淺談物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

司慈英 景夢雅

【摘要】物聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)了物物之間的通信，讓物理世界有了感知，智能化了人們的生活。本文就物理網(wǎng)的定義、技術(shù)、現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了概述，分析了物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中起的作用及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，闡述了物聯(lián)網(wǎng)將給環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域帶來更重大的變化。

【關(guān)鍵詞】物聯(lián)網(wǎng) 環(huán)境監(jiān)測 應(yīng)用

1 物聯(lián)網(wǎng)概述

1.1 物聯(lián)網(wǎng)定義

物理世界的聯(lián)網(wǎng)需求和信息世界的擴展需求促使了新技術(shù)的產(chǎn)生——物聯(lián)網(wǎng)。目前，比較流行且能夠被各方所接受的物聯(lián)網(wǎng)定義是：通過射頻識別（RFTD）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光、掃描等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與物聯(lián)網(wǎng)連接起來，進行信息交換和通信，以實現(xiàn)智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)信息生成、傳輸、處理和應(yīng)有的原則，可以將物聯(lián)網(wǎng)分為四個層次：感知識別層、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建層、管理服務(wù)層和綜合應(yīng)用層，不同層次提供各種技術(shù)，進行配置和組合來構(gòu)成完整的通信體系。

射頻識別技術(shù)（RFID）是通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，在此過程中無需人工干擾，可工作在各種惡劣環(huán)境。RFID系統(tǒng)可由閱讀器、天線和標(biāo)簽三大組件構(gòu)成，其中，RFID標(biāo)簽具有體積小且形狀多樣、環(huán)境適應(yīng)性強、可重復(fù)使用、穿透性強、數(shù)據(jù)安全等優(yōu)點。

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵所在，其利用部署在特定區(qū)域的很多傳感器節(jié)點，自動構(gòu)建了一個具有收集信息，傳輸數(shù)據(jù)并對所取得的信息、數(shù)據(jù)進行處理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

傳感器可以感知被測對象的信息，并將信息通過某種規(guī)律轉(zhuǎn)化成可用信號，物聯(lián)網(wǎng)中的無線傳感中所用的傳感器節(jié)點就是承擔(dān)了對信息的采集和處理。傳感器節(jié)點在物聯(lián)網(wǎng)中的主要由信息采集、信息傳送、信息處理和電源構(gòu)成，其節(jié)點在于去感知信息、計算數(shù)據(jù)及信息數(shù)據(jù)的通信。

網(wǎng)絡(luò)與通信技術(shù)貫穿著整個物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，是RFID、WSN和傳感技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)不可缺少的部分，可以說網(wǎng)絡(luò)和通信技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)構(gòu)思，催化著物聯(lián)網(wǎng)的進步。

智能嵌入技術(shù)融合很多技術(shù)，可以針某一行業(yè)，開發(fā)出智能化產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品的故障診斷、報警和監(jiān)控，達到管理的網(wǎng)絡(luò)化、信息化和現(xiàn)代化。

2 物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 環(huán)境監(jiān)測簡介

環(huán)境監(jiān)測（environmental monitoring ），指通過對影響環(huán)境質(zhì)量因素的代表值的測定，確定環(huán)境質(zhì)量（或污染程度）及其變化趨勢。

環(huán)境監(jiān)測的目的是為了全面、及時、客觀地掌握人類活動對的環(huán)境影響，了解環(huán)境發(fā)展的趨勢，并對環(huán)境質(zhì)量及其變化作出客觀的評價。環(huán)境監(jiān)測的對象有自然因素，人為因素，污染組分。環(huán)境監(jiān)測范圍包括化學(xué)監(jiān)測，物理監(jiān)測，生物監(jiān)測，生態(tài)監(jiān)測。

環(huán)境監(jiān)測是最早提出的、使用最廣泛的、影響最深的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一。

2.2 物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測打破了傳統(tǒng)的人工對信息數(shù)據(jù)的采取，該網(wǎng)絡(luò)具備通信功能，且由傳感器的組成的節(jié)點數(shù)量比較多，能夠獲得更多數(shù)據(jù)，實時采集、監(jiān)測、處理、和分析預(yù)測環(huán)境信息，能夠提高環(huán)境監(jiān)測效率和安全性。在空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、地質(zhì)監(jiān)測等方面發(fā)揮著重要的作用。

環(huán)境的污染，使空氣質(zhì)量日益惡化，監(jiān)測空氣中各種成分的變得尤為重要。基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)實施，可以對空氣的狀況進行實時監(jiān)測，利用不同傳感器的特性構(gòu)成的大量節(jié)點，能夠監(jiān)測空氣中氣體的含量，采集如風(fēng)向、風(fēng)速、氣體濃度等數(shù)據(jù)參數(shù)，能有效的監(jiān)測出有害氣體泄漏的狀況，大多用在工業(yè)方面，監(jiān)測和預(yù)防工業(yè)生產(chǎn)帶來的空氣污染。同樣的道理，用于生活環(huán)境中，可以對采集的信息數(shù)據(jù)進行分析，用于凈化空氣，減少空氣質(zhì)量的污染對人體的危害。在水質(zhì)監(jiān)測方面，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)具有獨特的優(yōu)勢，集成度的模塊能夠自發(fā)的組成網(wǎng)絡(luò)，借多種傳感器來測量周邊環(huán)境的熱、光、水中有害物質(zhì)含量等信號。

2.3 物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用前景

環(huán)境監(jiān)測要求檢測范圍廣、采樣點多、采樣頻率高、監(jiān)測手段多、測定靈敏度高，目前，物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測主要處于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)感知層和網(wǎng)絡(luò)層的功能，而對于綜合應(yīng)用層開發(fā)相對較少。物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測很大程度上局限于對數(shù)據(jù)的采集、傳輸、匯總，而對于采集數(shù)據(jù)的分析、挖掘、預(yù)測及相應(yīng)預(yù)防措施等深層次上開發(fā)很少。隨著物聯(lián)網(wǎng)智能技術(shù)與環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的持續(xù)融合，基于環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的決策支撐、應(yīng)急處理、災(zāi)害預(yù)警等業(yè)務(wù)類型將取代但一的信息發(fā)布，蹴而成為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測的核心應(yīng)用。智能化的環(huán)境監(jiān)測將成為物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測的應(yīng)用主流。

3 結(jié)束語

隨著全球經(jīng)濟的不斷發(fā)展，環(huán)境污染也日益嚴(yán)重，人們對環(huán)境更加關(guān)注，對環(huán)境監(jiān)測也越來越重視。環(huán)境監(jiān)測的方法也在不斷完善，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)感知識別層的重要手段，它在環(huán)境監(jiān)測中有著非常大的優(yōu)勢。

物聯(lián)網(wǎng)在空氣質(zhì)量監(jiān)測、水質(zhì)監(jiān)測、地質(zhì)監(jiān)測中起著重要作用。雖然物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測中已經(jīng)有了成功的應(yīng)用實例，但建立更大規(guī)模的無線傳感網(wǎng)系統(tǒng)，需要更多的努力。物聯(lián)網(wǎng)作為一個方興未艾的技術(shù)領(lǐng)域，也是“信息化”時代的重要發(fā)展階段，需要人們更加深入的研究。使用物聯(lián)網(wǎng)令環(huán)境監(jiān)測更加智能化，在環(huán)境檢測中起到更加有效的作用。

【參考文獻】

[1]劉永紅.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)及應(yīng)用概述[J].信息通信，2012（3）：159-160.

[2]劉云浩.物聯(lián)網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：科學(xué)出版社，2013.

[3]徐敏，孫海林.從”數(shù)字環(huán)?！钡健敝腔郗h(huán)?！盵J].環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2011，23（4）：5-7.