面向無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)體系分析

劉釗琳李詠悅

（1梧州市水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心 廣西梧州 5430012賀州市桂源水利電業(yè)有限公司信都分公司 廣西賀州 542813)

水資源與人類生活息息相關(guān)，人體血液中的水含量高達(dá)90%，是構(gòu)成人體的基本要素之一，然而隨著工業(yè)的發(fā)展，眾多水資源被浪費(fèi)被污染，這直接對(duì)人類的發(fā)展構(gòu)成威脅。因此我國(guó)及世界其他國(guó)家已經(jīng)開始對(duì)水資源加以重視、保護(hù)和開發(fā)。無(wú)線傳感器涵蓋了傳感技術(shù)、現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信技術(shù)，是一種熱門研究領(lǐng)域。利用它所構(gòu)造的水環(huán)境監(jiān)測(cè)原型系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，具有節(jié)約成本、快捷方便、針對(duì)強(qiáng)等特點(diǎn)，這對(duì)我們獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，管理水資源的設(shè)計(jì)和開發(fā)都具有重大意義。

1 水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

1.1 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)目前現(xiàn)有的四種檢測(cè)方法是采用便攜式水質(zhì)檢測(cè)儀人工采樣、實(shí)驗(yàn)室分析；采用由監(jiān)控中心組成的水環(huán)境自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)；采用遙感技術(shù)進(jìn)行水資源監(jiān)測(cè)；采用水生物監(jiān)測(cè)水質(zhì)技術(shù)等。以上四種方法都存在著不同程度上的缺點(diǎn)，無(wú)法對(duì)復(fù)雜多變的水環(huán)境進(jìn)行大規(guī)模準(zhǔn)確有效地實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

1.2 發(fā)展趨勢(shì)

由于現(xiàn)行的水環(huán)境監(jiān)測(cè)方法手段都存在著不同程度的缺陷，無(wú)法滿足大面積、較復(fù)雜的以及人類無(wú)法到達(dá)的水域，因此無(wú)法滿足在線監(jiān)測(cè)的需求，使得我們無(wú)法對(duì)水環(huán)境進(jìn)行有效地環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)。因此，需要重新發(fā)展一種技術(shù)來(lái)滿足這一方面的需求。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為此提供了技術(shù)支持。無(wú)線傳感器具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：

1.2.1 系統(tǒng)成本低，主要表現(xiàn)在設(shè)備和人工的費(fèi)用大大降低；

1.2.2 監(jiān)測(cè)部署快捷，無(wú)需進(jìn)行鋪設(shè)電纜和建立監(jiān)測(cè)子站的施工，把對(duì)水體生態(tài)環(huán)境的影響降到了最低，對(duì)水環(huán)境影響較?。?/p>

1.2.3 多水質(zhì)參數(shù)采集。監(jiān)測(cè)精度高,采用不同傳感器進(jìn)行檢測(cè)，大大提高了檢測(cè)技術(shù)的精確度；

1.2.4 監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)可靠性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)。

1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀

許多國(guó)家包括美國(guó)、日本、英國(guó)等都在水污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上有了相當(dāng)規(guī)模的應(yīng)用，許多大學(xué)的研究人員在校內(nèi)的湖泊內(nèi)設(shè)置了水資源監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，利用無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)對(duì)湖水的溫度、pH值等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，每隔一段時(shí)間傳感器節(jié)點(diǎn)自動(dòng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸發(fā)送。與此同時(shí)。世界上越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)將無(wú)線傳感技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等應(yīng)用于水資源監(jiān)測(cè)，建立了包括水資源環(huán)境指標(biāo)等項(xiàng)目在內(nèi)的在線信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

2 研究目的及重要性分析

目前通過(guò)定點(diǎn)取水樣的方法對(duì)水資源進(jìn)行檢測(cè)，但是由于人力、物力等方面的限制，不能保證所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及時(shí)性，難以對(duì)水資源進(jìn)行全方位的檢測(cè)與控制。同時(shí)由于前面所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)已經(jīng)存檔，不能大批量查詢、搜索和統(tǒng)計(jì)。雖然部分建有電子文檔，但也只能簡(jiǎn)單的停留在檢索和統(tǒng)計(jì)層面上，不能為管理人員提供具有決策和分析幫助的數(shù)據(jù)功能。因此有必要加強(qiáng)對(duì)水資源參數(shù)監(jiān)測(cè)和水環(huán)境治理等工作。同時(shí)加強(qiáng)對(duì)無(wú)線傳感器水污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，能夠體現(xiàn)現(xiàn)代水環(huán)境檢測(cè)手段的科學(xué)化。無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)水資源的監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可以為環(huán)保管理部門提供科學(xué)的數(shù)據(jù)，這有利于水資源的檢測(cè)，有利于水污染的改善。無(wú)線傳感技術(shù)的應(yīng)用不僅在水資源監(jiān)測(cè)中提供了數(shù)據(jù)支持，而且極大地改善了當(dāng)前被污染的水質(zhì)，相信在不久的將來(lái)，隨著無(wú)線傳感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，世界上可利用水質(zhì)會(huì)不斷增加，進(jìn)而改善當(dāng)前現(xiàn)狀。

3 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基本原理和可行性分析

本文主要針對(duì)當(dāng)前的水污染現(xiàn)狀，提出了一種關(guān)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)水資源監(jiān)測(cè)的新的解決方案。該方案應(yīng)用了現(xiàn)代傳感器技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、自動(dòng)測(cè)量技術(shù)等新技術(shù)，在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)安裝了無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，采集、分析和整理了相關(guān)數(shù)據(jù)，將所得到的數(shù)據(jù)定時(shí)發(fā)送到水污染控制中心，為后續(xù)工作提供理論依據(jù)和方法指導(dǎo)。通過(guò)對(duì)PH值數(shù)據(jù)的采集和處理，為數(shù)據(jù)中心提供了必要的數(shù)據(jù)，為我國(guó)水資源監(jiān)測(cè)工作提供了必要的理論支持；把數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖O(jiān)測(cè)中心，有利于加強(qiáng)對(duì)整個(gè)水資源過(guò)程的控制，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)與解決問(wèn)題；通過(guò)安裝無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)，減少了人力資源的投入，在一定程度上降低了成本支出；在獲取水質(zhì)的過(guò)程中采用了高性能單片機(jī)，這有利于數(shù)據(jù)獲取的準(zhǔn)確性和嚴(yán)密性。

4 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)水資源監(jiān)測(cè)

4.1 根據(jù)廣西當(dāng)前基本國(guó)情和發(fā)展現(xiàn)狀，制定出當(dāng)?shù)亻_展水資源環(huán)境檢測(cè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和發(fā)展戰(zhàn)略，并整理出階段性計(jì)劃；

4.2 建立并完善周邊水資源管理系統(tǒng)；

4.3 發(fā)展公共環(huán)境水質(zhì)查詢系統(tǒng)；

4.4 完善水環(huán)境下的電子收費(fèi)、監(jiān)控、信息查詢等服務(wù)。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前水環(huán)境污染監(jiān)測(cè)已經(jīng)迫在眉睫，針對(duì)特定的水資源建立有針對(duì)性的水資源監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)是很有必要的，加強(qiáng)對(duì)當(dāng)前水資源的控制，不僅有利于日常生活的改善，而且有利于我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步的快速發(fā)展。進(jìn)一步完善無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不僅要制定相應(yīng)的計(jì)劃，而且要極大地提供技術(shù)和資金的支持。相信在不久的將來(lái)，隨著無(wú)線傳感技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我國(guó)的水資源利用率也會(huì)進(jìn)一步提高，這更加有利于環(huán)境系統(tǒng)的改善。

[1]傅昊.面向鋼軌監(jiān)測(cè)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)[D].大連理工大學(xué),2013.

[2]王詩(shī)博.基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)原型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南京郵電大學(xué),2013.

[3]謝啟順.水資源監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.