物聯(lián)網在環(huán)境保護中的應用

羅艷霞+胡曾林

（西北民族大學 電氣工程學院 甘肅省 蘭州市 730124）

摘 要：當"十二五"規(guī)劃的正式出臺，物聯(lián)網已經被上升到國家戰(zhàn)略的高度，成為了當時的年度熱詞。但同時，早在物聯(lián)網概念提出之前，環(huán)境保護已經是傳感網（物聯(lián)網的前身）探索和實踐并大力推進的熱點領域之一。

關鍵詞：環(huán)境保護；質量檢測；自動監(jiān)控

1.引言

近年來，物聯(lián)網的發(fā)展受到廣泛關注。物聯(lián)網（InternetofThings，IOT）概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出，目前業(yè)界并沒有明確統(tǒng)一的定義。早期的物聯(lián)網是指依托射頻識別（RFID）技術的物流網絡，隨著技術和應用的發(fā)展，物聯(lián)網的內涵已經發(fā)生了較大變化現階段，物聯(lián)網是指在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執(zhí)行能力的各種信息傳感設備，通過網絡設施實現信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實現廣域或大范圍的人與物物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。

2.物聯(lián)網在環(huán)境保護中應用

隨著我國物聯(lián)網在環(huán)保領域應用的不斷推廣，應用中遇到的問題也愈發(fā)錯綜復雜，這對面向環(huán)境保護的物聯(lián)網提出更高的技術要求。

2.1對傳感器的新型要求

在面向環(huán)境保護的物聯(lián)網感知層，作為感知層獲取環(huán)境信息的重要手段，傳感器應該具備精確感知熱、力、光、電、聲、位移等多種信號的能力，為網絡系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。同時，作為物聯(lián)網在環(huán)境保護領域的特殊應用，傳感器應該滿足在大范圍無人值守環(huán)境大規(guī)模部署的要求，同時應應各種惡劣的應用環(huán)境，因此，要求傳統(tǒng)的傳感器逐步實現微型化、低成本、低能耗、智能化、信息化、網絡化，經歷一個從傳統(tǒng)傳感器→智能傳感器→嵌入式傳感器的內涵不斷豐富的發(fā)展過程。新材料微型化傳感器、智能處理和存儲信息的智能化傳感器和多功能傳感器等領域必將會成為未來研究的熱點問題。對RFID技術的研究今后將重點放在RFID的反碰、撞沖突問題、RFID天線研究、工作頻率的選擇以及安全與隱私問題上。

2.2網絡層的創(chuàng)新實踐

在面向環(huán)境保護的物聯(lián)網網絡層，隨著3G網絡的大規(guī)模部署，3G及LTE無線接入技術將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進一步促進面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用的普及。與此同時，電信網絡的接入層和網絡架構也將面臨改進和優(yōu)化問題，電信網絡未來需要針對面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的低移動性、低數據量、高可靠性、海量容量進行優(yōu)化，包括適應面向環(huán)境保護的物聯(lián)網業(yè)務模型的無線接入技術、核心網優(yōu)化技術，包括鑒權、計費、網絡管理、移動性管理等技術，包括適用于傳感器節(jié)點的短距離通信技術，自組織組網技術以及異構網絡的融合技術和協(xié)同技術等。

2.3物聯(lián)網應用層的創(chuàng)新實踐

在面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用層，高效處理海量數據的技術和科學模型將會出現并將大規(guī)模應用。面向環(huán)境保護的物聯(lián)網中每時每刻都在產生大量的數據，這其中既有對決策有很大貢獻的數據，也有幫助較小的數據，還有噪聲數據，對如此海量數據的處理，需要有超級計算能力，并且在科學模型的指導下，才能高效地發(fā)現有用的決策信息，并智能地處理。由于云計算的應用包含了“把力量聯(lián)合起來，給其中的每一個成員使用”的思想，讓人們能夠調用全網絡資源，預計將在面向環(huán)境保護的物聯(lián)網中大規(guī)模地使用。

污染源自動監(jiān)控是對物聯(lián)網技術的典型應用，這一技術的廣泛應用將是未來污染源自動監(jiān)控工作的重點，將給這項業(yè)務的工作模式帶來巨大變革。環(huán)境在線監(jiān)控等技術手段的應用，對環(huán)境管理理念、方法、體制、機制的變革形成推動力量，從而借助技術手段實現中國污染的有效控制和環(huán)境的有效保護。環(huán)境在線監(jiān)控就是在點線面源的合適點位上安裝各種自動監(jiān)測儀器儀表和數據采集傳輸儀，通過各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的通信服務器相連，實現在線實時通訊，這樣傳感器感知的點位環(huán)境狀態(tài)就被源源不斷地送到環(huán)保部門，并存儲在海量數據庫服務器上，以供環(huán)保信息化各種應用系統(tǒng)使用。

3.“物聯(lián)網環(huán)境保護技術”的未來

3.1關鍵技術有待提升

由于面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用場景的特殊性，其發(fā)展中仍面臨一些關鍵技術的挑戰(zhàn)，如復雜環(huán)境下傳感器組網技術、能耗問題、傳感器節(jié)點部署模式及策略、安全隱私問題等等，這些關鍵技術的解決是面向環(huán)境保護的物聯(lián)網大規(guī)模推廣應用的必要條件，因此努力完善面向環(huán)境保護的物聯(lián)網技術體系，突破面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用中的關鍵技術是目前亟待解決的問題。

3.2應用與產業(yè)化問題

在物聯(lián)網未來的探索中遇到的問題也愈發(fā)錯綜復雜，這對面向環(huán)境保護的物聯(lián)網提出更高的技術要求?，F階段面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用規(guī)模領域較小，一方面形成不了成熟的商業(yè)模式，另一方面也不利于市場的培育，因此未來要選擇重點領域和重點工程，積極引導面向環(huán)境保護的物聯(lián)網行業(yè)示范應用，擴大應用規(guī)模，積累技術發(fā)展、產業(yè)應用、經營管理、政策實施等在面向環(huán)境保護的物聯(lián)網網絡層，隨著3G網絡的大規(guī)模部署，3G及LTE無線接入技術將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進一步促進面向環(huán)境保護的物聯(lián)網應用的普及。與此同時，電信網絡的接入層和網絡架構也研究與開發(fā)術、新材料、新思想將推動面向環(huán)境保護的物聯(lián)網向多元化、智能化的方向演進。

3.3物聯(lián)網在環(huán)境保護中應用的前景

隨著我國物聯(lián)網在環(huán)保領域應用的不斷推廣，應用目前，面向環(huán)境保護的物聯(lián)網標準無論是在國際或國內均處于初級階段，尚未系統(tǒng)化。面向環(huán)境保護的物聯(lián)網包括感知、網絡、應用三個層面，每一個層面都會涉及到一些標準化組織，目前已經成立了很多標準化組織，而國際各標準組織之間對面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的研究也缺乏統(tǒng)一的協(xié)作，同時缺乏權威以及可遵循的標準。每個國際標準組織的研究都是針對某一方面或自己擅長的部分進行研究，國內對于面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的研究也很零散，沒有系統(tǒng)的端到端的規(guī)劃。而由于缺乏統(tǒng)一標準，面向環(huán)境變化的物聯(lián)網應用和產業(yè)規(guī)模也都受到很大影響。因此，面對各行業(yè)間的技術和應用差異，如何做到標準的大統(tǒng)一，這是目前面臨的較大問題。未來面向環(huán)境變化的物聯(lián)網標準化問題需要在政府統(tǒng)一領導下，由相關部門牽頭，協(xié)調其他部門共同制定和統(tǒng)一面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的相關標準和規(guī)范，打破行業(yè)壁壘，跨行業(yè)、部門，在標準化組織之間形成標準體系，只有這樣才能促進面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的健康發(fā)展。

4.總結

面向環(huán)境保護的物聯(lián)網是新時期物聯(lián)網背景下環(huán)境保護領域信息化的必然趨勢，現階段我國面向環(huán)境保護物聯(lián)網的發(fā)展已經具有一定的技術儲備，同時也有相當的應用和產業(yè)化基礎，但是總體而言仍處于起步階段，在關鍵技術、標準體系、應用和產業(yè)化方面仍存在著一些亟待解決的問題，這些問題的解決需要政府、企業(yè)、科研部門以及各個行業(yè)的共同努力。面向環(huán)境保護的物聯(lián)網的發(fā)展是一個持續(xù)長效的工程，也是一個利國利民的工程，在各方力量的不懈努力下必將構建出遠大宏偉的面向環(huán)境保護的物聯(lián)網，使其施惠于國，讓利于民。

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