論環境監測中物聯網技術的應用

陽奇

（廣東省深圳市坪山新區環境監測站 廣東深圳 518118）

目前常用的環境監測方法往往使用人工采樣的方式，這種監控方法無法進行長期的遠程實時監控，且由于依靠人力，使得勞動強度大，不適合信息化管理的要求。而物聯網技術的出現，為克服傳統環境監測方法的缺陷，降低監測成本，實現對復雜、多樣的環境進行自動實時監測提供了可行的思路和方案。我國在上世紀90年代末開始推廣的污染源在線監控系統就是物聯網技術的在我國環境監測領域最早探索和應用，具有重大的突破與創新意義，也開啟了物聯網技術在環境監測領域的研究應用時代。目前，全國已建成國家、省、地級市三級300多個各級污染源監控中心，對占全國主要污染物工業排放負荷65%的近萬家工業污染源和近700家城市污水處理廠安裝污染源自動監控設備，并與環保部門聯網，實現實時監控、數據采集、異常報警和信息傳輸，形成統一的監控網絡。由此可見，物聯網技術對促進中國環保事業的發展具有深遠的意義。環境監測方式的物聯網化也必然成為其發展趨勢。

1 物聯網（IOT)的概念

物聯網是指通過各種信息傳感設備與技術，如傳感器、射頻識別技術、全球定位系統、紅外感應器、激光掃描器、氣體感應器等，實時監測任何需要監控、連接、互動的物體或過程，采集其聲、光、熱、電、力學、化學、生物、位置等各種需要的信息，與互聯網結合，形成一個巨大網絡，實現對物品的智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理[1]。

2 物聯網的組織架構

環境監測物聯網主要由感知層、網絡層、應用層三大部分組成。其中感知層通過傳感器、智能卡、電子標簽、識別碼、攝像頭等感知設備實現環境因子的識別、監測分析等信息的捕獲、采集，以達到智能感知的目的；網絡層利用無線網、移動網、固定網、互聯網、廣電網等傳輸網絡實現感知層所采集信息的傳輸；應用層主要包括環境監測中的特定應用服務以及實現網絡層和應用服務間接口和能力調用功能的中間件，用于完成信息的分析處理和決策，以實現環境監測信息的識別、感知、分析和預測，發揮智能作用。

3 環境監測中物聯網技術的應用

目前，全球物聯網技術在環境監測中的應用研究還處于初級階段，但已具備了較好的基礎。例如，美國研發用于實時監測城市環境污染數據“CitySense”監測系統和監測大鴨島海鳥棲息情況的生態監測系統；澳大利亞用于監測蟾蜍分布和棲息情況的生態監測系統等[2]。

從上世紀90年代末，我國就開展了物聯網技術在環境監測方面的有益探索和實踐，經過十多年的發展，物聯網技術在環境監測中得到初步應用。聯網技術的應用范圍也由最初的污染源監測領域擴展到環境質量監測、生態環境監測、海洋監測、噪聲監測、濕地環境監測等領域。

例如，孔祥洪、郭陽雪等[3]利用物聯網技術，研究出適用于淺海海洋環境的監測系統，使相關監測部門或用戶能夠及時掌握海洋環境信息的變化情況，并可根據相關信息實施相應的布控和措施。韓坤[4]利用物聯網技術，開發的一套城市環境噪聲監控系統，能節省大量人力和物力同時得到非常精確細致的實時監測數據。研究出基于多傳感器網絡平臺的生態環境監測物聯網技術，該技術可以根據監測需求在不同類型的采集數據之間進行切換控制，具有節能、高效和易于管理的特點。2011年江蘇無錫針對太湖藍藻問題，充分利用物聯網技術對太湖水環境質量進行監測，感知節點的傳感器裝有360度攝像頭、6個精密探頭、集成光學感知芯片、對應6種水質指標，可以立體呈現出水體情況，結合陸上屏控及環境衛星遙感，形成太湖水域“三位一體”監測體系。2012年重慶市利用物聯網技術，建立環境質量物聯網監測系統，該系統能實時監控三峽庫區的面源污染狀況，并把不斷改變的現狀因素傳輸到系統，大大提高了環境監測和管理的效率，為環境管理決策提供了及時有效的數據。還有我國已投入使用的可可西里濕地監測系統、三峽工程生態與環境監測系統等都是物聯網技術在我國環境監測中的典型應用和實踐。

2012年我國《物聯網“十二五”發展規劃》中明確提出智能環保是“十二五”期間中國物聯網重點發展的九大應用之一，物聯網在環保領域的應用將進人一輪新的發展高潮，對促進我國環保事業的發展具有重要而且深遠的意義。

4 結語

環境監測方式的物聯網化是當今環境監測的發展潮流，相比于傳統壞境監測方式的局限性，基于物聯網技術的環境監測實現了對環境因子的遠距離、實時、快速、精確監測，監測工作效率及水平得到很大提高。環境監管部門也可以隨時監測及掌握環境質量狀況及企業排污情況，變事后監管為事前預防，由粗放式監管轉向精細化監管。然而目前成熟的環境類傳感器的種類還較少，使物聯網技術在環境監測領域的應用受到一定的制約，因此需盡快開發出更多的傳感器，使物聯網技術在環境監測中發揮出更大的作用。

[1]中國環保物聯網應用白皮書（2011年）[R].賽迪顧問有限公司，2011.

[2]王曉東，李妍，孟金等.物聯網在環境保護工作中的應用及研究進[J].物聯網技術，2012，6：75-76.

[3]孔祥洪，郭陽雪等.基于物聯網的近海環境監測系統的研究與設計[J].微型機與應用，2012，31(12)：30-33.

[4]韓坤.基于物聯網的城市環境噪聲監控系統的設計與應用[J].商場現代化 2011，1：17-18.