物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

胡琪悅

一、緒論

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，綜合生活用水量逐年增加，生活污水排放量不斷增大。與此同時(shí)，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，工業(yè)廢水的排放量日益增多，亂倒生活廢水、偷排工業(yè)廢水，這些問(wèn)題時(shí)刻影響著水質(zhì)安全，現(xiàn)如今水質(zhì)安全逐漸引起社會(huì)和政府的重視。

物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸，其將用戶(hù)端擴(kuò)展到物與物之間，實(shí)現(xiàn)了物與物、物與人、人與環(huán)境之間的信息傳遞交換。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過(guò)各種傳感設(shè)備獲取信息，與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合，形成巨大的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞，實(shí)現(xiàn)各信息的智能識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。將物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，還可以對(duì)水質(zhì)進(jìn)行智能分析，及時(shí)對(duì)水質(zhì)做出評(píng)價(jià)，并將監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)反饋到用戶(hù)端，從而提高水質(zhì)管理水平。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，可推動(dòng)環(huán)境信息化建設(shè)。

水質(zhì)監(jiān)測(cè)是管理供水安全與排水情況的基礎(chǔ)。國(guó)外在城市污染源及江河流域的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面起步較早，美國(guó)在20世紀(jì)中葉就已建立自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以代替人工監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的工作。到了20世紀(jì)70年代，英國(guó)、日本、荷蘭、德國(guó)等國(guó)都先后建立了水質(zhì)污染連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。我國(guó)對(duì)水污染自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究始于20世紀(jì)80年代。我國(guó)從最初由人工對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)展到用水質(zhì)監(jiān)測(cè)的專(zhuān)業(yè)儀器進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，到如今實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，做到及時(shí)反饋分析和預(yù)警。如今的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)不僅有物理、化學(xué)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)，還有生物監(jiān)測(cè)技術(shù)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，可保證水質(zhì)監(jiān)測(cè)的全面性和可靠性。相比傳統(tǒng)檢測(cè)手段存在監(jiān)測(cè)周期長(zhǎng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)局限、數(shù)據(jù)采集速度慢等問(wèn)題，采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)水質(zhì)更能高效地反映水質(zhì)結(jié)果。

二、 物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

通過(guò)水質(zhì)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)管部門(mén)可以從客戶(hù)端清楚地看到各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)情況。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中還存在警報(bào)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染，系統(tǒng)將會(huì)將相關(guān)數(shù)據(jù)反饋給監(jiān)管部門(mén)客戶(hù)端，監(jiān)管就能及時(shí)做出控制管理，因此水質(zhì)監(jiān)測(cè)物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用在水質(zhì)監(jiān)管方面發(fā)揮了很大的作用。如今我國(guó)多個(gè)院校、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成效突出，已在多個(gè)地區(qū)實(shí)施應(yīng)用。

1.無(wú)錫太湖運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)對(duì)太湖水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)

無(wú)錫太湖充分利用物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)，對(duì)太湖水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，感知節(jié)點(diǎn)的傳感器裝有360度攝像頭、6個(gè)精密探頭、集成光學(xué)感知芯片，對(duì)應(yīng)6種水質(zhì)指標(biāo)，可以立體呈現(xiàn)水體情況，結(jié)合陸上屏控及環(huán)境衛(wèi)星遙感，形成太湖水域“三位一體”監(jiān)測(cè)體系。以感知為先，傳輸為基，計(jì)算為要，管理為本，構(gòu)建環(huán)境與社會(huì)全向互聯(lián)的智慧型環(huán)保感知網(wǎng)絡(luò)，率先實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控的現(xiàn)代化和智能化，率先實(shí)現(xiàn)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化。

2. 浙江富陽(yáng)物聯(lián)網(wǎng)管控平臺(tái)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)水質(zhì)

浙江富陽(yáng)是浙江省率先建立農(nóng)村生活污水智能管理監(jiān)測(cè)的地區(qū)，將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于污水管理方面，一旦水質(zhì)不達(dá)標(biāo)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)將信息傳遞給技術(shù)人員的用戶(hù)端。富陽(yáng)環(huán)保部門(mén)也能通過(guò)用戶(hù)端查看各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的視頻和水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，一方面從視覺(jué)上觀(guān)察水質(zhì)，另一方面從實(shí)時(shí)傳回的COD、BOD、氨氮、濁度、pH、總氮、總磷、金屬離子等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)對(duì)水質(zhì)做出評(píng)價(jià)。如今富春江富陽(yáng)段水質(zhì)穩(wěn)定保持在Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)以上，富陽(yáng)12個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面及6個(gè)集中飲用水源地達(dá)標(biāo)率為100%，全區(qū)境無(wú)劣Ⅴ類(lèi)水。

3.浙大海濱研究院開(kāi)展智慧水務(wù)

浙大研究院的“天津泰達(dá)智慧水務(wù)建設(shè)”在水環(huán)境的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與可視化、大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化決策、集群控制與智能調(diào)度等方面取得了豐碩成果，形成了世界領(lǐng)先的智慧水務(wù)技術(shù)產(chǎn)業(yè)模式。在管網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)監(jiān)控的地圖上，只需點(diǎn)擊管網(wǎng)上的任意一點(diǎn)，就能直觀(guān)地看到這個(gè)點(diǎn)的材質(zhì)、管徑、壓力、流量等信息，實(shí)現(xiàn)快捷管理。

三、物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)應(yīng)用方面存在的問(wèn)題

1. 水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備的局限性

物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的檢測(cè)設(shè)備主要依賴(lài)于國(guó)外進(jìn)口的設(shè)備儀器，由于國(guó)內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)備存在技術(shù)不成熟、性能穩(wěn)定性不好、容易發(fā)生故障、檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏度都不高等問(wèn)題，致使外國(guó)檢測(cè)水質(zhì)的儀器在國(guó)內(nèi)更受歡迎。雖然國(guó)外監(jiān)測(cè)設(shè)備質(zhì)量存在優(yōu)越性，但由于不同地區(qū)水質(zhì)特點(diǎn)不同，一些設(shè)備在國(guó)內(nèi)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)方面也會(huì)存在誤差，不能因地制宜地應(yīng)用到監(jiān)測(cè)中。

2.監(jiān)測(cè)規(guī)范不統(tǒng)一

物聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)手段與傳統(tǒng)檢測(cè)手段存在差異。例如，采用傳統(tǒng)方法檢測(cè)水中COD時(shí)應(yīng)先將取得的水搖勻，再進(jìn)行檢測(cè)分析；但采用自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)儀檢測(cè)的是將懸浮顆粒物過(guò)濾掉的水樣，兩組數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的水體性質(zhì)存在本質(zhì)上的差異，且在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展更新得快，因此應(yīng)對(duì)采用自動(dòng)檢測(cè)手段監(jiān)測(cè)出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范及時(shí)更新。

3. 信息透明度不高

物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的客戶(hù)端一般只是監(jiān)管部門(mén)，而不熟悉該事物的群眾只能從新聞等渠道間接獲取信息，監(jiān)管不能很好地展開(kāi)，致使一些企業(yè)存在偷排污水的僥幸行為。因此，讓用戶(hù)獲取水質(zhì)信息，開(kāi)放大多數(shù)部分監(jiān)測(cè)結(jié)果是有必要的，這有利于強(qiáng)化公眾的參與和社會(huì)監(jiān)督意識(shí)，提高群眾對(duì)水質(zhì)的信任度。

四、對(duì)策

為應(yīng)對(duì)上述提出的幾點(diǎn)問(wèn)題，提出以下幾點(diǎn)對(duì)策：第一，提高國(guó)內(nèi)科研發(fā)展水平，加大研發(fā)力度，重點(diǎn)培養(yǎng)引進(jìn)研究環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的高技術(shù)人才，開(kāi)發(fā)出符合國(guó)內(nèi)水質(zhì)特點(diǎn)的技術(shù)設(shè)備；第二，相關(guān)部門(mén)要建立自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)各檢測(cè)項(xiàng)目的標(biāo)準(zhǔn)，并隨著技術(shù)儀器的更新及時(shí)做出調(diào)整；第三，政府應(yīng)將實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接向社會(huì)公布，出現(xiàn)水質(zhì)問(wèn)題時(shí)，政府應(yīng)及時(shí)對(duì)污染企業(yè)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督檢查并作出處罰，公布相應(yīng)的處罰結(jié)果和處理后的水質(zhì)信息，有助于全社會(huì)的監(jiān)督管理，做到公開(kāi)透明，也有助于政府各部門(mén)信息的共享和相應(yīng)措施的實(shí)施。

將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測(cè)為水環(huán)境監(jiān)測(cè)提供了很好的發(fā)展方向，我國(guó)在利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)監(jiān)測(cè)水質(zhì)方面的應(yīng)用已經(jīng)產(chǎn)生較好效應(yīng)，但仍存在一些問(wèn)題。物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)的應(yīng)用是一個(gè)長(zhǎng)期投入的過(guò)程，其對(duì)水質(zhì)的改善也是潛移默化的，但效果也將是有目共睹的，加大物聯(lián)網(wǎng)在水環(huán)境方面的應(yīng)用對(duì)優(yōu)化水環(huán)境有極其深遠(yuǎn)的意義。

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