基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大氣污染環(huán)境監(jiān)測(cè)及其治理研究

吳開(kāi)倡 曾慶宇

摘要：當(dāng)前環(huán)境污染現(xiàn)象仍然存在，對(duì)環(huán)境污染進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)，對(duì)環(huán)境治理、環(huán)境污染預(yù)防具有重要的意義，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持，使得數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)信息能夠有效地傳遞到應(yīng)用平臺(tái)上，進(jìn)而簡(jiǎn)化了環(huán)境監(jiān)測(cè)程序，為制定科學(xué)的環(huán)境監(jiān)測(cè)措施提供了有利條件，但是由于傳感器功能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)使用范圍、環(huán)境監(jiān)測(cè)體系等限制性，抑制了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的有效發(fā)揮，鑒于此進(jìn)行環(huán)境監(jiān)測(cè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用研究對(duì)提高互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù);大氣污染環(huán)境;監(jiān)測(cè)及其治理;研究

引言

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了技術(shù)支持，在環(huán)境監(jiān)測(cè)中通過(guò)傳感器感知來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，為環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)提供了信息支持，但是由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用范圍限制、環(huán)境監(jiān)測(cè)體系和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展匹配度不高以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)下提供的環(huán)境數(shù)據(jù)信息穩(wěn)定性差等因素的影響，導(dǎo)致物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)得不到充分地發(fā)揮，因此在具體的應(yīng)用中，應(yīng)不斷的豐富環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍，構(gòu)建與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展相適應(yīng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)體系，并不斷的改善、研發(fā)新的感知設(shè)備，提高數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)的穩(wěn)定性，以此為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的使用提供有利條件。

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的大氣污染環(huán)境監(jiān)測(cè)及其治理中的應(yīng)用意義

目前常用的監(jiān)測(cè)手段有利用植物對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)]，通過(guò)對(duì)比不同植物在一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的變化，進(jìn)而判斷該地區(qū)存在的污染物，該方法在監(jiān)測(cè)環(huán)境的同時(shí)還能美化環(huán)境，受到廣泛關(guān)注，然而該方法存在受地區(qū)限制和監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)等不足。此外，還有利用Web的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)工廠企業(yè)的廢水以及廢氣進(jìn)行規(guī)范化管理，有效降低污染物的排放;利用地理信息系統(tǒng)建立相關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，觀測(cè)大氣污染區(qū)域及擴(kuò)散范圍。目前的研究存在監(jiān)測(cè)效率低、覆蓋面小和數(shù)據(jù)反饋延遲的問(wèn)題，需要研究一種有效的環(huán)境污染監(jiān)測(cè)方法，進(jìn)而提高對(duì)大氣環(huán)境的監(jiān)測(cè)效率。射頻識(shí)別的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠有效提高數(shù)據(jù)采集以及之間的交互。本文基于該技術(shù)建立大氣污染環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)的有效分析。首先分析基于射頻識(shí)別的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并建立大氣污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)所建立系統(tǒng)和傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所建立系統(tǒng)的有效性。此外，根據(jù)研究結(jié)果對(duì)造成環(huán)境污染的主要原因及其治理方法進(jìn)行分析討論，結(jié)果具有一定的工程實(shí)際意義。

2.空氣污染主要原因

一個(gè)地方的空氣污染主要是由自然環(huán)境和人為作用引起的。其中，自然環(huán)境因素中受到季節(jié)、地形的影響較為嚴(yán)重。文中所涉及的城市地處北方，在冬天環(huán)境溫度低，大氣產(chǎn)生逆溫現(xiàn)象，造成污染物沉積在地面附近，較難擴(kuò)散，并且隨著在冬天供暖需求的增加，產(chǎn)生了大量的污染物，進(jìn)而共同造成該城市冬天污染嚴(yán)重。在夏天溫度上升、空氣流通大且雨水充足，因此對(duì)大氣環(huán)境有一定的凈化作用。此外，由于該地處于黃河沖積平原，其土地存在大量的細(xì)砂以及粉細(xì)砂，在天氣比較干燥的春天和秋天中，該粉塵容易飄散在大氣中，進(jìn)而在一定程度上加劇了空氣污染的程度。隨著人們科技生活水平的持續(xù)提高，人為因素對(duì)環(huán)境污染的影響也越來(lái)越大。城市建設(shè)的腳步越來(lái)越快，城市中拆遷、施工、建設(shè)等行為頻繁，引起大氣環(huán)境的顆粒物大大增加。同時(shí)，因建筑物越來(lái)越密集，高度也越來(lái)越高，也造成城市空氣流動(dòng)大大下降。此外，由于工廠以及車(chē)輛的持續(xù)增加，其廢氣排放也成為加重大氣污染程度的重要因素。

3.物聯(lián)網(wǎng)的概念

物聯(lián)網(wǎng)是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將事物與事物連接起來(lái)的技術(shù)。因此，物聯(lián)網(wǎng)是在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種信息技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)包含有大量的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)，例如智能傳感器、射頻識(shí)別、激光掃描儀、全球定位系統(tǒng)、遙感等信息傳感設(shè)備及系統(tǒng)，目的是為了能夠組件物體與物體之間的短線程的無(wú)線通信。物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)所有對(duì)象都是按照約定的協(xié)議連接到互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換和進(jìn)行相互通信的，按照此約定才能夠?qū)崿F(xiàn)具有各種智能化功能的大型智能網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)層、感知層和應(yīng)用層為物聯(lián)網(wǎng)的三個(gè)基本的層次。其中網(wǎng)絡(luò)層由中心網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)為重要的構(gòu)成元素，實(shí)現(xiàn)了智能化的指控，快速的信息處理及反饋等功能;感知層由各種傳感器設(shè)備構(gòu)成，例如紅外傳感器、超聲波、攝像頭等可感知設(shè)備組成，可以實(shí)現(xiàn)快速的監(jiān)測(cè)、采集反饋各類(lèi)物體的數(shù)據(jù);最后是應(yīng)用層，是將物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)運(yùn)用到現(xiàn)實(shí)的生活中，給人們提供更加便捷、高效、智能化的生活和工作環(huán)境。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以不受時(shí)間和空間的限制，信息的傳輸效率與傳送質(zhì)量在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加持下得到了極大的提升，人們只需要在終端便可以操控和檢測(cè)一切需要觀察或操控的物體。

4.大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的具體應(yīng)用

以往傳統(tǒng)的大氣環(huán)境手工監(jiān)測(cè)，只是在固定時(shí)間內(nèi)在某一空間對(duì)大氣污染物進(jìn)行分析，據(jù)此判斷當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境空氣污染情況。顯然，這種監(jiān)測(cè)獲取的數(shù)據(jù)并不具備代表性，具有一定的局限性。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用下，能夠?qū)崿F(xiàn)大氣環(huán)境的多角度監(jiān)測(cè)。首先，工業(yè)企業(yè)的發(fā)展在一定程度上推進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步提升，但在發(fā)展過(guò)程中同時(shí)也給大氣環(huán)境帶來(lái)了不同程度的污染，比如沒(méi)有經(jīng)過(guò)監(jiān)測(cè)處理就向環(huán)境排放氮氧化物、二氧化硫、揮發(fā)性有機(jī)物。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中能夠?qū)U氣實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，企業(yè)和管理部門(mén)能夠?qū)崟r(shí)了解監(jiān)控廢氣排污情況，并對(duì)超標(biāo)實(shí)施自動(dòng)預(yù)警，更能夠?yàn)獒槍?duì)性地開(kāi)展污染治理提供科學(xué)精準(zhǔn)有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。另外，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用建設(shè)的城市環(huán)境空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測(cè)站、背景站、組分站、小微站等，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)站點(diǎn)周邊環(huán)境空氣質(zhì)量存在的污染物進(jìn)行連續(xù)或定時(shí)地采樣、測(cè)量、分析和利用。數(shù)據(jù)更能實(shí)時(shí)反映當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣質(zhì)量，為大氣治理和城市環(huán)境空氣質(zhì)量評(píng)定考核提供精準(zhǔn)支撐;利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的信息共享，實(shí)現(xiàn)了人們的環(huán)境知情權(quán)。

5.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)的效果分析

近年來(lái)，空氣污染問(wèn)題逐漸嚴(yán)重。我國(guó)也緊急出臺(tái)了許多關(guān)于空氣污染治理的和預(yù)防的相關(guān)措施。由于空氣污染范圍廣，污染的種類(lèi)非常多，所以治理起來(lái)有很大的難度。如何監(jiān)控成為了空氣監(jiān)測(cè)的重要問(wèn)題，這就需要不斷的加深物聯(lián)網(wǎng)對(duì)空氣的監(jiān)測(cè)的深度和廣度。深度即增加空氣污染源的監(jiān)測(cè)種類(lèi)和數(shù)量，廣度即范圍。所以需要將不同種類(lèi)的傳感器采用協(xié)同監(jiān)測(cè)的方式才能更加高效的對(duì)空氣監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的分析，從而達(dá)到提高整個(gè)空氣監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性，讓不同傳感器的數(shù)據(jù)能夠在不同的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中共享，從而解決空氣污染治理中的難題，提高治理的效率。以PM2.5在空氣中含量的監(jiān)測(cè)為例，應(yīng)該要?jiǎng)澐謪^(qū)域分開(kāi)治理，根據(jù)產(chǎn)生PM2.5的來(lái)源和其在空氣中的含量對(duì)不同的區(qū)域指定合理的監(jiān)控方案，使空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)更加系統(tǒng)，能更好的對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確的分析。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要對(duì)空氣污染的預(yù)判體系進(jìn)行及時(shí)的創(chuàng)新和改進(jìn)。

結(jié)束語(yǔ)

在對(duì)大氣污染進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，若通過(guò)人工獲取定量大氣，經(jīng)過(guò)對(duì)污染物的提取、分析來(lái)分析其是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的話，耗費(fèi)的時(shí)間較長(zhǎng)，降低了監(jiān)測(cè)效果。因此，文章設(shè)計(jì)了基于物聯(lián)網(wǎng)的大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)技術(shù)。與人工監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比，雖然兩者之間的數(shù)據(jù)結(jié)果較為接近，但因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的成熟，文章技術(shù)可以提供高性?xún)r(jià)比數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而使監(jiān)測(cè)過(guò)程更加省時(shí)省力。不過(guò)對(duì)于特殊場(chǎng)所來(lái)說(shuō)，監(jiān)測(cè)速度和效果會(huì)受到影響，所以文章方法還需要進(jìn)一步研究，通過(guò)改進(jìn)監(jiān)測(cè)細(xì)節(jié)，從而獲得更加精準(zhǔn)且快速的監(jiān)測(cè)效果。

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