基于物聯網技術的環境監測應用研究

來育梅王 偉（.聚光科技（杭州）股份有限公司，浙江 杭州 3005；.杭州水處理技術研究開發中心有限公司，浙江 杭州 300）

基于物聯網技術的環境監測應用研究

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（1.聚光科技（杭州）股份有限公司，浙江 杭州 310052；2.杭州水處理技術研究開發中心有限公司，浙江 杭州 310012）

隨著信息技術的不斷發展，物聯網技術也獲得了極大的提高，目前物聯網技術已經使用到了各個領域中，對國民經濟的發展起著越來越重要的作用。物聯網技術由于集成了遠程的監控與遙測、自動化采集與傳輸等最新技術，對環境的監測工作將起到重要的作用，將會徹底改變現有環境監測工作的理念與方式。本文就基于物聯網技術的環境監測應用進行了全面的分析。

物聯網技術；環境；監測；應用研究

在我國經濟取得巨大成就的同時，也要看到我國的環境污染也已經成為了一個很大的問題，特別是最近幾年，我國環境質量下降的同時又出現了一些新的或是隱性的環境問題，比如外來物種的侵入等，這些問題的出現既是我國經濟取得巨大發展的證明，同時也是我國經濟發展不足的表現。環境監測向自動化、信息化、網絡化、智能化方向發展是一個大的趨勢，我國目前在這方面的技術還很落后，物聯網技術的出現為我國環境監測技術的發展提供了一個很好的契機。

一、環境監測物聯網基本概念

1 物聯網的概念

物聯網經過這么多年的發展，其概念的提出已經有很多的版本，但不論哪種版本，其基本的內容包含以下幾個方面：物聯網首先要部署一些具有智能化、自動化、信息化的數據采集與計算處理能力的芯片與軟件，然后通過網絡技術將這些芯片與軟件進行互聯，以達到信息與數據的共享、傳輸、協同處理等功能，從而實現人與人、物與物或人與物之間的互動。

隨著信息技術、網絡技術、自動化技術、芯片技術的不斷發展，物聯網已經開始應用到生活的各個方面，很多地方的環境監測已經開始廣泛使用物聯網技術。

2 環境監測物聯網的組成結構

物聯網在環境監測中的應用與其它領域的應用有共同之處，但是由于環境監測的特殊性，物聯網在環境監測中的應用技術有其自身的特點，比如環境監測的數據量大、精度要求高、數據要求高可靠性傳輸、網絡健壯性要求高等。

從目前物聯網在環境監測中的應用實際來看，其結構主要分為三層：應用層、網絡層、采集層。

采集層是環境監測物聯網的基礎層次，其主要功能是利用一些智能設備，比如攝像頭、傳感器、電子碼等對外界的環境參數進行采集。對環境參數的采集只是實現了對外界環境的感知，更主要的還要進行數據的傳輸與共享，所以采集層主要由采集設備與傳輸網絡兩部分組成。傳輸網絡是由在空間上分布的各類智能采集設備所組成的網絡，這些采集設備負責采集其所在地的各類環境參數。傳輸網絡在所有節點部署了一個或幾個智能采集設備，并同時為這些設備配備了能源系統、微控制器系統、無線網絡傳輸系統等，這些共同組成了采集層的網絡傳輸系統。從中可以看出，其中最主要的便是智能化的采集設備，其分布的規模、采集的精確度等決定了整個環境監測物聯網的功能與效率。

網絡層是利用移動網、無線網、廣電網、有線網等對采集層所采集的數據進行實時的傳輸與處理，是整個環境監測物聯網的核心組成部分。采集層所組成的傳輸網絡只能在特定的區域內進行組網，覆蓋范圍是有限的，在這種情況下數據的傳輸等都在有限的范圍內進行，對環境監測系統的作用并不大。而網絡層則是實現將采集層所采集的數據進行大范圍的傳輸與共享，只有實現了這種數據的實時傳輸與共享，并且實現多方的交互，環境監測物聯網的存在才有意義，才能在環境監測中發揮應有的作用。從以上表述中可以看到，網絡層實現的關鍵是采集層與網絡層的接口技術。

應用層主要是完成環境監測物聯網的各項特定功能，以及為了實現這些特定功能所要處理的與網絡層之間的接口、相關數據的處理等。將采集層的環境監測數據通過網絡層傳輸，在應用層對這些數據進行分析處理，向環境監測提供實時、準確、可靠的數據依據。從以上表述可以看出，應用層最主要的技術包含大批量數據的分析處理能力、與網絡層的無縫接口、對網絡層和采集層的協調互動。

二、環境監測物聯網存在的問題

目前物聯網技術在環境監測中已經獲得了很大的發展，但是在使用的過程中還存在著一些問題制約著發展。

1 安全性

在環境監測物聯網的各個層次中，都存在著安全性的問題。首先，數據采集層的傳輸網絡其組網技術相對簡單，由于其能源系統的限制，對于傳輸的數據加密程度較弱，無法防范數據的泄露問題；其次，網絡層的數據傳輸，由于使用的是無線、有線、廣電等方式時行通信，也不可避免地面臨著黑客、病毒以及網絡自已的缺陷而造成的數據泄露的情況；最后，在應用層，由于在此層面上要求數據的共享，所以數據的安全性也在降低。

環境監測物聯網各個接口之間在保證互聯互通的同時，如何確保整體的安全性，已經成為了物聯網發展的重要制約因素。

2 技術標準

目前物聯技術發展的很快，但是相應標準的制定卻未能跟上這種發展的腳步，環境物聯網也面臨著這個問題。環境物聯網各個層面、各個接口之間標準的不統一，已經嚴重制約著物聯網的發展。

3 產業化

我國的環境監測物聯網方面的應用與其它領域的應用相比還很弱小，并沒有形成規模化的產業。造成這種情況的原因是多方面的，首先，物聯網的建設涉及到各個環節、不同的廠商，各廠商之間未形成共贏的局面；其次，由于環境監測物聯網的產業鏈較長，其成本無法有效地控制；最后，產業的各個環節相對分散，無法形成一個統一而有力的服務提供商。

三、環境監測物聯網的發展趨勢

未來環境監測物聯網的發展趨勢主要有兩個方面：橫向與縱向。從縱向方面來看，隨著物聯網技術的發展，可以深入挖掘物聯網在環境監測方面的智能化、自動化、信息化技術；從橫向方面來看，目前物聯網在環境監測方面的應用還很單一，物聯網未來可以向土壤監測、大氣監測、電磁監測、海洋監測等方面發展，以涵蓋更廣闊的范圍。

結語

隨著國民經濟的發展以及科學的不斷進步，特別是信息技術與無線通信技術的不斷發展，物聯網技術在各個領域都獲得了極大的應用，物聯網技術進入環境監測領域是未來發展的趨勢。

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