)識，任何一種技術(shù)都是一把雙刃劍，除了具有積極的價值 和意義，還必將存在著技術(shù)倫理、網(wǎng)絡(luò)權(quán)力濫用、個人隱私 保護(hù)等社會道德風(fēng)險，值得進(jìn)一步的研究和規(guī)避?？傊瑢τ谶@項(xiàng)新技術(shù)，我國應(yīng)從政府層面大力支持物 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)的技術(shù)發(fā)展，并加大投資力度，推動環(huán) 保行業(yè)朝向高度信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的方向邁進(jìn)。參考文獻(xiàn)：1 蔣燕敏.環(huán)境監(jiān)測在環(huán)境管理中的地位和作用j.儀器儀表與分析監(jiān)測，2004 (4)： 44462 楊宏偉，吳挺