基于新形勢下物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測中的應用探討

周 偉，趙敏娟

（楊凌職業(yè)技術學院 生態(tài)與環(huán)境保護分院，陜西 楊凌 712100）

基于新形勢下物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測中的應用探討

周 偉，趙敏娟

（楊凌職業(yè)技術學院 生態(tài)與環(huán)境保護分院，陜西 楊凌 712100）

環(huán)境監(jiān)測是對環(huán)境質量及環(huán)境執(zhí)法的一個評判標準，隨著時代的變化，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測對于現代環(huán)境監(jiān)控要求已經不能滿足現階段需求，其監(jiān)控內容逐漸擴展到環(huán)境污染和環(huán)境保護等方面。物聯(lián)網技術的發(fā)展為環(huán)境監(jiān)測提供了堅實基礎。通過對物聯(lián)網技術和環(huán)境監(jiān)測進行簡單介紹，提出了物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中存在的一些現象和問題，應用舉例分析對于物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的發(fā)展方向，為后期該項技術更好的應用于環(huán)境監(jiān)測提供參考。

物聯(lián)網；環(huán)境監(jiān)測；可持續(xù)發(fā)展

0　 引言

隨著我國工業(yè)化的大力發(fā)展，三廢問題的排放問題逐漸變得越來越嚴重。在當前形式下，我國工業(yè)化產生的三廢問題而造成的環(huán)境污染已越來越嚴重，部分區(qū)域已成為制約地方經濟發(fā)展的主要因素，可以說，環(huán)境保護在我國經濟發(fā)展中占據著重要位置。環(huán)境問題已成為國家關注的重點，也是影響我國可持續(xù)經濟發(fā)展戰(zhàn)略的重要因素。因此，加強環(huán)境監(jiān)測可有效監(jiān)督生產企業(yè)按照相關規(guī)定及要求實施三廢排放，在一定程度上可降低環(huán)境污染。近年來，環(huán)境監(jiān)測備受業(yè)內人士關注，我國在環(huán)境保護與檢測方面取得了較大的進步，為實現對環(huán)境的治理提供了有效參考。物聯(lián)網作為當前時代產生的新型技術，是目前信息時代的重要產物，基于物聯(lián)網實現對環(huán)境實現動態(tài)檢測已成為未來發(fā)展趨勢，在多個領域已經有了廣泛的應用。研究物聯(lián)網在環(huán)境保護與監(jiān)測方面的應用、存在問題及解決對策、未來發(fā)展趨勢，具有重要意義。

1　 關于環(huán)境監(jiān)測的綜合分析

1.1環(huán)境監(jiān)測基本情況分析

環(huán)境監(jiān)測是指通過對可能影響人類和環(huán)境質量的各種物質進行含量、排放量的檢測，及時定期跟蹤指標質量變化，以確定其污染程度，為環(huán)境保護與治理提供基礎與保證?？梢哉f環(huán)境監(jiān)測是開展一切環(huán)境工作的基礎，也是對環(huán)境問題進行綜合評價的基礎，可見，環(huán)境監(jiān)測的重要性。一般情況下，環(huán)境監(jiān)測工作主要包括背景調查、方案確定、現場采樣、實驗分析及數據收集與分析等過程；其主要采用的技術手段有物理手段，如對于聲、光的監(jiān)測；化學手段，如通過各種化學分析方法確認環(huán)境危害；同時還包括生物手段等，測試過程應根據現場實際情況確定最佳、最準確的監(jiān)測方法。

1.2關于環(huán)境監(jiān)測目的說明

加強環(huán)境監(jiān)測是進行環(huán)境治理的前提，進行環(huán)境監(jiān)測的目的主要是準確、及時、全面掌握當地環(huán)境質量現狀及發(fā)展趨勢，為實現當地環(huán)境問題的管理、污染源控制及規(guī)劃提供依據。其主要內容包含以下幾點：一是根據當前國家指定的環(huán)境質量標準對當地環(huán)境質量進行綜合評價；二是可根據污染分布情況，尋找污染源，為實現對環(huán)境的監(jiān)督管理及污染控制提供支持［1］；三是及時收集環(huán)境數據，積累監(jiān)測資料，為對當地進行環(huán)境問題的研究及目標管理提供數據支撐；四是通過環(huán)境監(jiān)測這一有效手段，促使工礦企業(yè)遵守國家相關法律，為人類健康及環(huán)境和諧創(chuàng)造良好條件。

2　關于物聯(lián)網若干問題的討論

2.1基于物聯(lián)網概念的綜合分析

物聯(lián)網是基于計算機計算的一種信息產物，目前基于其定義沒有明確的規(guī)定。總體來講，物聯(lián)網是通過各種信息傳感設備及系統(tǒng)、條碼與二維碼、全球定位系統(tǒng)等，按約定通信協(xié)議將物與物、人與物、人與人連接起來，并通過互聯(lián)網進行信息交換，以實現智能化識別、定位的一種信息網絡。這個定義的核心是，物聯(lián)網的主要特征是每一個物件都可以尋址，每一個物件都可以控制，每一個物件都可以通信。

圖1　基于物聯(lián)網的基本結構圖

2.2物聯(lián)網基本架構組成及說明

通常來講，物聯(lián)網架構主要包括3個層次，感知層、網絡層及應用層；感知層主要負責采集物與物之間的信息，網絡層主要互聯(lián)網絡，而應用層主要指利用手機等各網絡終端負責提供感知信息的應用服務［2］?；诟兄獙?，其關鍵技術在于二維碼、識讀器傳感網絡等，其急需解決的問題在于降低能耗，朝高靈敏度方向發(fā)展。網絡層是網聯(lián)網的中樞神經，主要負責信息傳遞的作用，而隨著網聯(lián)網發(fā)展速度的逐漸加快，應用范圍的逐漸擴大，使得通訊網絡也變得越來越復雜，基于此，網絡層在物聯(lián)網中充當著傳輸作用，其意義重大。而應用層主要負責信息處理及應用，為客戶提供特定的服務。

3　基于新形勢下物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測中的應用分析

3.1物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的作用分析

基于我國經濟及科學技術的基本情況，之前我國環(huán)保相關部門對環(huán)境監(jiān)測由于受到技術、設備等設施的限制，對于環(huán)境監(jiān)測只能涉及表面，大量環(huán)境監(jiān)測信息不能被有效記錄。如傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測技術及方法只能對我國重點山川、河流等截面的一個某一區(qū)域或點進行分析研究，而對于突發(fā)重大事件，由于監(jiān)測點的設置片面性而無法實現及時準確的記錄，使得對環(huán)境觀測不全面。而將物聯(lián)網技術用于環(huán)境監(jiān)測，能使清楚得到環(huán)境監(jiān)測信息，便于環(huán)境監(jiān)測部門更加科學的管理環(huán)境，并能通過動態(tài)的分析對可能對環(huán)境造成污染的問題及時做出決策，有利于環(huán)境問題的有效預防。例如我國內蒙古環(huán)保廳利用當前物聯(lián)網、云計算及3S等技術建立了三位一體的環(huán)境監(jiān)控平臺，已基本實現了對全區(qū)范圍內的污染源三位一體監(jiān)測，完成了全區(qū)統(tǒng)一環(huán)境數據中心和環(huán)境空間數據共享服務平臺，同時，還將環(huán)境監(jiān)測、污染源監(jiān)測、應急管理等進行了整合，換線了環(huán)境數據服務與共享，基本滿足了環(huán)境信息化應用需求。除此之外，江蘇省通過物聯(lián)網技術也實現了對太湖藍藻的實施監(jiān)測，對做好環(huán)境治理提供了有效保證。

3.2關于物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測中應用存在問題及解決對策分析

1）物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中使用不完善。這是影響其應用的主要原因。我國環(huán)境監(jiān)測建立時間較早，但由于受到科學技術水平的限制，早期監(jiān)測主要靠人工采樣的方式，測試結果缺乏時效性，且由于采樣與檢測過程中存在多種問題使得精度不高，環(huán)境監(jiān)測結果質量差。這些年，物聯(lián)網技術應用減少了環(huán)境監(jiān)測工作量，但由于管理系統(tǒng)不完善，讓物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用受到限制［3］。因此，相關部門應加快對環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)的完善工作，制定相關標準，使物聯(lián)網監(jiān)測信息實現政府、企業(yè)的統(tǒng)一整合，讓物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中發(fā)揮更大的作用。

2）環(huán)境監(jiān)測內容不周全、范圍不明確。這是影響物聯(lián)網使用的主要問題。根據物聯(lián)網技術應用與環(huán)境監(jiān)測中的現狀情況分析，水質監(jiān)測、空氣質量監(jiān)測等方面由于受地域因素和環(huán)境因素的影響，在物聯(lián)網應用下的環(huán)境監(jiān)測的內容不夠詳細，范圍不夠完整，造成無法對生活噪音、輻射和粉塵進行監(jiān)測，會使環(huán)境監(jiān)測范圍無法得到確認，無法實現對環(huán)境變化過程實施有效的監(jiān)督，有時會存在監(jiān)測失真情況發(fā)生［4］，只能對于污染后續(xù)工作進行監(jiān)測。同時，受氣溫等其他因素的影響，物聯(lián)網技術監(jiān)測記錄數據的結果也會產生變化，造成數據準確性不能確保。 因此，環(huán)境監(jiān)測還處于初級階段，或者說處于不成熟的階段。

3.3關于物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測中的應用舉例

1）大氣污染問題是目前我國環(huán)境污染的重要問題。以前傳統(tǒng)的方式是設定一定的時間與周期對大氣中存在的主要污染物進行觀測，判斷某段時間內大氣的污染情況。使用這種方式，相對來講較為復雜，工作人員工作任務繁忙且不能及時對大氣質量進行監(jiān)控。而借助物聯(lián)網技術，可通過在環(huán)境監(jiān)測區(qū)內安裝可以檢測大氣污染物濃度及種類的傳感器，實施對大氣污染狀況的實時觀測，同時及時接受檢測信息，以便對大氣污染情況實現動態(tài)檢測。采用這種方式可在一定程度上有效的對大氣污染做出及時檢測，同時也減少了工作人員勞動作業(yè)時間，節(jié)約了成本并可以實現實時動態(tài)的監(jiān)測，有利于相關部門及時做出決策，對環(huán)境保護與治理起到關鍵作用。

2）水的質量關系著人類的生存及生態(tài)的發(fā)展，因此，實現對水的快速及時檢測對人類發(fā)展具有重要意義，同時也是水資源開發(fā)利用的重要依據。由于水資源檢測范圍較廣，不僅涉及工業(yè)排水、還涉及一些天然水資源檢測，并且在檢測中不僅會涉及水質質量的檢查，還會涉及水中污染及有毒物質的監(jiān)測［5］?；谖覈鴮λY源的基本要求及物聯(lián)網技術特點，實現對水質的監(jiān)測，主要通過在水源地及污水排污口安裝傳感設備，實時定期觀測水質情況，分析污染程度，使得人們生活用水可得到基本保證。另，可通過對水資源的實時監(jiān)測，及時發(fā)現一些企業(yè)的違規(guī)排放問題，有利于及時發(fā)現隱患及治理，有利于環(huán)境保護。

3）污水處理一直是國家環(huán)境保護部門關注的焦點，這些年，由于國家工業(yè)化的大力發(fā)展，各類污水的任意排放使得環(huán)境問題日益嚴重，因此，做好對污水的監(jiān)控對于解決不法企業(yè)任意排放具有重要作用。以前，污水處理監(jiān)測基本采用專門人員在污水入口和出水口取樣，并進行化學分析確定其污染及治理程度，以確定其是否達到排放要求。這種方式，不僅耗時耗力，而且監(jiān)測不能做到實時控制，部分企業(yè)會利用監(jiān)測間隙任意排放不合格污水造成環(huán)境污染，可以說，通過這種方式實現對污水的監(jiān)控難度較大。而目前，基于物聯(lián)網技術在污水的入水口和出水口布置可用于監(jiān)測水質的傳感器可實現對污水的實施監(jiān)控。如當前部分省市環(huán)境保護部門利用物聯(lián)網技術在各污水排出口安放水質量監(jiān)測設備，實現了對水污染及治理情況的遠程監(jiān)控、實時管理，有利于實現對水污染及時控制及預防。

3.4基于當前形勢下物聯(lián)網技術用于環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展方向分析

為了確保環(huán)境監(jiān)測信息的時效性和準確性，要深化物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用，加大對物聯(lián)網技術的開發(fā)水平，擴大物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用范圍，加強其環(huán)境保護的作用。針對目前物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測管理系統(tǒng)中使用不完善，環(huán)境監(jiān)測內容不周全，環(huán)境監(jiān)測范圍沒有明確等現狀和問題，物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的發(fā)展方向從3方面開展：一是建立完善物聯(lián)網監(jiān)測數據共享平臺，提高監(jiān)測數據的準確性及信息處理系統(tǒng)的自動化和智能化，能實現對超標參數及時預警，提高環(huán)境監(jiān)測的準確性和智能化水平。二是加強環(huán)境監(jiān)測中的噪音監(jiān)控能力。三是建立健全物聯(lián)網水質監(jiān)測系統(tǒng)。四是應逐步完善廢棄物處置與管理機制；最后應加大對控制質量的監(jiān)測與管理?？傊?，物聯(lián)網技術為實現對環(huán)境污染的實施監(jiān)測與遠程報警提供了技術支持，環(huán)保部門應充分利用該技術進一步完善對噪聲、水質廢棄物及大氣監(jiān)測管理力度，不斷完善公共平臺建設，為環(huán)境保護與管理提供支持。

4　結論

環(huán)境問題是影響我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的基本問題，而加大環(huán)境監(jiān)測力度有利于推進我國環(huán)境保護工作的實施。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是使用人工采取樣品進行檢測的方式，這種方式不能夠及時的反應環(huán)境變化等信息，而且耗時長、工作量大，不能滿足現代對于環(huán)境監(jiān)測的信息化管理要求。物聯(lián)網能夠實現物體間、人之間、人與物體之間的信息交流，是一種現代化的信息技術，能夠對監(jiān)測信息進行處理和分析，被廣泛應用于各種行業(yè)中［6］。物聯(lián)網作為一種新興信息技術，能夠彌補傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測的不足，為環(huán)境監(jiān)測提供新的方式。

［1］張宏偉.物聯(lián)網在環(huán)境監(jiān)測和保護中的應用研究［J］.物聯(lián)網技術，2011（06）：73-76.

［2］ 蒙海濤，張驥，易曉娟，薛嬌嬈. 物聯(lián)網技術在環(huán)境監(jiān)測中的應用［J］. 環(huán)境科學與管理，2013（01）：10-12+86.

［3］張澤偉. 關于環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網技術的應用探討［J］. 科技創(chuàng)新與應用，2015（22）：169.

［4］王希杰.基于物聯(lián)網技術的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測應用研究［J］.傳感器與微系統(tǒng)，2011（07）：149-152.

［5］ 陽奇.論環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網技術的應用［J］. 資源節(jié)約與環(huán)保，2013（09）：94.

［6］吳丹娜，江洪，張金夢，陳云飛，袁建. 環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網技術的應用［J］.安徽農業(yè)科學，2014（10）：3076-3079.

Discussion on the Application of Internet of Things in Environmental Monitoring Based on the New Situation

ZHOU Wei， ZHAO Minjuan
（Yangling Vocational and Technical College， Yangling 712100， China）

The environmental monitoring is as a evaluation standard of environmental quality and environmental law enforcement. With the changes of the times， the traditional environmental monitoring for the requirements of modern environment monitoring has been unable to meet the needs of the present stage， the monitoring content and gradually extended to the environmental pollution and environmental protection. The development of Internet of things technology provides a solid foundation for environmental monitoring. Through the simple introduction of the internet of things technology and environmental monitoring， we put forward the networking technology in environmental monitoring， some phenomena and problems and application example analysis for the development direction of networking technology in environmental monitoring to provide reference for better application of this technology in environmental monitoring.

internet of things； environmental monitoring； sustainable development

X830

B

1674-943X（2016）03-0010-02

2016 - 07 - 16

楊凌職業(yè)技術學院2015年人文社科類研究基金項目“基于環(huán)境監(jiān)測與治理技術專業(yè)教學資源庫的網絡教學平臺建設及應用研究”（項目編號：GJ1518），主持人趙敏娟。

周 偉（1980 -），男，黑龍江肇東人，碩士，講師，主研方向為環(huán)境保護、環(huán)境監(jiān)測與治理技術、城市水凈化、三廢處理等。