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

陳振華 吳周開 李善威

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)環(huán)境問題日益嚴(yán)重，雖然我國(guó)在城市化建設(shè)方面有了很大進(jìn)步，但是也給生態(tài)環(huán)境造成很大壓力，自然環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展生態(tài)平衡受到破壞，因此做好環(huán)境工程管工作至關(guān)重要。主要結(jié)合當(dāng)前環(huán)境下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域的應(yīng)用展開分析和探討。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);環(huán)境工程;應(yīng)用

1我國(guó)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀

環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)主要是依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)中的應(yīng)用，其目的在于利用多種技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)全方位、動(dòng)態(tài)化的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，從而達(dá)到降低環(huán)境污染、提高環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防范的目的，由于其中所涉及的傳感設(shè)備種類繁多，這些設(shè)備可以進(jìn)行持續(xù)性、自動(dòng)化的數(shù)據(jù)收集，能夠快速擴(kuò)大數(shù)據(jù)規(guī)模和監(jiān)測(cè)范圍。與此同時(shí)，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)還具有多源化、不確定性等特點(diǎn)。環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)最早出現(xiàn)于一些技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，以美國(guó)為例，智慧地球理念的出現(xiàn)逐漸得到世界各國(guó)的追捧和關(guān)注，在環(huán)保領(lǐng)域中如何應(yīng)用信息化技術(shù)實(shí)現(xiàn)環(huán)保信息的感知、分析、整合，是亟待思考的一個(gè)問題。在這種環(huán)境下以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為核心的智慧環(huán)保應(yīng)運(yùn)而生，推動(dòng)了環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑、環(huán)境監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域，我國(guó)在這方面也投入了大量的人力、物力、財(cái)力，并出臺(tái)了一系列的政策和對(duì)策。到目前為止，我國(guó)已經(jīng)建立了全國(guó)范圍內(nèi)城市空氣質(zhì)量、流域水質(zhì)、污染源等問題的系統(tǒng)監(jiān)測(cè)，為環(huán)境管理與治理工程提供了良好的信息支持與服務(wù)。隨著當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)+、信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)等一些先進(jìn)技術(shù)也被應(yīng)用于環(huán)境工程中，為我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)金融發(fā)展與環(huán)境治理奠定了基礎(chǔ)保障，是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。由此可見，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展關(guān)系到政府、企業(yè)、環(huán)境、民眾的切身利益，特別是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、垃圾管理等方面取得了不錯(cuò)的成績(jī)。

2環(huán)境工程中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用

2.1環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

為了及時(shí)檢測(cè)出環(huán)境中的污染問題，確定被污染的程度以及之后的發(fā)展趨勢(shì)，環(huán)境監(jiān)測(cè)順勢(shì)而生。環(huán)境監(jiān)測(cè)是需要將現(xiàn)代化技術(shù)與復(fù)雜的科學(xué)研究相結(jié)合的工作，而環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是環(huán)境監(jiān)測(cè)發(fā)展過程中至關(guān)重要的構(gòu)成部分。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用到水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，主要是利用各種電子傳感器或視頻監(jiān)視器等傳感設(shè)備，將其放置在被檢測(cè)的入水處或出水處（主要是出水口），能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水中各類污染因子的含量，并且及時(shí)將數(shù)據(jù)采集上傳至網(wǎng)絡(luò)，系統(tǒng)通過收集的信息做出預(yù)防、控制或者報(bào)警等反應(yīng)。這一系列的過程組成了監(jiān)測(cè)體系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)、水污染源的監(jiān)測(cè)和綜合監(jiān)管。

由布里斯托大學(xué)開發(fā)的多參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)首次通過連接Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，展示了未來的智慧城市如何通過覆蓋城區(qū)的無線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)可視化的全過程組成，可以實(shí)現(xiàn)低成本、高頻率采樣和從網(wǎng)頁獲得實(shí)時(shí)讀數(shù)，并且數(shù)據(jù)顯示水溫、pH 和溶解氧的日循環(huán)，還可以觀察到DO過度飽和。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步整合到城市水管理系統(tǒng)中，以提高水質(zhì)監(jiān)測(cè)效率。

2.2環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)在大氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用到空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)中，主要是在劃分的較為敏感的生態(tài)環(huán)境區(qū)域或人流相對(duì)集中的區(qū)域，按照網(wǎng)格化布點(diǎn)的要求，布置多個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，通過放置的傳感器設(shè)備，對(duì)空氣中的各類常規(guī)污染因子如可吸入顆粒物、一氧化碳、二氧化硫、和氮氧化合物等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至監(jiān)控中心，等其自動(dòng)反饋，最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)，確保該地區(qū)的空氣質(zhì)量。

為了監(jiān)測(cè)大氣污染物，山東大學(xué)和山東諾方電子科技有限公司歷時(shí)兩年，成功研發(fā)出高精度車載大氣顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并于2017年底正式投產(chǎn)使用。該系統(tǒng)利用激光檢測(cè)的原理，將傳感設(shè)備安置在出租車頂燈上，隨著出租車的移動(dòng)，可實(shí)時(shí)傳輸位置和監(jiān)測(cè)的PM2.5和PM10兩項(xiàng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)分析可自動(dòng)形成一幅精細(xì)的城市霾圖。該項(xiàng)目不增加人力物力成本，低碳節(jié)能，有利于指導(dǎo)政府精準(zhǔn)治霾，并且成功將以往固定點(diǎn)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)變到全路網(wǎng)無死角監(jiān)測(cè)，開創(chuàng)了大氣污染監(jiān)測(cè)的新思路，提供了大氣監(jiān)測(cè)的新平臺(tái)。針對(duì)當(dāng)前越來越嚴(yán)重的大氣環(huán)境問題， 加強(qiáng)對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)是必不可少的。而基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，既有效提升了大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率，又節(jié)約了建設(shè)資源，可謂是一舉兩得，也為未來大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷提升提供了相應(yīng)參考。

2.3 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)在固廢監(jiān)管中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)能夠通過視頻監(jiān)控、空間定位、電子數(shù)據(jù)標(biāo)簽掃描識(shí)別等技術(shù)手段，計(jì)算出廢物的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)移與處理及利用量之間的匹配關(guān)系，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染物的動(dòng)向，統(tǒng)計(jì)它們的回收利用率，通過與歷史數(shù)據(jù)以及同類設(shè)施比較判斷數(shù)據(jù)可靠性，以此來為合理補(bǔ)貼、嚴(yán)格監(jiān)管、預(yù)測(cè)預(yù)警以及精準(zhǔn)治廢提供依據(jù)。智能消毒垃圾桶由深圳九一科技有限公司開發(fā)，通過安裝在智能垃圾桶中的識(shí)別卡檢測(cè)出垃圾量，自動(dòng)進(jìn)行粉碎和壓縮等處理，由桶中的存儲(chǔ)系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)。當(dāng)存儲(chǔ)系統(tǒng)記錄的垃圾數(shù)量達(dá)到一定的上限時(shí)，會(huì)將數(shù)據(jù)信息上傳到互聯(lián)網(wǎng)終端?；ヂ?lián)網(wǎng)終端數(shù)據(jù)庫根據(jù)環(huán)境衛(wèi)生人員收集垃圾的路徑自動(dòng)提供一個(gè)月內(nèi)居民產(chǎn)生的垃圾量。該垃圾桶可以將信號(hào)自動(dòng)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)來分析和選擇最佳的處理路線，提高了垃圾處理鏈的工作效率。

3環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展前景

雖然環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)現(xiàn)已有一定的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但總體來說我國(guó)現(xiàn)還處于起步階段，仍然需要政府、企業(yè)以及科研人員共同去解決一些尚存的問題。第一，隨著環(huán)保行業(yè)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求日益旺盛，對(duì)服務(wù)水平和質(zhì)量的要求也大大提高。然而現(xiàn)階段大多數(shù)的環(huán)保企業(yè)還屬于傳統(tǒng)設(shè)備商，生產(chǎn)的在線監(jiān)測(cè)儀器大部分依靠國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)品以化學(xué)分析類為主，價(jià)格和維護(hù)成本較高。在未來的發(fā)展中，設(shè)備商應(yīng)逐步趨向于數(shù)據(jù)商，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合本國(guó)國(guó)情，加大研發(fā)力度，設(shè)計(jì)出更適合本國(guó)環(huán)境現(xiàn)狀的系統(tǒng)與設(shè)備，自主進(jìn)行綜合分析、模擬、判斷、預(yù)測(cè)。第二，在環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用中，最主要的因素是傳感設(shè)備。由于目前各種環(huán)境傳感器的功能較為單一、種類少、可靠性不高，在未來的發(fā)展中可結(jié)合“互聯(lián)網(wǎng)+”進(jìn)行資源整合，進(jìn)一步完善傳感設(shè)備，建設(shè)覆蓋大氣、水、土壤等綜合數(shù)據(jù)的智能環(huán)保解決方案。另外，應(yīng)提高設(shè)備的耐用性，采用防潮、防火、抗酸、抗腐蝕等性能良好的材料，同時(shí)，優(yōu)化環(huán)保設(shè)備的整體性能結(jié)構(gòu)，避免傳感設(shè)備與惡劣環(huán)境直接接觸。第三，在未來，環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域很有可能成為兵家必爭(zhēng)之地，結(jié)合李克強(qiáng)總理提出的“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)計(jì)劃，將監(jiān)測(cè)與其他行業(yè)進(jìn)行跨領(lǐng)域整合，共同推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。同時(shí)，通過監(jiān)測(cè)及預(yù)估環(huán)境變化趨勢(shì)，打造面向環(huán)保部門、企業(yè)和公眾的全方位智慧環(huán)保服務(wù)體系，助力“藍(lán)天行動(dòng)”、“五水共治”等?？梢灶A(yù)見的是，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢(shì)仍然會(huì)變化，但以技術(shù)為主，創(chuàng)新為輔的大致道路還會(huì)繼續(xù)持續(xù)下去。只要明確了理念和體系，將產(chǎn)業(yè)鏈完整化、可持續(xù)化，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的未來還有很大發(fā)展空間。

4結(jié)語

總的來說，在新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展的背景下，發(fā)展環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是推動(dòng)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域信息化的必然趨勢(shì)。雖然目前環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)仍處于起步階段，在核心技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面仍存在著一些亟待解決的問題，但是隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問題終將會(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)揮出更大的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]商細(xì)彬.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（07）：243-244.

[2]李惠雨，宮寶涵，馬鴻志，靳勇.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境工程領(lǐng)域中的應(yīng)用研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（02）：126-128.

[3]彭紹娟，董琰瑜.淺談物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].民營(yíng)科技，2018（01）：62.