論環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

陽奇

（廣東省深圳市坪山新區(qū)環(huán)境監(jiān)測站 廣東深圳 518118）

目前常用的環(huán)境監(jiān)測方法往往使用人工采樣的方式，這種監(jiān)控方法無法進行長期的遠程實時監(jiān)控，且由于依靠人力，使得勞動強度大，不適合信息化管理的要求。而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，為克服傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測方法的缺陷，降低監(jiān)測成本，實現(xiàn)對復(fù)雜、多樣的環(huán)境進行自動實時監(jiān)測提供了可行的思路和方案。我國在上世紀90年代末開始推廣的污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)就是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的在我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域最早探索和應(yīng)用，具有重大的突破與創(chuàng)新意義，也開啟了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的研究應(yīng)用時代。目前，全國已建成國家、省、地級市三級300多個各級污染源監(jiān)控中心，對占全國主要污染物工業(yè)排放負荷65%的近萬家工業(yè)污染源和近700家城市污水處理廠安裝污染源自動監(jiān)控設(shè)備，并與環(huán)保部門聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、異常報警和信息傳輸，形成統(tǒng)一的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對促進中國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展具有深遠的意義。環(huán)境監(jiān)測方式的物聯(lián)網(wǎng)化也必然成為其發(fā)展趨勢。

1 物聯(lián)網(wǎng)（IOT)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備與技術(shù)，如傳感器、射頻識別技術(shù)、全球定位系統(tǒng)、紅外感應(yīng)器、激光掃描器、氣體感應(yīng)器等，實時監(jiān)測任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，形成一個巨大網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理[1]。

2 物聯(lián)網(wǎng)的組織架構(gòu)

環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)主要由感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層三大部分組成。其中感知層通過傳感器、智能卡、電子標簽、識別碼、攝像頭等感知設(shè)備實現(xiàn)環(huán)境因子的識別、監(jiān)測分析等信息的捕獲、采集，以達到智能感知的目的；網(wǎng)絡(luò)層利用無線網(wǎng)、移動網(wǎng)、固定網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)感知層所采集信息的傳輸；應(yīng)用層主要包括環(huán)境監(jiān)測中的特定應(yīng)用服務(wù)以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)間接口和能力調(diào)用功能的中間件，用于完成信息的分析處理和決策，以實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測信息的識別、感知、分析和預(yù)測，發(fā)揮智能作用。

3 環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

目前，全球物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用研究還處于初級階段，但已具備了較好的基礎(chǔ)。例如，美國研發(fā)用于實時監(jiān)測城市環(huán)境污染數(shù)據(jù)“CitySense”監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測大鴨島海鳥棲息情況的生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)；澳大利亞用于監(jiān)測蟾蜍分布和棲息情況的生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)等[2]。

從上世紀90年代末，我國就開展了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測方面的有益探索和實踐，經(jīng)過十多年的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中得到初步應(yīng)用。聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用范圍也由最初的污染源監(jiān)測領(lǐng)域擴展到環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、海洋監(jiān)測、噪聲監(jiān)測、濕地環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。

例如，孔祥洪、郭陽雪等[3]利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究出適用于淺海海洋環(huán)境的監(jiān)測系統(tǒng)，使相關(guān)監(jiān)測部門或用戶能夠及時掌握海洋環(huán)境信息的變化情況，并可根據(jù)相關(guān)信息實施相應(yīng)的布控和措施。韓坤[4]利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，開發(fā)的一套城市環(huán)境噪聲監(jiān)控系統(tǒng)，能節(jié)省大量人力和物力同時得到非常精確細致的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。研究出基于多傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，該技術(shù)可以根據(jù)監(jiān)測需求在不同類型的采集數(shù)據(jù)之間進行切換控制，具有節(jié)能、高效和易于管理的特點。2011年江蘇無錫針對太湖藍藻問題，充分利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對太湖水環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測，感知節(jié)點的傳感器裝有360度攝像頭、6個精密探頭、集成光學(xué)感知芯片、對應(yīng)6種水質(zhì)指標，可以立體呈現(xiàn)出水體情況，結(jié)合陸上屏控及環(huán)境衛(wèi)星遙感，形成太湖水域“三位一體”監(jiān)測體系。2012年重慶市利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立環(huán)境質(zhì)量物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實時監(jiān)控三峽庫區(qū)的面源污染狀況，并把不斷改變的現(xiàn)狀因素傳輸?shù)较到y(tǒng)，大大提高了環(huán)境監(jiān)測和管理的效率，為環(huán)境管理決策提供了及時有效的數(shù)據(jù)。還有我國已投入使用的可可西里濕地監(jiān)測系統(tǒng)、三峽工程生態(tài)與環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等都是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國環(huán)境監(jiān)測中的典型應(yīng)用和實踐。

2012年我國《物聯(lián)網(wǎng)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出智能環(huán)保是“十二五”期間中國物聯(lián)網(wǎng)重點發(fā)展的九大應(yīng)用之一，物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用將進人一輪新的發(fā)展高潮，對促進我國環(huán)保事業(yè)的發(fā)展具有重要而且深遠的意義。

4 結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測方式的物聯(lián)網(wǎng)化是當今環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展潮流，相比于傳統(tǒng)壞境監(jiān)測方式的局限性，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測實現(xiàn)了對環(huán)境因子的遠距離、實時、快速、精確監(jiān)測，監(jiān)測工作效率及水平得到很大提高。環(huán)境監(jiān)管部門也可以隨時監(jiān)測及掌握環(huán)境質(zhì)量狀況及企業(yè)排污情況，變事后監(jiān)管為事前預(yù)防，由粗放式監(jiān)管轉(zhuǎn)向精細化監(jiān)管。然而目前成熟的環(huán)境類傳感器的種類還較少，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的制約，因此需盡快開發(fā)出更多的傳感器，使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮出更大的作用。

[1]中國環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用白皮書（2011年）[R].賽迪顧問有限公司，2011.

[2]王曉東，李妍，孟金等.物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護工作中的應(yīng)用及研究進[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2012，6：75-76.

[3]孔祥洪，郭陽雪等.基于物聯(lián)網(wǎng)的近海環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的研究與設(shè)計[J].微型機與應(yīng)用，2012，31(12)：30-33.

[4]韓坤.基于物聯(lián)網(wǎng)的城市環(huán)境噪聲監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].商場現(xiàn)代化 2011，1：17-18.