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

卞金標(biāo)

（鹽城市鹽都區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站 江蘇鹽城 224000）

經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展、帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，影響著社會(huì)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，影響著人類的身體健康。目前我國(guó)一直致力于環(huán)境保護(hù)事業(yè)，強(qiáng)調(diào)既要金山銀山，又要綠水青山的經(jīng)濟(jì)發(fā)展觀點(diǎn)，相關(guān)部門還制定了一系列法律法規(guī)來(lái)有效控制環(huán)境污染問(wèn)題。但是由于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的信息化程度不高，有效控制環(huán)境污染問(wèn)題就很難實(shí)現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的的應(yīng)用，提升了環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的信息化程度，能夠提供及時(shí)的動(dòng)態(tài)信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染物，及時(shí)有效地控制環(huán)境污染問(wèn)題。

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

物聯(lián)網(wǎng)，其字面意義是物物相連的意思，是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和延伸；英文名稱是The Internetof things，簡(jiǎn)稱IOT。1999年，美國(guó)麻省理工學(xué)院的專家指出，通過(guò)射頻識(shí)別、紅外感應(yīng)器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的網(wǎng)絡(luò)[1]。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)就是將互聯(lián)網(wǎng)與物體連接起來(lái)，進(jìn)而達(dá)到智能識(shí)別和管理的目的，充分利用資源，提高生產(chǎn)效率，使人類工作網(wǎng)絡(luò)化、智能化。

物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層組成。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感設(shè)備，包括RFID標(biāo)簽、GPS、攝像頭、終端等，它們都是感知層，就好比人體的皮膚、五官，收集周圍的信號(hào)。因此感知層的主要作用是感知且識(shí)別物體，收集相關(guān)信息。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)中心以及通信信號(hào)，比如智能控制中心、信息處理中心，他們都是網(wǎng)絡(luò)層，就好比人體的大腦和神經(jīng)中樞，對(duì)感知層收集到的信息做出相關(guān)回應(yīng)。而應(yīng)用層，是指物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)用方向，就好比人類的行業(yè)分工，目前物聯(lián)網(wǎng)被廣泛應(yīng)用，環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域就是其中之一。

2 環(huán)境監(jiān)測(cè)中物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用

目前，我國(guó)正在逐步將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。在1999年，第一次在全國(guó)推行環(huán)境在線監(jiān)控系統(tǒng)，這是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的最早探索和實(shí)踐。在2008年，全國(guó)31個(gè)省、直轄市、自治區(qū)，333個(gè)地級(jí)市，6個(gè)環(huán)保督查中心，均部署了國(guó)控污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)，這是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域邁出的重要一步。最近幾年，國(guó)家財(cái)政斥巨資在7000多個(gè)重點(diǎn)污染企業(yè)安裝自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備。到目前為止，海洋監(jiān)測(cè)、大氣監(jiān)測(cè)、水體監(jiān)測(cè)以及生態(tài)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域都有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 海洋監(jiān)測(cè)

將互聯(lián)網(wǎng)和傳感網(wǎng)綜合利用，置入到海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中，在監(jiān)測(cè)海域塔之間建立無(wú)線傳感器，通過(guò)傳感器節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)且采集重金屬有機(jī)污染、有機(jī)磷農(nóng)藥、營(yíng)養(yǎng)鹽以及化學(xué)耗氧量等多項(xiàng)海洋環(huán)境參數(shù)，再經(jīng)過(guò)無(wú)線發(fā)射裝置將參數(shù)傳輸?shù)浇K端，這就是海洋監(jiān)測(cè)的基本工作原理[2]。任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都能連接不同的傳感器，同時(shí)考慮到監(jiān)測(cè)點(diǎn)的基本情況，可以將傳感器安裝在水上或者水下。

2.2 大氣監(jiān)測(cè)

通常情況下，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行大氣監(jiān)測(cè)分為兩種：流動(dòng)監(jiān)測(cè)和固定在線監(jiān)測(cè)。流動(dòng)監(jiān)測(cè)能夠同步實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)兩項(xiàng)功能，因此未來(lái)大氣監(jiān)測(cè)的主要方式將會(huì)是流動(dòng)監(jiān)測(cè)。所謂固定在線監(jiān)測(cè)，是將線監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在污染源排放口處，然后在監(jiān)控范圍內(nèi)布置傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣的全天候監(jiān)測(cè)。比如武漢市建立了8個(gè)監(jiān)測(cè)子站，通過(guò)感知層實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣中氮氧化合物、二氧化硫等氣體進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，同時(shí)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層，經(jīng)應(yīng)用層自行監(jiān)測(cè)大氣環(huán)境。

2.3 水體監(jiān)測(cè)

通常情況下，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行水體監(jiān)測(cè)分為兩種：水體污染監(jiān)測(cè)和飲用水監(jiān)測(cè)。在需要監(jiān)測(cè)的區(qū)域安裝傳感器設(shè)備，即感知層，同時(shí)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)層，然后再傳輸?shù)綉?yīng)用層，根據(jù)數(shù)據(jù)采集的時(shí)間、傳感器的位置等信息，應(yīng)用層再綜合分析數(shù)據(jù)，形成監(jiān)測(cè)體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)水體污染的監(jiān)測(cè)。比如楊宏偉等人采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立了具備感知層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，改進(jìn)了藻類水化預(yù)測(cè)預(yù)警模型，開發(fā)了太湖藍(lán)藻預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，能夠?qū)λ{(lán)藻水化的預(yù)測(cè)精度高達(dá)80%，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和連續(xù)性。

2.4 生態(tài)監(jiān)測(cè)

首先將監(jiān)測(cè)區(qū)域劃分成若干個(gè)不同的分簇，根據(jù)每個(gè)分簇的情況（濕度情況、溫度情況、噪聲情況）設(shè)定不同類型的傳感器；然后通過(guò)傳感器來(lái)收集各種類型的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；再將收集到的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給控制中心，也就是網(wǎng)絡(luò)層。運(yùn)用該技術(shù)在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)設(shè)置移動(dòng)的Agent節(jié)點(diǎn)，能夠保證環(huán)境監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集和傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性，能夠建立實(shí)時(shí)二維定位表，從而挑選出最好的數(shù)據(jù)傳輸路徑，降低網(wǎng)絡(luò)的能量消耗。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還處于起步階段，但是從目前的應(yīng)用情況來(lái)看已經(jīng)有所成效。尤其是物聯(lián)網(wǎng)是一門新興科學(xué)，加上科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還會(huì)進(jìn)一步提高，所以環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是大勢(shì)所趨，不可逆轉(zhuǎn)。我國(guó)政府應(yīng)大力支持物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的應(yīng)用，加大環(huán)境監(jiān)測(cè)的投資力度，努力提高環(huán)保行業(yè)的信息化、智能化以及網(wǎng)絡(luò)化。

[1]蒙海濤，張?bào)K，易曉娟，薛嬌嬈.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2013,（38）：10—13.

[2]馬衛(wèi).基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的環(huán)境監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)光盤軟件與應(yīng)用，2013,（3）：33—34.