物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用分析

陳玉濤+王曉玲+韓冬冬

摘要：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之后一次巨大的信息技術(shù)革命，而環(huán)境保護(hù)則是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)當(dāng)前應(yīng)用的熱門(mén)領(lǐng)域，其已經(jīng)成為提升環(huán)境管理水平、發(fā)展戰(zhàn)略性環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要途徑。鑒于此，本文主要針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概念進(jìn)行了系統(tǒng)的概述，在此基礎(chǔ)上分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用，旨在為推動(dòng)我國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)事業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)自己的綿薄之力。

關(guān)鍵詞：生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；應(yīng)用

隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展，再加上城市化進(jìn)程的持續(xù)深入，環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)成為制約我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要因素。現(xiàn)階段，盡管我國(guó)已經(jīng)針對(duì)生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題制定了相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還有一系列有關(guān)的實(shí)施細(xì)則與方法來(lái)針對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行控制，然而效果并不理想[1]。究其原因，主要在于環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)性工作，生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)存在監(jiān)測(cè)能力不足、監(jiān)測(cè)措施落后以及自動(dòng)化程度低等各不足，嚴(yán)重影響生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展。所以，加速推動(dòng)我國(guó)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作朝著網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化以及智能化的趨勢(shì)發(fā)展，就成為社會(huì)各界共同關(guān)注的焦點(diǎn)，而物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的引入正是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的重要途徑。

一、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)概述

物聯(lián)網(wǎng)指的是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”，其主要是基于互聯(lián)網(wǎng)所進(jìn)行的延伸發(fā)展。最早是在1999年，由美國(guó)麻省理工學(xué)院專(zhuān)家提出，其將物聯(lián)網(wǎng)定義成利用紅外感應(yīng)器、射頻識(shí)別（RFID）等信息化傳感設(shè)施，根據(jù)制定的相關(guān)協(xié)議，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連接任何物體來(lái)開(kāi)展通信與信息交換，達(dá)成針對(duì)物體進(jìn)行智能化的管理、監(jiān)控、跟蹤定位、識(shí)別的目的[2]。通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠使得人類(lèi)的生活、生產(chǎn)與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行更為深入的整合，使得人類(lèi)生活、生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、高效化以及智能化目標(biāo)。

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)多年的發(fā)展，在各行各業(yè)中的應(yīng)用廣泛，比如精細(xì)農(nóng)牧業(yè)、國(guó)防軍事、金融領(lǐng)域、醫(yī)療領(lǐng)域、智能家居、智能物流、智能交通以及智能電網(wǎng)等各個(gè)方面，其主要作用在于進(jìn)一步縮短物理世界與信息系統(tǒng)存在的距離，將對(duì)應(yīng)的傳感器置入油氣管道、建筑、醫(yī)療設(shè)施、家電、鐵路、隧道、橋梁、公路以及電網(wǎng)等各個(gè)行業(yè)物體中，然后再與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行有效的結(jié)合，使得人類(lèi)社會(huì)能夠與物理系統(tǒng)進(jìn)行深度融合，在整合系統(tǒng)當(dāng)中，利用高效計(jì)算機(jī)針對(duì)當(dāng)中的設(shè)施、機(jī)器以及人員實(shí)施有效的監(jiān)管。

二、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)的應(yīng)用

（一）水質(zhì)監(jiān)測(cè)

針對(duì)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的種類(lèi)主要包含水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)與飲用水監(jiān)測(cè)。上述兩種監(jiān)測(cè)方法較為類(lèi)似，均是在監(jiān)測(cè)目的位置放置各類(lèi)監(jiān)視視頻、傳感器等設(shè)施，感知層設(shè)置完成以后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)層來(lái)將相應(yīng)的信息傳遞到應(yīng)用層，而應(yīng)用層則依照傳感器具體位置、采集數(shù)據(jù)時(shí)間等相關(guān)內(nèi)容來(lái)針對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的分析，最終達(dá)成針對(duì)水污染源、水質(zhì)進(jìn)行有效的監(jiān)管。當(dāng)前我國(guó)已經(jīng)有生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)站深入開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建基于三層網(wǎng)絡(luò)傳輸結(jié)構(gòu)的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，基于原有的中程無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和藻類(lèi)水華預(yù)測(cè)預(yù)警模型實(shí)施進(jìn)一步優(yōu)化，不僅能夠有效保障信息數(shù)據(jù)時(shí)間的連續(xù)性，同時(shí)能夠?qū)㈩A(yù)測(cè)精度提升到80%左右。

（二）大氣監(jiān)測(cè)

針對(duì)大氣監(jiān)測(cè)，常用方案主要包含固定在線監(jiān)測(cè)與流動(dòng)監(jiān)測(cè)這兩種，由于在線監(jiān)測(cè)具備同步達(dá)成監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的作用，其已經(jīng)成為大氣監(jiān)測(cè)主要的發(fā)展趨勢(shì)。所謂固定在線監(jiān)測(cè)，主要是在污染源排放口位置安裝固定在線監(jiān)測(cè)設(shè)施，基于監(jiān)控范疇內(nèi)根據(jù)網(wǎng)格形式來(lái)進(jìn)行污染物傳感器設(shè)置，進(jìn)行即時(shí)的大氣監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)。現(xiàn)階段，我國(guó)許多城市都已經(jīng)建立了環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)環(huán)境空氣常規(guī)監(jiān)測(cè)指標(biāo)實(shí)施實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)。比如武漢市，近幾年詳盡在全市范圍內(nèi)建設(shè)8個(gè)監(jiān)測(cè)子站，綜合利用各種傳感設(shè)施針對(duì)大氣環(huán)境當(dāng)中的可吸入顆粒物、二氧化硫以及氮氧化合物等相關(guān)因子實(shí)施信息采集，然后利用互聯(lián)網(wǎng)把實(shí)時(shí)信息傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，達(dá)成環(huán)境空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)的目標(biāo)。

（三）生態(tài)監(jiān)測(cè)

生態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)將對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)范圍劃分為若干個(gè)分簇，對(duì)應(yīng)的分簇則綜合參考監(jiān)測(cè)的相關(guān)需求，比如溫度、噪音以及濕度等，分別設(shè)置對(duì)應(yīng)的傳感器來(lái)進(jìn)行相關(guān)信息數(shù)據(jù)的搜集，然后將收集到的信息數(shù)據(jù)匯總傳輸?shù)娇刂浦行腫3]。生態(tài)在線監(jiān)測(cè)技術(shù)不但能夠有效保障環(huán)境監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)程信息采樣與傳輸?shù)目煽啃耘c實(shí)時(shí)性，并且通過(guò)在相應(yīng)的監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)設(shè)置移動(dòng)Agent節(jié)點(diǎn)，能夠依照互聯(lián)網(wǎng)能夠構(gòu)建實(shí)時(shí)的二維定位表，能夠始終選擇最佳的路徑來(lái)進(jìn)行信息的傳遞，使得整體功耗得到有效的控制。

（四）海洋監(jiān)測(cè)

所謂海洋監(jiān)測(cè)，其主要是把互聯(lián)網(wǎng)與傳感網(wǎng)應(yīng)用到海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，將無(wú)線傳感器布置在需要監(jiān)測(cè)的海域，采集有機(jī)磷農(nóng)藥、化學(xué)氧耗量、重金屬有機(jī)污染物以及營(yíng)養(yǎng)鹽等各類(lèi)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)的信息數(shù)據(jù)，利用無(wú)線發(fā)射設(shè)置來(lái)進(jìn)行信息數(shù)據(jù)的傳遞，最終建立一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)基礎(chǔ)的海洋環(huán)境智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。當(dāng)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)均能夠連接不同的傳感器，并且傳感器具體安裝位置能夠進(jìn)行水上、水下調(diào)節(jié)，能夠有效滿(mǎn)足各個(gè)不同監(jiān)測(cè)點(diǎn)的相關(guān)要求。

三、展望

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，再加上相關(guān)領(lǐng)域的持續(xù)完善，其在環(huán)境保護(hù)方面的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。綜合參考當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的利用，其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)主要包含橫向與縱向兩個(gè)層面。從橫向?qū)用鎭?lái)看，現(xiàn)階段的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較為單一，未來(lái)其還能夠在海洋生態(tài)系統(tǒng)、化學(xué)組成、電磁監(jiān)測(cè)、噪聲監(jiān)測(cè)以及土壤監(jiān)測(cè)等各個(gè)方面進(jìn)行有效的延伸。從縱向?qū)用鎭?lái)看，在科學(xué)技術(shù)與信息化技術(shù)的推動(dòng)下，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還能夠?qū)崿F(xiàn)更深層次的智能化、網(wǎng)絡(luò)化，未來(lái)的發(fā)展不再局限于生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)，而是形成一個(gè)環(huán)境保護(hù)的整體體系，使得相關(guān)工作的效率得以大幅提升。總而言之，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保行業(yè)的應(yīng)用是必然是發(fā)展趨勢(shì)，這就需要我們深入研究物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，加大投資、推廣力度，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)環(huán)保事業(yè)朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的趨勢(shì)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]杜克明，褚金翔，孫忠富，鄭飛翔，夏于，楊小冬.WebGIS在農(nóng)業(yè)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2016，04：171-178.

[2]王繼水，曹帥.基于物聯(lián)網(wǎng)的礦山環(huán)境在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[J].計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制，2012，02：342-344+366.

[3]高立艾，劉少博，李麗華.基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的溫室土壤環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].節(jié)水灌溉，2012，10：72-74.