基于物聯(lián)網(wǎng)的洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方法研究

羅桂蘭，鄧壽容，張 梅，顏志武，包 艷

（大理學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，云南大理 671003）

基于物聯(lián)網(wǎng)的洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方法研究

羅桂蘭，鄧壽容，張 梅，顏志武，包 艷

（大理學(xué)院數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)學(xué)院，云南大理 671003）

面對目前洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測缺乏智能實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測與控制的現(xiàn)狀，針對地面監(jiān)測技術(shù)定位了洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測對象、監(jiān)測類型和監(jiān)測指標(biāo)等監(jiān)測目標(biāo)，提出了一種洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方法和一類洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案。該方法利用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、3G以及位置服務(wù)等新技術(shù)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)感知與處理方式、數(shù)據(jù)計(jì)算模式和數(shù)據(jù)傳輸與定位方式，架構(gòu)了節(jié)點(diǎn)功能模塊、硬件和軟件系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M與功能測試分析，結(jié)果表明該方法為洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)提供了技術(shù)支持與解決方案。

物聯(lián)網(wǎng)；洱海；環(huán)境監(jiān)測；實(shí)時(shí)監(jiān)控；云計(jì)算

千百年來，洱海承擔(dān)著云南大理的灌溉、供水、旅游、發(fā)電、航運(yùn)、養(yǎng)殖及調(diào)節(jié)氣候等重要功能，是云南大理人的“衣食父母”。然而伴隨著大理經(jīng)濟(jì)文化及旅游業(yè)的快速發(fā)展，由于生活、農(nóng)業(yè)、工業(yè)、旅游等污染源排放，洱海先后于1996年9月和2003年7月兩次大面積暴發(fā)藍(lán)藻，水質(zhì)急劇惡化〔1〕，進(jìn)而導(dǎo)致洱海生態(tài)環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。近年來，洱海生態(tài)環(huán)境保護(hù)與治理已成為國家和當(dāng)?shù)卣P(guān)注的焦點(diǎn)。

目前大理州政府采取了各項(xiàng)措施和行動：“雙取消”政策、退耕還林還湖、退塘還湖、退房還濕地的“三退三還”政策〔2〕；加強(qiáng)全方位的宣傳，依據(jù)《洱海管理?xiàng)l例》真正做到“誰污染，誰負(fù)責(zé)”、“誰污染，誰治理”〔3〕。然而這些措施僅僅起到一定的約束效果，對于洱海污染現(xiàn)狀的了解，必須依靠與時(shí)俱進(jìn)的監(jiān)控手段。但是目前，洱海監(jiān)測大多采用傳統(tǒng)人工監(jiān)測方式，手工記錄、肉眼觀察或是簡單儀器數(shù)據(jù)采樣。由于采樣設(shè)備簡單，花費(fèi)相對較小，使得采樣區(qū)域有限，所得數(shù)據(jù)精確度降低，所需監(jiān)測人員增多，工作難度大，很難進(jìn)行全面、正確、動態(tài)的大規(guī)模數(shù)據(jù)分析和處理?？梢?，目前關(guān)于洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)控方法和技術(shù)仍處于落后狀況。

針對傳統(tǒng)人工監(jiān)測方式的局限，本文借助物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、嵌入式和移動通信等現(xiàn)代信息技術(shù)設(shè)計(jì)一類生態(tài)環(huán)境實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)能夠?qū)Χ^(qū)域的水質(zhì)、溫度、濕度、光電、紅外、煙霧等環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和分析，并通過GPRS將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，監(jiān)控中心對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，再將其傳輸?shù)奖O(jiān)控平臺上進(jìn)行顯示，從而達(dá)到對洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)控的目的。

1 洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測目標(biāo)定位

1.1 監(jiān)測內(nèi)容生態(tài)環(huán)境監(jiān)測主要側(cè)重于宏觀的、大區(qū)域的生態(tài)破壞問題，它能夠反映出人類活動對所處生態(tài)環(huán)境的綜合影響全貌〔4〕。關(guān)于洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測內(nèi)容主要設(shè)定為對于人類生存和發(fā)展具有直接和間接影響的自然條件的所有生態(tài)因子，如水質(zhì)狀況、土壤含量、空氣質(zhì)量、光照條件等生態(tài)環(huán)境評價(jià)指標(biāo)體系中所應(yīng)涵蓋的內(nèi)容。

1.2 監(jiān)測對象生態(tài)環(huán)境監(jiān)測對象主要包括環(huán)境要素變化的指標(biāo)和生物資源變化的指標(biāo)，同時(shí)還包括人類活動變化的指標(biāo)〔5〕。洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測對象主要設(shè)定以洱海的水質(zhì)、濕地、氣象、生物等為主。

1.3 監(jiān)測類型根據(jù)空間尺度生態(tài)監(jiān)測類型劃分為兩大類〔6〕：一類宏觀生態(tài)監(jiān)測，主要利用遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和生態(tài)制圖技術(shù)等進(jìn)行監(jiān)測；另一類微觀生態(tài)監(jiān)測，以大量的生態(tài)監(jiān)測站為工作基礎(chǔ)，用物理、化學(xué)或生物學(xué)的方法對生態(tài)系統(tǒng)各個(gè)分組提取屬性信息。本文結(jié)合宏觀和微觀監(jiān)測，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過設(shè)計(jì)基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，再借助于基于位置服務(wù)（Location Based Service，LBS）和第三代移動通信（3rd-generation，3G）技術(shù)開發(fā)定位動態(tài)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對洱海生態(tài)環(huán)境微觀監(jiān)測與宏觀監(jiān)測相結(jié)合，并實(shí)現(xiàn)洱海生態(tài)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)微觀數(shù)據(jù)處理與分析。

1.4 監(jiān)測指標(biāo)海洋生態(tài)系統(tǒng)監(jiān)測指標(biāo)體系由水質(zhì)、水文氣象、底質(zhì)、浮游植物、浮游動物、底棲生物、微生物、地質(zhì)和人類活動等要素構(gòu)成〔6〕。本文一方面考慮影響洱海水質(zhì)變化的溫度，溶氧量，pH值和渾濁度、ORP、葉綠素a、藍(lán)綠藻、氯離子、環(huán)境光等監(jiān)測指標(biāo)。另一方面考慮洱海水面以上的外界環(huán)境因素，主要包括溫度、濕度、光電、紅外、煙霧等監(jiān)測指標(biāo)。這些指標(biāo)的變化將導(dǎo)致洱海生態(tài)環(huán)境的演化，其監(jiān)測必要性如下：

1）溫度：可評價(jià)洱海地區(qū)熱量條件，通過了解洱海上空氣溫、地表水溫的變化程度，為合理利用氣候資源、水資源提供依據(jù)。

2）濕度：表示大氣干燥程度的物理量，監(jiān)測洱海濕度，對于分析洱海氣候產(chǎn)生和變化起著決定性作用。

3）光電：可用于檢測直接引起光量變化的非電量，如光強(qiáng)、光照度、輻射測溫、氣體成分分析等。通過光電監(jiān)測可以明確洱海當(dāng)?shù)責(zé)焿m排放量，以減少煙塵污染。

4）紅外：紅外輻射通過地球大氣層時(shí)，由于各種氣體及溶膠粒的散射和吸收，將使得紅外源發(fā)出的紅外輻射發(fā)生衰減。因此可測得洱海上空紅外輻射程度，判定是否對洱海水質(zhì)和周圍人們生活造成影響。

5）煙霧：工業(yè)污染源是導(dǎo)致洱海污染加重的原因之一，煙霧監(jiān)測可推測出工業(yè)排放的固體粉塵、碳?xì)浠衔锖偷趸锏群俊?/p>

6）pH值：土壤pH值表明土壤的酸堿程度（pH值在5～6.5時(shí)土壤呈酸性或強(qiáng)酸性，在7.5～8.5時(shí)土壤呈堿性或強(qiáng)堿性）；降水pH值可評價(jià)水質(zhì)（pH值小于7表示水呈酸性，pH值大于7表示水呈堿性）。通過pH值監(jiān)測可了解洱海土壤及水質(zhì)的變化狀況。

2 洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方法設(shè)計(jì)

2.1 數(shù)據(jù)感知與處理方式物聯(lián)網(wǎng)是將各種設(shè)備通過植入的傳感器或是其他感應(yīng)設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)的互聯(lián)網(wǎng)〔7〕。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測模型主要由四部分組成：數(shù)據(jù)采集傳感器節(jié)點(diǎn)、簇頭節(jié)點(diǎn)、移動代理Agent節(jié)點(diǎn)和控制中心。傳感器節(jié)點(diǎn)包括各種水質(zhì)、空氣質(zhì)量、光照強(qiáng)度、溫度、濕度等傳感器組成。在監(jiān)測過程中，這些傳感器主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)感知。在所有傳感器上安裝無線短距離通信數(shù)據(jù)傳輸功能模塊，對傳感器節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)發(fā)送給可以檢測到的簇頭節(jié)點(diǎn)或移動Agent節(jié)點(diǎn)，再由節(jié)點(diǎn)將收集到的數(shù)據(jù)匯聚后轉(zhuǎn)發(fā)至控制中心，使數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地通知給監(jiān)控程序。

2.2 數(shù)據(jù)計(jì)算模式本文將云計(jì)算作為計(jì)算技術(shù)模式〔8〕，云計(jì)算通過高速互聯(lián)網(wǎng)的專線傳輸能力，將數(shù)據(jù)處理過程從個(gè)人計(jì)算機(jī)或服務(wù)器轉(zhuǎn)移到互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群中。這樣可以構(gòu)建在不同的基礎(chǔ)平臺之上，從而有效兼容各種不同種類的硬件和軟件基礎(chǔ)資源，可以采購不同廠商的軟硬件，在有效利用老資源的同時(shí)，也保證了新老資源的平滑過渡，而且還可以支持資源動態(tài)伸縮和流轉(zhuǎn)。在云計(jì)算平臺上，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)不同類型的計(jì)算任務(wù)，同時(shí)支持海量生態(tài)環(huán)境信息處理、傳輸和分析。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸與定位方式近幾年來3S（地理信息GIS、遙感RS和全球衛(wèi)星定位GPS）技術(shù)成為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測工作者們的研究重點(diǎn)，是宏觀監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的趨勢〔9〕。在物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的基礎(chǔ)上，本文將三種獨(dú)立技術(shù)中的有關(guān)部分有機(jī)集成起來，構(gòu)成一個(gè)強(qiáng)大的技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)對各種空間信息和環(huán)境信息的快速、準(zhǔn)確、可靠的收集、處理與更新，能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，對任何區(qū)域和空間的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、分析和評價(jià)。另外，本文利用LBS快速精確的節(jié)點(diǎn)定位功能和后臺強(qiáng)大的地理空間信息數(shù)據(jù)庫支持，將使得監(jiān)測節(jié)點(diǎn)也具有運(yùn)動性、便攜性和即時(shí)性等特性。LBS技術(shù)借助互聯(lián)網(wǎng)和無線網(wǎng)絡(luò)，在固定用戶和移動用戶之間，能夠完成定位和服務(wù)兩大功能〔10〕。所以，一個(gè)完整的LBS業(yè)務(wù)流程分為業(yè)務(wù)請求、定位過程、業(yè)務(wù)推送三部分。通過GPS全球定位系統(tǒng)提供的位置服務(wù)功能得到當(dāng)前活動節(jié)點(diǎn)的經(jīng)緯度信息，用戶通過短信方式發(fā)出位置服務(wù)請求。然后用戶通過ASP.NET的WEB方式調(diào)用谷歌地圖進(jìn)行位置的實(shí)時(shí)跟蹤。LBS系統(tǒng)接收到此請求后，從LBS平臺獲取用戶位置信息，并將相應(yīng)的信息返回給申請用戶，以便能夠快速的對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行定位。

3 洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.1 節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)由于各監(jiān)測技術(shù)在洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中占據(jù)著不同的重要地位，洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)分模塊實(shí)現(xiàn)各種功能。該節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)部署。見圖1。

圖1 節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)物理結(jié)構(gòu)

終端節(jié)點(diǎn)：主要是發(fā)送采集的數(shù)據(jù)，位于該系統(tǒng)的最底層。終端節(jié)點(diǎn)外接若干傳感器模塊，終端節(jié)點(diǎn)與傳感器通過ZigBee協(xié)議實(shí)現(xiàn)通信。

協(xié)調(diào)器：具有路由功能，是連接終端節(jié)點(diǎn)和控制中心的橋梁，接收從終端節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)兩者之間的數(shù)據(jù)存儲和轉(zhuǎn)發(fā)。

控制中心：節(jié)點(diǎn)的核心，實(shí)現(xiàn)所有接收到的數(shù)據(jù)的處理和控制信息的傳輸。

GPRS模塊：提供數(shù)據(jù)的傳遞，同時(shí)還可以進(jìn)行語音報(bào)警功能和短信收發(fā)數(shù)據(jù)信息。

云主機(jī)：具有強(qiáng)大的計(jì)算能力，控制中心通過GPRS模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送給云主機(jī)，云主機(jī)將處理和分析后的數(shù)據(jù)結(jié)果又返回到控制中心進(jìn)行顯示和決策。

接收終端：可以是帶GPS功能的智能手機(jī)或嵌入在節(jié)點(diǎn)的GPS模塊，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)定位監(jiān)控，并且能夠?qū)崟r(shí)地監(jiān)測當(dāng)前數(shù)據(jù)的變化，從而方便快捷地查詢當(dāng)前活動區(qū)域所在經(jīng)緯度信息，從中分析監(jiān)測點(diǎn)的狀態(tài)。

3.2 節(jié)點(diǎn)功能模塊設(shè)計(jì)洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)包括五大功能模塊。見圖2。

圖2 節(jié)點(diǎn)功能模塊

數(shù)據(jù)采集模塊：該模塊具有對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的功能，并且能夠保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。

數(shù)據(jù)傳輸模塊：包括軟件的數(shù)據(jù)接收模塊和硬件的GPRS數(shù)據(jù)發(fā)送模塊。該模塊主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和終端平臺的接收，軟件接收模塊能夠運(yùn)行在不同平臺上。

數(shù)據(jù)處理模塊：該模塊能夠?qū)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)，使數(shù)據(jù)能夠在不同平臺上進(jìn)行顯示。

節(jié)點(diǎn)定位模塊：主要由GPS定位系統(tǒng)組成。通過數(shù)據(jù)傳輸模塊傳輸GPS定位得到的經(jīng)緯度信息，通過WEB方式調(diào)用谷歌地圖的API顯示出當(dāng)前活動節(jié)點(diǎn)的位置。

數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊：實(shí)現(xiàn)對采集數(shù)據(jù)的分析、顯示和決策，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)更新數(shù)據(jù)并顯示出來，監(jiān)控方式分為位置、視頻和數(shù)字等方式。

3.3 節(jié)點(diǎn)硬件架構(gòu)目前用于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的方法主要為地面現(xiàn)場調(diào)查、低空的航空照片判讀和外層空間的衛(wèi)星資料解析。三種方法彼此互補(bǔ)，缺一不可〔11〕。地面現(xiàn)場調(diào)查本文采用設(shè)備智能化處理，監(jiān)測儀器設(shè)備的選用和設(shè)計(jì)便成為生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的關(guān)鍵內(nèi)容。為了實(shí)現(xiàn)洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測，節(jié)點(diǎn)控制中心選用物聯(lián)網(wǎng)嵌入式教學(xué)科研平臺（UP-CUP IOT-6410-II），節(jié)點(diǎn)中央控制器核心芯片選用基于ARM11的64位S3C6410X微處理器，再外接若干環(huán)境傳感器模塊，從而構(gòu)成整個(gè)節(jié)點(diǎn)硬件部件。節(jié)點(diǎn)硬件架構(gòu)，見圖3。

圖3 節(jié)點(diǎn)硬件架構(gòu)

4 實(shí)驗(yàn)?zāi)M與分析

4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境設(shè)置實(shí)驗(yàn)?zāi)M環(huán)境主要需要配置節(jié)點(diǎn)端和服務(wù)器端編譯的運(yùn)行環(huán)境。所需配置環(huán)境主要包括：

1）節(jié)點(diǎn)端

①交叉編譯環(huán)境：使Linux和ARM11能夠交叉編譯運(yùn)行。

②Qt編程環(huán)境：主要是在Linux中配置Qt編程環(huán)境使Qt程序能夠在節(jié)點(diǎn)終端中運(yùn)行，并顯示運(yùn)行結(jié)果。

③Linux編程環(huán)境：提供一個(gè)Linux平臺，能夠讓程序和ARM平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。

2）云服務(wù)器端

①NET平臺：運(yùn)行服務(wù)器軟件所需要的環(huán)境。

②VS2010軟件：用于C#語言的編輯、編譯和運(yùn)行環(huán)境。

③SQL SERVER數(shù)據(jù)庫軟件：是一種關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件，主要用于存儲數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)的調(diào)用。

④JAVA編程環(huán)境JDK：配置JAVA的運(yùn)行環(huán)境。

⑤ECLIPSE軟件：提供JAVA語言的編輯、編譯和運(yùn)行環(huán)境。

4.2 功能實(shí)現(xiàn)與測試為了更好地實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測，有了硬件平臺的支撐，必然離不開軟件系統(tǒng)的配合。因而，本文基于.NET平臺開發(fā)了一個(gè)遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要分為六大功能：數(shù)據(jù)監(jiān)控、信息查詢、監(jiān)測點(diǎn)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測、用戶管理和視頻監(jiān)控。監(jiān)控系統(tǒng)界面，見圖4。

圖4 遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)主界面

其中，數(shù)據(jù)監(jiān)控主要是對當(dāng)前監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測；信息查詢能夠?qū)v史信息和當(dāng)前監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢；監(jiān)測點(diǎn)管理是對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，包括對監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的信息查詢、添加、修改、刪除等功能；實(shí)時(shí)監(jiān)測是對當(dāng)前節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并通過GPRS模塊發(fā)送當(dāng)前節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)信息，包括當(dāng)前節(jié)點(diǎn)數(shù)值和當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的定位信息；用戶管理能夠?qū)Φ卿浻脩暨M(jìn)行管理，包括用戶權(quán)限管理和用戶信息管理；視頻監(jiān)控主要是對遠(yuǎn)程環(huán)境進(jìn)行視頻監(jiān)控，并且能夠支持視頻的回放和歷史記錄查詢。

系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)。見圖5。

圖5 系統(tǒng)監(jiān)測狀態(tài)圖

4.3 實(shí)驗(yàn)?zāi)M結(jié)果分析數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊監(jiān)測結(jié)果。見圖6-7。

圖6 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊監(jiān)測結(jié)果（正常狀態(tài)）

圖7 數(shù)據(jù)監(jiān)控模塊監(jiān)測結(jié)果（警告狀態(tài)）

通過圖6和圖7在某時(shí)刻的正常節(jié)點(diǎn)數(shù)值和警告節(jié)點(diǎn)數(shù)值對比分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)值超過設(shè)定的閥值時(shí)就會產(chǎn)生警報(bào)，并且能夠及時(shí)的顯示到服務(wù)器端。

實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊能夠?qū)崟r(shí)顯示各個(gè)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)分布拓?fù)鋱D，見圖8。還能夠?qū)崟r(shí)顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)動態(tài)變化情況并繪制出統(tǒng)計(jì)時(shí)間序列曲線，見圖9，進(jìn)而分析出數(shù)據(jù)的走勢，并提供一定的預(yù)測功能。柱狀統(tǒng)計(jì)主要是對當(dāng)前數(shù)據(jù)庫中的數(shù)值狀態(tài)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包括正常情況和警告狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)。見圖10。

圖8 實(shí)時(shí)監(jiān)測模塊節(jié)點(diǎn)分布

圖9 時(shí)間序列統(tǒng)計(jì)分析

圖10 柱狀統(tǒng)計(jì)分析

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可將監(jiān)測區(qū)域分為若干個(gè)不同的節(jié)點(diǎn)區(qū)域，每個(gè)節(jié)點(diǎn)區(qū)域利用不同的傳感器采集、收集各種類型的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，且可根據(jù)監(jiān)測需要設(shè)定不同類型的傳感器。在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)設(shè)置移動Agent節(jié)點(diǎn)，將采集到的所有數(shù)據(jù)最終轉(zhuǎn)發(fā)給控制中心。在實(shí)施過程中也具有良好的可行性，為監(jiān)測提供了方便。

5 結(jié)束語

未來生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的趨勢是3S技術(shù)和地面監(jiān)測技術(shù)相結(jié)合。面對傳統(tǒng)地面生態(tài)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)部署和維護(hù)成本高，難于管理和自適應(yīng)采集各種類型生態(tài)數(shù)據(jù)信息和實(shí)時(shí)可靠地傳輸環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，本文以云計(jì)算為計(jì)算模式，采用物聯(lián)網(wǎng)智能感知與處理方式，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)和LBS的數(shù)據(jù)傳輸與定位方式，提出了一種新型的洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測方法，設(shè)計(jì)的監(jiān)測節(jié)點(diǎn)將為洱海生態(tài)環(huán)境監(jiān)測奠定良好的技術(shù)支持，并提供數(shù)據(jù)采集、處理和分析基礎(chǔ)，從而為洱海生態(tài)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)宏觀規(guī)律研究提供數(shù)據(jù)樣本，為洱海生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供解決方案。

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Research on Ecological Environment Monitoring Methods of Erhai Lake based on Internet of Things

LUO Guilan,DENG Shourong,ZHANG Mei,YAN Zhiwu,BAO Yan
（College of Mathematics and Computer,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

In response to the present situation of ecological environment monitoring lacked of intelligent real-time dynamic monitoring and control in Erhai lake,according to the ground monitoring technology,the monitoring content,monitoring object,type of monitoring and monitoring indicators and other monitoring goals of ecological environment monitoring of Erhai lake are positioned.A ecological environmental monitoring of methods and node design scheme of Erhai lake is proposed.Using the Internet of things,cloud computing,3G and location services and other new technology,data sensing and processing mode,computing and data transmission,positioning method, the node function module,the hardware and software system is designed in this paper.Through the analysis of the experimental simulation and function test,the results show that the method provides a technique for ecological environment monitoring and protection of Erhai support and solution.

internet of things；Erhai lake；environmental monitor；real-time monitoring；cloud computing

TP312

A

1672-2345（2013）04-0023-06

大理學(xué)院博士啟動基金資助項(xiàng)目（KYBS201015）；云南省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃基金資助項(xiàng)目（2012S-CXCY-6）

2012-12-27

2013-02-28

羅桂蘭，副教授，博士，主要從事嵌入式物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研究.

（責(zé)任編輯 袁 霞）

10.3969/j.issn.1672-2345.2013.04.007