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

翟繼武

摘 要：社會工業(yè)化進(jìn)程的加快使得人類生產(chǎn)生活活動對于環(huán)境的影響日益加深，環(huán)境污染問題已經(jīng)成為了當(dāng)今世界關(guān)注的重點(diǎn)議題，加大對于環(huán)境污染的監(jiān)測力度可以全面控制環(huán)境污染的進(jìn)程，并為制定有效的污染防制措施提供了參考依據(jù)。科技水平的發(fā)展為環(huán)境污染監(jiān)測行業(yè)帶來了新的契機(jī)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用不僅能提高環(huán)境監(jiān)測的整體水平，還能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)系統(tǒng)的分析，輔助人們做出科學(xué)的處理決策。文章將對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)介紹，并對其在我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中發(fā)揮的作用進(jìn)行進(jìn)一步介紹，并指出了需要改進(jìn)的問題。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)層次劃分；應(yīng)用現(xiàn)狀；存在問題

1 什么是環(huán)境監(jiān)測

環(huán)境監(jiān)測工作是一項(xiàng)技術(shù)性和理論性較強(qiáng)的系統(tǒng)學(xué)科，主要運(yùn)用各種監(jiān)測手段對環(huán)境質(zhì)量指標(biāo)加以收集整理、分析，并做出科學(xué)判斷，能夠從客觀上反應(yīng)環(huán)境污染程度，并對環(huán)境未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。環(huán)境監(jiān)測的主要目的是為人們提供客觀的環(huán)境數(shù)據(jù)，幫助人們對環(huán)境污染程度做出合理判斷，以有效的制定出對環(huán)境污染問題的解決方法。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義與應(yīng)用現(xiàn)狀分析

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的含義

新興的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上演變而成，是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一項(xiàng)拓展性應(yīng)用。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了人人和人機(jī)之間的信息傳遞和交流，而物聯(lián)網(wǎng)則在此基礎(chǔ)上拓寬了用戶終端范圍，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的電子設(shè)備將物品和物品之間實(shí)行了有效連結(jié)，建立了更為廣泛的信息傳輸和交流渠道。

2.2 主要層次劃分

在實(shí)際信息傳輸過程中，物聯(lián)網(wǎng)功能的實(shí)現(xiàn)要經(jīng)過三個(gè)層次，首先是傳感器對外部信號的接收，即信息的感知層結(jié)構(gòu)，這個(gè)層次是物聯(lián)網(wǎng)的核心系統(tǒng)。其次，信息接收后要通過傳輸系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，即網(wǎng)絡(luò)層結(jié)構(gòu)，最后，對于信息的處理要通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層來實(shí)現(xiàn)，一般是指終電子端接收設(shè)備。

3 我國物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測體系的發(fā)展進(jìn)程

我國將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域最早是始于上世紀(jì)末，目前已由最初的幾個(gè)試點(diǎn)城市擴(kuò)展到遍布全國各個(gè)省份，我國政府在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測行業(yè)投入了大量的資金，并提供了政策和技術(shù)支持，在重點(diǎn)污染區(qū)域都設(shè)立的聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測的自動化。環(huán)境監(jiān)測部門可以通過物聯(lián)網(wǎng)反饋的環(huán)境污染信息，對環(huán)境污染狀況做出科學(xué)的判斷，并及時(shí)建立預(yù)警機(jī)制，能夠有效的防范環(huán)境污染規(guī)模的擴(kuò)散。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)水平正日漸成熟，已經(jīng)能夠涉及到諸如水質(zhì)，氣體等多方面環(huán)境因素的監(jiān)測范圍。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的處理層次

3.1.1 感知層。物聯(lián)網(wǎng)對于環(huán)境數(shù)據(jù)信息的收集要通過感知層作為媒介才得以發(fā)揮其功效。感知層可以形象的比喻成網(wǎng)絡(luò)的表層接收器官，主要是指一些有型的數(shù)據(jù)收集設(shè)備，如傳感器，攝像頭等，這些設(shè)備對在監(jiān)控區(qū)域內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測對象和物體所表現(xiàn)出來的各項(xiàng)數(shù)據(jù)加以有效選擇，識別和收集，保證監(jiān)控目標(biāo)信息錄入的完整性和精確性。

3.1.2 網(wǎng)絡(luò)層。信息在經(jīng)過有效的過濾和收集后，將會有網(wǎng)絡(luò)層接收并加以傳輸。網(wǎng)絡(luò)層相當(dāng)于物聯(lián)網(wǎng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，主要是指一些信息管理和處理中心，大量的環(huán)境數(shù)據(jù)信息通過網(wǎng)絡(luò)層實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，并能夠被及時(shí)有效的分析和處理。在此過程中，多種新型的傳輸技術(shù)被應(yīng)用與此，使信息處理的進(jìn)程和效率大幅提高。

3.1.3 應(yīng)用層。物聯(lián)網(wǎng)對環(huán)境監(jiān)測的效果要最終通過應(yīng)用層轉(zhuǎn)化為能夠被人類感知的實(shí)體目標(biāo)。應(yīng)用層主要包括一些數(shù)據(jù)輸出終端設(shè)備，如各種應(yīng)用平臺以及各大計(jì)算機(jī)門戶系統(tǒng)等。該層次可以對傳輸中的各項(xiàng)環(huán)境數(shù)據(jù)存在的問題進(jìn)行管理，分析和決策，對原有的環(huán)保系統(tǒng)加以整合和改進(jìn)，提出更為有效的環(huán)境污染應(yīng)對方案，并建立完善的環(huán)境預(yù)警機(jī)制。網(wǎng)絡(luò)層系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效改進(jìn)環(huán)境監(jiān)測工作中存在的問題，并做出科學(xué)合理的補(bǔ)救措施。

3.2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在實(shí)際環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用實(shí)例

不論從環(huán)境監(jiān)測信息的接收和輸出系統(tǒng)還是信息的處理過程，物聯(lián)網(wǎng)都突破了傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測作業(yè)的局限性，給環(huán)境監(jiān)測行業(yè)帶來了深入的變革。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)的全面監(jiān)測和分析，并根據(jù)需要科學(xué)的布置監(jiān)測點(diǎn)的位置，同時(shí)，能夠保持監(jiān)測的連續(xù)性，防止數(shù)據(jù)在監(jiān)測過程中中斷造成對數(shù)據(jù)整體性的破壞，而數(shù)據(jù)信息收集的準(zhǔn)確性是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的又一大優(yōu)勢。

3.2.1 水質(zhì)監(jiān)測。某市飲用水保護(hù)范圍，包括4大飲用水水源，即青草沙、陳行水庫、崇明東風(fēng)西沙、黃浦江上游。對上述4大飲用水水源保護(hù)區(qū)實(shí)行分級管理，并對其水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，建立水質(zhì)監(jiān)測信息系統(tǒng)。在原有的監(jiān)測站附近部署幾十個(gè)傳感器，監(jiān)測該水域的渾濁度、總懸移質(zhì)泥沙含量、pH等參數(shù)，并將數(shù)據(jù)匯聚至水質(zhì)監(jiān)測站的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)層采用無線與有線融合的手段，將感知層感知的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綉?yīng)用層，應(yīng)用層根據(jù)傳感器相關(guān)信息綜合分析監(jiān)測數(shù)據(jù)。感知層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層共同組成的水資源監(jiān)測體系，實(shí)現(xiàn)了對水源地水質(zhì)及水污染的監(jiān)測。

3.2.2 大氣監(jiān)測。大氣環(huán)境監(jiān)測包括空氣在線質(zhì)量監(jiān)測、大氣污染物監(jiān)測和大氣降塵監(jiān)測。空氣在線質(zhì)量監(jiān)測是針對人流相對集中的敏感區(qū)，在現(xiàn)有空氣質(zhì)量自動監(jiān)測站點(diǎn)的基礎(chǔ)上，按照網(wǎng)格化布點(diǎn)的要求增加自動監(jiān)測點(diǎn)的部署，提高對該監(jiān)測區(qū)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測，確保該區(qū)域的空氣質(zhì)量；大氣污染物監(jiān)測是在重要敏感區(qū)對易燃易爆、有毒有害氣體進(jìn)行監(jiān)測，在部署的監(jiān)測點(diǎn)一旦發(fā)現(xiàn)異常，系統(tǒng)將進(jìn)入應(yīng)急指揮程序；大氣降塵監(jiān)測是將全市降塵監(jiān)測方式由人工改成使用傳感器自動收集數(shù)據(jù)。

4 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用中存在的問題

4.1 環(huán)境傳感器功能單一環(huán)境監(jiān)測的感知層包括環(huán)境傳感器、在線監(jiān)測儀器、傳感器網(wǎng)絡(luò)等，是制約物聯(lián)網(wǎng)在該領(lǐng)域應(yīng)用的主要因素。目前，各種環(huán)境傳感器功能比較單一，可以監(jiān)測的污染物種類有限，可靠性也不高。環(huán)境監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)層主要依靠現(xiàn)有通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，而現(xiàn)有的信息通信中大量成熟先進(jìn)的技術(shù)應(yīng)用不充分，且對下一代網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等技術(shù)參與程度不高。

4.2 缺乏統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)體系相對較復(fù)雜，且涉及很多標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化是發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)首要解決的問題，是大規(guī)模部署和擴(kuò)展的重要技術(shù)，如果沒有大規(guī)模的部署就談不上物聯(lián)網(wǎng)。

4.3 技術(shù)人員結(jié)構(gòu)不合理從事環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的人員結(jié)構(gòu)不合理，急需進(jìn)行重組和優(yōu)化。對于環(huán)境監(jiān)測技術(shù)這個(gè)需要根據(jù)實(shí)際情況解決問題的工作性質(zhì)，要求從業(yè)人員必須具備較高的技術(shù)水平，并有較好的實(shí)際操作能力。而從人員機(jī)構(gòu)分析，高學(xué)歷人才如大學(xué)教授和工程師，所占比例還是相對較少，而從事該行業(yè)的人員還是普通工人居多，文化水平一般不高，這在一定程度上制約了環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展。

4.4 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的整體管理水平低

在我國的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，雖然環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)十分受到重視，但在實(shí)際的管理過程中，由于體制等諸多因素的束縛，整體管理水平較低，且面臨著安全和隱私的重大挑戰(zhàn)。

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