物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的運用

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摘要：詳細分析了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在大氣污染、水污染、海洋污染及其他生態(tài)環(huán)境惡化等環(huán)境監(jiān)測中的作用，著重闡述物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在這些監(jiān)測中存在的要素不全、技術(shù)等級低、監(jiān)測缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)、公眾對監(jiān)測認知程度較低等系列重要問題，并對物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測中的未來發(fā)展前景做出展望。

關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；信息傳遞

隨著改革開放的推進，各種工業(yè)不斷發(fā)展，加劇了對自然資源的需求和生態(tài)環(huán)境的破壞，人們逐步意識到環(huán)境保護的重要性，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測是使用人工采取樣品進行檢測的方式，這種監(jiān)控方式：（1）無法進行長期的遠程實時監(jiān)控；（2）不能夠及時地反應(yīng)環(huán)境變化等信息；（3）由于依靠人力，勞動強度大，這些不足使得傳統(tǒng)監(jiān)測方式無法滿足現(xiàn)代監(jiān)測對于環(huán)境的信息化管理要求。隨著污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)的開始推廣，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在我國環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域開始了最早的探索和應(yīng)用，它的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)環(huán)境監(jiān)測方法的缺陷，降低了監(jiān)測成本，也使得環(huán)境監(jiān)測向自動化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展，我國目前的環(huán)境監(jiān)測手段還很落后，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)為我國環(huán)境監(jiān)測的發(fā)展提供了一個很好的契機，為復(fù)雜、多樣的環(huán)境進行自動實時監(jiān)測提供了可行的思路和方案。

1物聯(lián)網(wǎng)

1.1概念

物聯(lián)網(wǎng)（TheInternetofthings，IOT）是指在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上擴展和延伸到物體與物體之間信息交流的一種新型信息技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)的定義是實現(xiàn)物體與物體、人與物體、人與人之間的信息交流。物聯(lián)網(wǎng)在國內(nèi)的應(yīng)用一般是使用定位系統(tǒng)、紅外線感應(yīng)儀、全球定位系統(tǒng)（GPRS）、激光掃描儀和氣體感應(yīng)器等設(shè)備間的信息，進行交換和記錄，實現(xiàn)檢測、定位、監(jiān)測和掃描的一種信息技術(shù)，實現(xiàn)各種設(shè)備之間信息的交流，讓使用者能夠在物聯(lián)網(wǎng)中得到需要的信息，讓監(jiān)測和管理的信息具有時效性和保證其準(zhǔn)確性，達到人工智能化的監(jiān)控，提高工作效率和生產(chǎn)力，彌補傳統(tǒng)工作中的不足。物聯(lián)網(wǎng)在現(xiàn)代被廣泛運用于各個領(lǐng)域中，如醫(yī)療健康、道路交通、店鋪監(jiān)控等，它們都體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的智能化與實用性。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)開始應(yīng)用到生活的各個方面，很多地方的環(huán)境監(jiān)測已經(jīng)開始廣泛使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。

1.2組成結(jié)構(gòu)

環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)主要由采集層、網(wǎng)絡(luò)層、應(yīng)用層3大部分組成。其中采集層通過傳感器、智能卡、電子標(biāo)簽、識別碼、攝像頭等感知設(shè)備實現(xiàn)環(huán)境因子的識別、監(jiān)測分析等信息的捕獲、采集，以達到智能感知的目的；網(wǎng)絡(luò)層利用無線網(wǎng)、移動網(wǎng)、固定網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、廣電網(wǎng)等傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)感知層所采集信息的傳輸與處理，是整個環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的核心組成部分，是將采集層所采集的數(shù)據(jù)進行大范圍的傳輸與共享，并且實現(xiàn)多方的交互；應(yīng)用層主要包括環(huán)境監(jiān)測中的特定應(yīng)用服務(wù)以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用服務(wù)間接口和能力調(diào)用功能的中間件，用于完成信息的分析處理和決策，以實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測信息的識別、感知、分析和預(yù)測，發(fā)揮智能作用。

2在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1大氣污染監(jiān)測

如今我國很多城市存在空氣污染現(xiàn)象，空氣質(zhì)量較差，尤其在一些大中城市，由于重工業(yè)和城市交通的發(fā)展以及人口持續(xù)增長，導(dǎo)致了城市大氣污染相當(dāng)嚴(yán)重，其中就有人們熟知的PM2.5。大氣污染監(jiān)測主要包括大氣污染物監(jiān)測、空氣質(zhì)量自動監(jiān)測和大氣降塵監(jiān)測等幾個方面，由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所具有的強大溝通等功能，它能夠有效地應(yīng)用到對大氣污染監(jiān)測的整個過程中，如監(jiān)測空氣中可吸入顆粒物的含量，空氣中有毒有害物質(zhì)的含量，甚至能夠監(jiān)測大氣中的氧氣含量、二氧化碳含量、氮氣含量等，可以快速地發(fā)現(xiàn)空氣中存在的問題，并且通過實時傳輸功能把監(jiān)測器上的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)綒庀罂刂浦行模儆蓺庀罂刂浦行膫鬏斀o電視臺新聞中心等告知民眾，讓民眾及時做好自我防護，降低污染的危害，保證身體健康。從中央到地方各級天氣氣象預(yù)報的準(zhǔn)確和適時就表明我國在城市空氣質(zhì)量監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上確實已經(jīng)有一個完善的體系。

2.2水污染監(jiān)測

當(dāng)今世界水污染現(xiàn)象已到了相當(dāng)嚴(yán)重的程度，應(yīng)當(dāng)引起全人類的重視。由于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)所具有的自動監(jiān)測功能也被廣泛用于對河流河道水質(zhì)、水庫水質(zhì)、污水處理質(zhì)量等監(jiān)測中。通過傳感器監(jiān)測水體中含有的各種固體污染物含量，各種氣體含量，其他有毒有害物質(zhì)含量；而后將數(shù)據(jù)傳送到中央控制系統(tǒng)，再由那里的計算機自動進行對比分析判斷水質(zhì)好壞情況、水質(zhì)安全情況并提供兩種相應(yīng)系數(shù)，所有的數(shù)據(jù)都會自動進行儲存?zhèn)浒福坏┌l(fā)現(xiàn)問題或異常情況，計算機還能夠自動報警，引起人們的警覺。而且物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具有的“物物相聯(lián)”的特點使得人也能夠?qū)ο到y(tǒng)進行人工干預(yù)，人為地進行實時的監(jiān)測觀察，以便為及時整改服務(wù)。

2.3海洋污染監(jiān)測

我國對于海洋污染監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)還處于初級階段，而世界很多國家都很早就對海洋污染監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)進行著研究，它們的研究成果能夠為我們提供借鑒和幫助。海洋污染物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)能夠監(jiān)測一個國家海洋的水質(zhì)情況、污染物情況，能夠在發(fā)生一些人為災(zāi)害或者自然災(zāi)害時做到及時發(fā)現(xiàn)，從而為及時處理爭取時間。比如在發(fā)生核泄露造成核污染時及時發(fā)現(xiàn)污染物是否到達國家的近海，為及時有效的防范爭取時間；在發(fā)生油船原油泄漏時也能夠及時地判斷原油泄露產(chǎn)生的污染情況并及時地做出處理，有效控制污染的范圍和規(guī)模，把損失降到最低。

2.4生態(tài)環(huán)境監(jiān)測

生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)盡管是一個較為寬泛的系統(tǒng)概念，但也已經(jīng)逐步地被接受應(yīng)用，并發(fā)生著作用。一般來說，這樣的一個監(jiān)測系統(tǒng)不僅僅包括前面提及的幾個已經(jīng)投入使用的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，它還包括視頻監(jiān)控系統(tǒng)和對生態(tài)環(huán)境中的植物、動物生存情況的監(jiān)測等一系列的監(jiān)控，所有的信息、數(shù)據(jù)等最終匯集到中央控制系統(tǒng)中，由中央控制系統(tǒng)做出反應(yīng)發(fā)出指令。目前生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測的應(yīng)用主要是在一些自然保護區(qū)、沙漠綠植研究、生態(tài)環(huán)境惡化監(jiān)測中，已經(jīng)體現(xiàn)出了收集、預(yù)報等功能和功效。

3存在的問題

3.1監(jiān)測要素不全

在關(guān)于生態(tài)環(huán)境的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)系統(tǒng)性監(jiān)測中，監(jiān)測的對象其實較為簡單，很多監(jiān)測系統(tǒng)的構(gòu)成也較為單純，因而離實際需要還有很大距離。比如只能夠?qū)Ｑ笾袔追N特定的污染物進行監(jiān)測，對空氣中特定的污染物進行監(jiān)測，監(jiān)測范圍非常有限，因而監(jiān)測的功效也大受影響，這些與對全球整個生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測需求是極不匹配的，缺乏完善、全面的整體性環(huán)境監(jiān)測勢必制約著環(huán)境保護與防治，所以監(jiān)測要素亟待補充和完善，方能擔(dān)當(dāng)重要使命。

3.2監(jiān)測技術(shù)還較為初級

世界上物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)其實也并不完善，尤其是我國環(huán)境監(jiān)測中的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)還處于較初級的階段，硬件、軟件上都還有很多欠缺的地方需要完善和加強，還有很多課題亟待人們?nèi)パ芯亢驼撟C，還有很多未知領(lǐng)域等待我們?nèi)フJ知和開拓；不僅僅是完善傳感器、傳輸器、運算器等硬件；更多的是在軟件系統(tǒng)的研究控制上要加大力氣，加強技術(shù)攻關(guān)，努力改變監(jiān)測技術(shù)的初級化制約著監(jiān)測成效的現(xiàn)狀。

3.3監(jiān)測缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)

我國在環(huán)境監(jiān)測的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)上起步晚，缺乏相關(guān)的經(jīng)驗和技術(shù)，逐步在摸索中前進，逐步在積累中提高，迄今還沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和尺度，整個國家的環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)也還缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，有著各自為政的特點，因而顯得混亂；甚至同一個地方、不同監(jiān)測系統(tǒng)每天向公眾播報的空氣污染物種類、污染程度及等級都不相同，這樣的環(huán)境監(jiān)測效果確實不盡人意。因此實行監(jiān)測的統(tǒng)一規(guī)劃和標(biāo)準(zhǔn)，有利于提升監(jiān)測效果。

3.4公眾的認知度較低

物聯(lián)網(wǎng)是一種較為新穎的名詞概念，其技術(shù)應(yīng)用在我國尚未得到大范圍的推廣，而且宣傳力度也不夠，甚至對于已經(jīng)應(yīng)用了一定物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的領(lǐng)域也沒有對公眾進行宣傳，由此可見，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對于普通公眾的關(guān)注度還不是很高，有隔膜的。這樣一來，關(guān)注度低自然導(dǎo)致相應(yīng)的政策無法進行完善，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用便不能有效地擴大范圍。雖然公眾對于這樣一項技術(shù)是有著巨大的需求前景，但是市場和生產(chǎn)研發(fā)之間出現(xiàn)了巨大脫節(jié)，這也與技術(shù)的宣傳力度不足存在著一定的聯(lián)系。

4未來發(fā)展

4.1加大技術(shù)研發(fā)的力度

對于相關(guān)設(shè)備技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)，國家要不斷加大加強政策支持，同時國家也要加強對相關(guān)研發(fā)企業(yè)、生產(chǎn)企業(yè)的政策補貼，在提高物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)附屬設(shè)施質(zhì)量、性能的同時不斷地降低成本價格，讓物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠更好地應(yīng)用到環(huán)境監(jiān)測中，服務(wù)國家，服務(wù)社會。

4.2加強環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃

必須加強環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的系統(tǒng)規(guī)劃，統(tǒng)一監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一國家層面的系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。同時對整個環(huán)境監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)進行統(tǒng)一的規(guī)劃，杜絕地方性差異，與此同時還要不斷進行完善，提高質(zhì)量和水平。

4.3加大宣傳，提高民眾對于物聯(lián)網(wǎng)的認知

必須要通過科學(xué)教育頻道、有關(guān)新聞頻道、社會活動以及公共產(chǎn)品展示等方式來提高人們對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的認識和了解，增加普通民眾對于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)研發(fā)的支持，因為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)歸根到底要惠及民生幸福。

5結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，隨著社會和信息技術(shù)的發(fā)展，它必然會融入人們?nèi)粘Ｉ钪械姆椒矫婷妫龠M生活的改善和優(yōu)化，使得人們的生活越來越智能化。尤其對于現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，其建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)對于節(jié)能型社會的發(fā)展，新時期環(huán)境保護以及國家實行節(jié)能減排都有巨大的促進作用，也使得現(xiàn)代經(jīng)濟得到持續(xù)、健康、穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

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作者：沈偉 單位：泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院