物聯(lián)網(wǎng)的遠程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)初探

鞍山市信息工程學校 聶玉成

引言：隨著環(huán)境污染日益嚴重，環(huán)境問題已經(jīng)成為了全球性問題，我國的環(huán)境問題尤為突出。這就需要對環(huán)境監(jiān)測工作加以重視，環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境治理的基礎(chǔ)，是及時發(fā)現(xiàn)環(huán)境問題的必要手段。傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測只能對定點的監(jiān)測對象進行檢測，得到的結(jié)果缺少時效性。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)就能夠讓這一問題得到有效解決，實現(xiàn)環(huán)境因素的實時、動態(tài)監(jiān)測，保證監(jiān)測工作的準確性。本文針對物聯(lián)網(wǎng)的遠程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)進行研究。

1 物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)境監(jiān)測相關(guān)概念

在對環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測時需要應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測到概念，在傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測工作中，所針對的都是單一對象。如今環(huán)境問題不斷加劇，對我們的生活產(chǎn)生了嚴重影響，這就需要對環(huán)境監(jiān)測的范圍進行拓展，將環(huán)境質(zhì)量、環(huán)境污染融入其中。環(huán)境監(jiān)測工作需要按照一定流程展開，從現(xiàn)場調(diào)查開始，選擇樣品進行收集并加以處理，將樣品儲存于固定位置，對得到的數(shù)據(jù)進行處理并評價環(huán)境情況。在完成數(shù)據(jù)分析之后需要出具報告，綜合評價檢測數(shù)據(jù)，這種工作形式能夠為接下來的環(huán)境監(jiān)測工作帶來更大便捷。

物聯(lián)網(wǎng)就是將物體與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，媒介就是先進的科學技術(shù)，這就能夠?qū)崿F(xiàn)對事物的識別、定位，同時還能夠追蹤事物并對其進行監(jiān)控管理。物聯(lián)網(wǎng)簡言之就是將物與物進行關(guān)聯(lián)。物聯(lián)網(wǎng)與環(huán)境監(jiān)測工作的融合，為我國環(huán)境保護事業(yè)做出了重要貢獻，對污染源的追蹤、防治有積極作用。

2 環(huán)境監(jiān)測中物聯(lián)網(wǎng)的作用

2.1 應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測

空氣質(zhì)量是當前人們非常關(guān)注的問題，霧霾天氣中含有大量有害物質(zhì)，會對人體健康產(chǎn)生影響，因此受到人們的廣泛關(guān)注。傳統(tǒng)模式的空氣質(zhì)量監(jiān)測是由工作人員進行觀測并加以記錄，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)對污染物質(zhì)含量進行分析，判斷其是否滿足國家相關(guān)標準。這種監(jiān)測方式會對人力與物力造成浪費，沒有動態(tài)監(jiān)測情況。因此，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在空氣質(zhì)量監(jiān)測中就能夠?qū)ζ溥M行遠程監(jiān)控。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，空氣情況的實時監(jiān)測成為現(xiàn)實，同時還能夠?qū)崟r傳輸與處理數(shù)據(jù)。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用讓空氣質(zhì)量監(jiān)測更加準確，能夠根據(jù)實時情況分析空氣的污染物質(zhì)，追溯污染源，讓污染問題得到有效控制。通過物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測促進空氣污染防治工作的開展，所以，在空氣質(zhì)量監(jiān)測中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠讓監(jiān)測工作質(zhì)量得到顯著提升。

2.2 應(yīng)用于水污染監(jiān)測

在環(huán)境監(jiān)測工作中水污染監(jiān)測具有重要意義，水質(zhì)監(jiān)測涉及到的范圍非常廣。傳統(tǒng)模式下的水質(zhì)監(jiān)測內(nèi)容較為單一，主要是對水的溫度、酸堿度、電導率等進行檢測，并出具對水源檢測結(jié)果的相關(guān)報告。我國需要進行水質(zhì)監(jiān)測的水樣主要包括飲用水以及污水兩個部分，利用傳統(tǒng)檢測方式進行監(jiān)測，需要在一段時間內(nèi)進行多次取樣，這就使得測得的水質(zhì)只是定點水質(zhì)，無法得到實時水質(zhì)指標。借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行水質(zhì)監(jiān)測就能夠?qū)崿F(xiàn)對水質(zhì)的自動監(jiān)測，對目標水域的水質(zhì)進行連續(xù)化的準確監(jiān)測，掌握水質(zhì)的變化情況，監(jiān)測系統(tǒng)還能將得到的數(shù)據(jù)上傳到控制中心，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，便于數(shù)據(jù)的讀取與使用。

此外，如果監(jiān)測水域水質(zhì)出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會進行自動報警，監(jiān)測工作變得更加簡便。

3 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的遠程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計

3.1 架構(gòu)設(shè)計

對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行深入分析，可以將其基本特征概括為三點：全面感知、可靠傳送以及智能處理。這就需要在進行物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)設(shè)計時從垂直方向上分為三個層次：第一，感知層次。其目的在于對對象進行感知，在傳感技術(shù)的作用下，對研究對象的信息進行采集與感知；第二，網(wǎng)絡(luò)層次。目的在于實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支撐下，讓數(shù)據(jù)信息實現(xiàn)遠距離輸送；第三，應(yīng)用層次。也就是對信息的智能處理，在智能數(shù)據(jù)處理技術(shù)的作用下，對采集以及傳輸?shù)臄?shù)據(jù)做出有效分析，在具體作業(yè)場景中完成對數(shù)據(jù)的存儲以及應(yīng)用。

3.2 具體系統(tǒng)組成設(shè)計

首先是感知層。感知層的作用是對數(shù)據(jù)進行收集，之后結(jié)合環(huán)境監(jiān)測目標來確定哪些信息屬于需求范圍內(nèi)。例如在進行大氣空氣質(zhì)量監(jiān)測時，就需要重點考慮氣體濃度、溫度等。要想得到相關(guān)數(shù)據(jù)就需要將傳感器安裝在相應(yīng)位置，傳感器所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)需要具有良好的覆蓋性，保證監(jiān)測范圍內(nèi)具有較強網(wǎng)絡(luò)信號。利用ZigBee技術(shù)能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)由無線傳感器網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)向上層傳輸；其次是網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)層的作用是對上步處理的數(shù)據(jù)進行二次打包，并傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，由此可知，網(wǎng)絡(luò)層發(fā)揮的是橋梁作用，將感知層與應(yīng)用層緊密的連接起來。網(wǎng)絡(luò)層在工作中是按照一定順序完成，先將數(shù)據(jù)在現(xiàn)場數(shù)據(jù)庫中進行儲存，之后再向中間件服務(wù)器進行傳輸，也就是將其傳輸至云端。之后由中間件服務(wù)器對數(shù)據(jù)進行接收，在中心數(shù)據(jù)庫中完成數(shù)據(jù)存儲，這就完成了現(xiàn)場數(shù)據(jù)向中心數(shù)據(jù)庫的輸送。對于網(wǎng)絡(luò)傳輸來說，離不開遠距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用包括3G、4G等，對不同遠距離網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進行對比，找到綜合優(yōu)勢突出并且與系統(tǒng)匹配性良好的傳輸技術(shù)進行數(shù)據(jù)傳輸。在數(shù)據(jù)進行傳輸?shù)倪^程中，需要保證數(shù)據(jù)的全面性以及完整性，要將所有數(shù)據(jù)準確無誤的傳送到監(jiān)測中心；最后是應(yīng)用層。對于物聯(lián)網(wǎng)的遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)來說，就是為了實現(xiàn)遠程實時對數(shù)據(jù)進行接收、處理等工作，應(yīng)用層能夠顯示出感知層與網(wǎng)絡(luò)層的工作成果。利用既有數(shù)據(jù)庫以及軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析工作，并將數(shù)據(jù)以動態(tài)圖像進行顯示，監(jiān)測人員能夠?qū)Y(jié)果進行清晰的了解，并得到較為準確的監(jiān)測結(jié)果。完善框架設(shè)計是軟硬件平臺建設(shè)的基礎(chǔ)，是實現(xiàn)遠程環(huán)境監(jiān)測功能的重點工作。

4 結(jié)束語

綜上所述，在信息技術(shù)高度發(fā)達的當今社會，在環(huán)境監(jiān)測工作中應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)能夠讓監(jiān)測工作邁向新紀元，是對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測上主要是實現(xiàn)了環(huán)境的遠程監(jiān)測，讓監(jiān)測工作向著智能化的方向發(fā)展，對監(jiān)測對象進行智能化感知，并對數(shù)據(jù)進行智能化處理與管理。這就讓環(huán)境監(jiān)測工作具有更高的準確性，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實性，讓環(huán)境監(jiān)測工作覆蓋范圍更加全面。此外，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用還能夠有效減少監(jiān)測人員的工作量，與國家的創(chuàng)新政策相吻合。以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為支撐的遠程環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)實現(xiàn)了更完善的環(huán)境監(jiān)測，專業(yè)人員能夠?qū)Νh(huán)境狀況有更準確的了解，為環(huán)境治理工作的順利開展奠定基礎(chǔ)。

參考：石晶晶，環(huán)境監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究：建材與裝飾，2017，19；包順華，李世成，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展研究：中國新通信，2017,19；張玨，基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)研究：重慶大學，2010；王磊，基于物聯(lián)網(wǎng)的遠程環(huán)境監(jiān)測技術(shù)分析：資源節(jié)約與環(huán)保，2017，12。