物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

陳春杰

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，人類(lèi)面臨的環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。土地退化、缺水和污染、空氣污染、城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施質(zhì)量低下、農(nóng)村環(huán)境退化、環(huán)境事故日益頻繁、氣候變化等全球環(huán)境問(wèn)題。這些環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重威脅著人民的健康，不利于社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。而且，目前我國(guó)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的信息化水平還很低，各地區(qū)環(huán)境保護(hù)數(shù)據(jù)和服務(wù)的共享不對(duì)外開(kāi)放，因此在不同地區(qū)進(jìn)行了多次投資。因此，今后環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)將是推動(dòng)環(huán)境保護(hù)朝著自動(dòng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，環(huán)境保護(hù)信息化勢(shì)在必行。又由于近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域是信息通信技術(shù)發(fā)展到一定階段的必然結(jié)果，也是環(huán)保領(lǐng)域信息化的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；環(huán)境工程；領(lǐng)域；應(yīng)用研究

導(dǎo)言：

目前我國(guó)環(huán)境保護(hù)信息化水平還比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)環(huán)境保護(hù)的需要和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的步伐。同時(shí)，各地的環(huán)保產(chǎn)業(yè)缺乏溝通和信息共享。這導(dǎo)致環(huán)境產(chǎn)業(yè)支離破碎，一些基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)被重復(fù)。這是昂貴的。因此，環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)朝著智能化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展已成為當(dāng)前環(huán)境工程建設(shè)的重點(diǎn)，環(huán)境工程信息化勢(shì)在必行。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用，可以有效地整合基礎(chǔ)環(huán)境設(shè)施，提高環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)設(shè)施利用率?？梢哉f(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程中的應(yīng)用是環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域信息發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概況

物聯(lián)網(wǎng)的理念，也稱(chēng)為傳感器網(wǎng)絡(luò)，是通過(guò)射頻識(shí)別等信息傳感設(shè)備將所有物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)智能識(shí)別和管理。例如，當(dāng)司機(jī)在駕駛中出錯(cuò)時(shí)，他會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告。物聯(lián)網(wǎng)能夠全面感知世界，隨時(shí)隨地收集各種動(dòng)態(tài)物體信息，并通過(guò)以太網(wǎng)和無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸感知信息。最后，它可以智能地管理和控制對(duì)象，真正實(shí)現(xiàn)人與對(duì)象之間的通信。

物聯(lián)網(wǎng)包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、感知層三層體系架構(gòu)。感知層通過(guò)傳感器、REID電子標(biāo)簽等感知設(shè)備識(shí)別和采集各種信息。網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)諸如無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)和移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸由感測(cè)層收集的信息。應(yīng)用層主要分析和處理信息，實(shí)現(xiàn)特定環(huán)境下的智能應(yīng)用和服務(wù)任務(wù)，分析和預(yù)測(cè)各種可能的情況，從而發(fā)揮功能作用。

2物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)中面臨的問(wèn)題

2.1安全性和可靠性有待加強(qiáng)。大多數(shù)情況下，環(huán)保傳感層中的傳感器位于環(huán)境惡劣的地方，有些地方甚至可能被化學(xué)物質(zhì)腐蝕等。此外，一些不法分子破壞傳感器，這進(jìn)一步要求傳感器的可靠性。因此，傳感層應(yīng)該能夠適應(yīng)各種惡劣的應(yīng)用環(huán)境。然而，網(wǎng)絡(luò)層很容易被病毒或黑客入侵，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。應(yīng)用層的數(shù)據(jù)共享將進(jìn)一步降低數(shù)據(jù)安全性。

2.2應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題。目前，物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用范圍相對(duì)較小。一方面無(wú)法形成成熟的經(jīng)營(yíng)模式，另一方面又不利于市場(chǎng)的培育。因此，今后有必要選擇重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)項(xiàng)目，積極引導(dǎo)物聯(lián)網(wǎng)的示范和應(yīng)用。積累技術(shù)開(kāi)發(fā)、工業(yè)應(yīng)用、管理、政策執(zhí)行等方面的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，我國(guó)的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈面臨的環(huán)境保護(hù)還不成熟，仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。第一，產(chǎn)業(yè)鏈尚未形成雙贏的經(jīng)營(yíng)模式，各環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)能力較差；第二，產(chǎn)業(yè)鏈具有長(zhǎng)環(huán)節(jié)、高復(fù)雜性；這使得整體成本難以降低；最后，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)相對(duì)分散，規(guī)模較小，尤其是服務(wù)環(huán)節(jié)。因此，未來(lái)環(huán)境保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力。只有在芯片制造商、傳感器設(shè)備制造商、系統(tǒng)解決方案制造商和移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商等上游和下游制造商的合作下，才能實(shí)現(xiàn)上游和下游聯(lián)系，從而帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈。共同推進(jìn)環(huán)境保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)。

2.3人才相對(duì)匱乏。物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用是一個(gè)涉及法律法規(guī)、環(huán)境管理、化學(xué)分析、儀表、自動(dòng)化控制、信息通信、軟硬件技術(shù)等多個(gè)學(xué)科的系統(tǒng)工程。各類(lèi)專(zhuān)業(yè)人員和人才短缺。新技術(shù)研發(fā)、工業(yè)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等尚未形成規(guī)模，將直接制約環(huán)境監(jiān)測(cè)的進(jìn)一步發(fā)展。加強(qiáng)人才培養(yǎng)是物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代環(huán)境監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。目前，幾十所高校建立了新的物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目等專(zhuān)業(yè)，為發(fā)展中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)培養(yǎng)了一大批人才，各單位應(yīng)重視現(xiàn)有人才的培養(yǎng)。除了能夠應(yīng)付現(xiàn)有的工作外，它還可以勝任許多在未來(lái)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

2.4關(guān)鍵技術(shù)制約物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。在感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層，都有相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)突破。例如，傳感器的敏感性和準(zhǔn)確性可能造成錯(cuò)誤的預(yù)警，并直接造成不必要的過(guò)程；傳感器網(wǎng)絡(luò)的低速率問(wèn)題直接影響到大規(guī)模安排節(jié)點(diǎn)和終端所需的路由和地址資源；目前，物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)層為多個(gè)運(yùn)營(yíng)商、多個(gè)通信系統(tǒng)、多個(gè)網(wǎng)絡(luò)，使得無(wú)法實(shí)時(shí)共享環(huán)境信息，導(dǎo)致協(xié)調(diào)能力無(wú)法滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)的需要；云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)突破也對(duì)各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的建模、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全產(chǎn)生了重大影響。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)助力環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展

國(guó)務(wù)院日前印發(fā)的《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見(jiàn)》提出未來(lái)三大目標(biāo)：產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平顯著提升、國(guó)產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品基本滿(mǎn)足市場(chǎng)需求、輻射帶動(dòng)作用得到充分發(fā)揮。在環(huán)保產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的這一時(shí)期下，物聯(lián)網(wǎng)也在該領(lǐng)域起到了重要的作用。下文將在環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和環(huán)保企業(yè)運(yùn)營(yíng)方面闡釋物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用。

3.1環(huán)保行業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)與管理

在全球信息化特別是大數(shù)據(jù)時(shí)代的背景下，數(shù)據(jù)庫(kù)的建設(shè)和完善對(duì)一個(gè)行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。數(shù)據(jù)庫(kù)作為一個(gè)基本的數(shù)據(jù)平臺(tái)，是環(huán)境保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括環(huán)境保護(hù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)、法律法規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)、企業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)和專(zhuān)家數(shù)據(jù)庫(kù)、并購(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)等。通過(guò)這些數(shù)據(jù)庫(kù)，環(huán)境保護(hù)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)可以進(jìn)行查詢(xún)、計(jì)算和分析，以獲得有關(guān)環(huán)境狀況、政策和規(guī)章、工業(yè)發(fā)展、市場(chǎng)潛力、競(jìng)爭(zhēng)主體、主流技術(shù)和前沿技術(shù)等方面的信息。為環(huán)境制造業(yè)、環(huán)境服務(wù)業(yè)、企業(yè)決策等行業(yè)咨詢(xún)研究提供依據(jù)。

3.2 環(huán)保企業(yè)運(yùn)營(yíng)過(guò)程的控制和管理

在近年來(lái)迅猛發(fā)展的領(lǐng)域，如物流、電子商務(wù)等，已在相當(dāng)程度上通過(guò)基于物聯(lián)網(wǎng)的信息管理技術(shù)實(shí)現(xiàn)了智能運(yùn)營(yíng)。以企業(yè)資源計(jì)劃（ERP）以該系統(tǒng)為代表的綜合管理系統(tǒng)可以將企業(yè)運(yùn)營(yíng)中的物質(zhì)資源管理（物流）、人力資源管理（人力流動(dòng)）、財(cái)務(wù)資源管理（財(cái)務(wù)流動(dòng)）和信息資源管理（信息流）整合為一體，實(shí)現(xiàn)科學(xué)管理和優(yōu)化運(yùn)營(yíng)流程，從而實(shí)現(xiàn)最有效的資源配置。然而，在現(xiàn)階段，此類(lèi)系統(tǒng)在中國(guó)環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用還不夠充分和徹底，還處于起步階段，尤其是在中小環(huán)保企業(yè)中。目前在環(huán)保產(chǎn)業(yè)中，通過(guò)“智能管理平臺(tái)”的研究主要集中在生活垃圾的收轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的優(yōu)化管理、地溝油及餐廚垃圾收運(yùn)體系監(jiān)控和管理、進(jìn)口廢料的監(jiān)管、資源的回收循環(huán)的管理等方面。

結(jié)束語(yǔ)

總的來(lái)說(shuō)，在新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)快速發(fā)展的背景下，發(fā)展環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是推進(jìn)環(huán)保領(lǐng)域信息化的必然趨勢(shì)。雖然環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)還處于起步階段，但在核心技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面仍存在一些亟待解決的問(wèn)題，但是隨著經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和科技的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題最終會(huì)得到有效解決，從而使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮更大的作用。

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（作者單位：九洲環(huán)境科技（天津）有限公司）