物聯網在環境保護中的應用

羅艷霞+胡曾林

（西北民族大學 電氣工程學院 甘肅省 蘭州市 730124）

摘 要：當"十二五"規劃的正式出臺，物聯網已經被上升到國家戰略的高度，成為了當時的年度熱詞。但同時，早在物聯網概念提出之前，環境保護已經是傳感網（物聯網的前身）探索和實踐并大力推進的熱點領域之一。

關鍵詞：環境保護；質量檢測；自動監控

1.引言

近年來，物聯網的發展受到廣泛關注。物聯網（InternetofThings，IOT）概念最早于1999年由美國麻省理工學院提出，目前業界并沒有明確統一的定義。早期的物聯網是指依托射頻識別（RFID）技術的物流網絡，隨著技術和應用的發展，物聯網的內涵已經發生了較大變化現階段，物聯網是指在物理世界的實體中部署具有一定感知能力、計算能力和執行能力的各種信息傳感設備，通過網絡設施實現信息傳輸、協同和處理，從而實現廣域或大范圍的人與物物與物之間信息交換需求的互聯。

2.物聯網在環境保護中應用

隨著我國物聯網在環保領域應用的不斷推廣，應用中遇到的問題也愈發錯綜復雜，這對面向環境保護的物聯網提出更高的技術要求。

2.1對傳感器的新型要求

在面向環境保護的物聯網感知層，作為感知層獲取環境信息的重要手段，傳感器應該具備精確感知熱、力、光、電、聲、位移等多種信號的能力，為網絡系統的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。同時，作為物聯網在環境保護領域的特殊應用，傳感器應該滿足在大范圍無人值守環境大規模部署的要求，同時應應各種惡劣的應用環境，因此，要求傳統的傳感器逐步實現微型化、低成本、低能耗、智能化、信息化、網絡化，經歷一個從傳統傳感器→智能傳感器→嵌入式傳感器的內涵不斷豐富的發展過程。新材料微型化傳感器、智能處理和存儲信息的智能化傳感器和多功能傳感器等領域必將會成為未來研究的熱點問題。對RFID技術的研究今后將重點放在RFID的反碰、撞沖突問題、RFID天線研究、工作頻率的選擇以及安全與隱私問題上。

2.2網絡層的創新實踐

在面向環境保護的物聯網網絡層，隨著3G網絡的大規模部署，3G及LTE無線接入技術將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進一步促進面向環境保護的物聯網應用的普及。與此同時，電信網絡的接入層和網絡架構也將面臨改進和優化問題，電信網絡未來需要針對面向環境保護的物聯網的低移動性、低數據量、高可靠性、海量容量進行優化，包括適應面向環境保護的物聯網業務模型的無線接入技術、核心網優化技術，包括鑒權、計費、網絡管理、移動性管理等技術，包括適用于傳感器節點的短距離通信技術，自組織組網技術以及異構網絡的融合技術和協同技術等。

2.3物聯網應用層的創新實踐

在面向環境保護的物聯網應用層，高效處理海量數據的技術和科學模型將會出現并將大規模應用。面向環境保護的物聯網中每時每刻都在產生大量的數據，這其中既有對決策有很大貢獻的數據，也有幫助較小的數據，還有噪聲數據，對如此海量數據的處理，需要有超級計算能力，并且在科學模型的指導下，才能高效地發現有用的決策信息，并智能地處理。由于云計算的應用包含了“把力量聯合起來，給其中的每一個成員使用”的思想，讓人們能夠調用全網絡資源，預計將在面向環境保護的物聯網中大規模地使用。

污染源自動監控是對物聯網技術的典型應用，這一技術的廣泛應用將是未來污染源自動監控工作的重點，將給這項業務的工作模式帶來巨大變革。環境在線監控等技術手段的應用，對環境管理理念、方法、體制、機制的變革形成推動力量，從而借助技術手段實現中國污染的有效控制和環境的有效保護。環境在線監控就是在點線面源的合適點位上安裝各種自動監測儀器儀表和數據采集傳輸儀，通過各種通訊信道與環境監控中心的通信服務器相連，實現在線實時通訊，這樣傳感器感知的點位環境狀態就被源源不斷地送到環保部門，并存儲在海量數據庫服務器上，以供環保信息化各種應用系統使用。

3.“物聯網環境保護技術”的未來

3.1關鍵技術有待提升

由于面向環境保護的物聯網應用場景的特殊性，其發展中仍面臨一些關鍵技術的挑戰，如復雜環境下傳感器組網技術、能耗問題、傳感器節點部署模式及策略、安全隱私問題等等，這些關鍵技術的解決是面向環境保護的物聯網大規模推廣應用的必要條件，因此努力完善面向環境保護的物聯網技術體系，突破面向環境保護的物聯網應用中的關鍵技術是目前亟待解決的問題。

3.2應用與產業化問題

在物聯網未來的探索中遇到的問題也愈發錯綜復雜，這對面向環境保護的物聯網提出更高的技術要求。現階段面向環境保護的物聯網應用規模領域較小，一方面形成不了成熟的商業模式，另一方面也不利于市場的培育，因此未來要選擇重點領域和重點工程，積極引導面向環境保護的物聯網行業示范應用，擴大應用規模，積累技術發展、產業應用、經營管理、政策實施等在面向環境保護的物聯網網絡層，隨著3G網絡的大規模部署，3G及LTE無線接入技術將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進一步促進面向環境保護的物聯網應用的普及。與此同時，電信網絡的接入層和網絡架構也研究與開發術、新材料、新思想將推動面向環境保護的物聯網向多元化、智能化的方向演進。

3.3物聯網在環境保護中應用的前景

隨著我國物聯網在環保領域應用的不斷推廣，應用目前，面向環境保護的物聯網標準無論是在國際或國內均處于初級階段，尚未系統化。面向環境保護的物聯網包括感知、網絡、應用三個層面，每一個層面都會涉及到一些標準化組織，目前已經成立了很多標準化組織，而國際各標準組織之間對面向環境保護的物聯網的研究也缺乏統一的協作，同時缺乏權威以及可遵循的標準。每個國際標準組織的研究都是針對某一方面或自己擅長的部分進行研究，國內對于面向環境保護的物聯網的研究也很零散，沒有系統的端到端的規劃。而由于缺乏統一標準，面向環境變化的物聯網應用和產業規模也都受到很大影響。因此，面對各行業間的技術和應用差異，如何做到標準的大統一，這是目前面臨的較大問題。未來面向環境變化的物聯網標準化問題需要在政府統一領導下，由相關部門牽頭，協調其他部門共同制定和統一面向環境保護的物聯網的相關標準和規范，打破行業壁壘，跨行業、部門，在標準化組織之間形成標準體系，只有這樣才能促進面向環境保護的物聯網的健康發展。

4.總結

面向環境保護的物聯網是新時期物聯網背景下環境保護領域信息化的必然趨勢，現階段我國面向環境保護物聯網的發展已經具有一定的技術儲備，同時也有相當的應用和產業化基礎，但是總體而言仍處于起步階段，在關鍵技術、標準體系、應用和產業化方面仍存在著一些亟待解決的問題，這些問題的解決需要政府、企業、科研部門以及各個行業的共同努力。面向環境保護的物聯網的發展是一個持續長效的工程，也是一個利國利民的工程，在各方力量的不懈努力下必將構建出遠大宏偉的面向環境保護的物聯網，使其施惠于國，讓利于民。

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