淺析基于物聯網的沿海濕地環境監測系統

金杰 南京德宏數碼技術有限公司

淺析基于物聯網的沿海濕地環境監測系統

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介紹了一種基于物聯網的沿海濕地環境監測系統，包括傳感器網絡和與其連接的上位機，上位機連接服務器和移動監測終端；濕地環境傳感器網絡包括通過Zigbee協議自組織形成無線多跳網絡的傳感器節點，并通過協調器連接上位機；上位機對環境數據進行處理，并存儲于服務器，與移動監測終端進行通信；上位機監測模塊，用于監控協調器和移動監測終端，并對環境數據進行實時動態曲線展示；異常報警模塊，用于當監控的環境數據超過設定報警閾值時進行報警；移動監測終端安裝有監測控制APP，用于對環境數據進行分類實時動態曲線展示，歷史數據查詢，設定報警閾值。實現對濕地環境進行智能監測，提高濕地環境監測效率。

物聯網 zigbee技術 沿海濕地 環境監測系統

1 引言

濕地指天然或人工形成的沼澤地等帶有靜止或流動水體的成片淺水區，還包括在低潮時水深不超過6米的水域。濕地是地球上具有多種獨特功能的生態系統，它不僅為人類提供大量食物、原料和水資源，而且在維持生態平衡、保持生物多樣性和珍稀物種資源以及涵養水源、蓄洪防旱、降解污染調節氣候、補充地下水、控制土壤侵蝕等方面均起到重要作用。濕地覆蓋地球表面僅有6%，卻為地球上20%的已知物種提供了生存環境，具有不可替代的生態功能，因此享有“地球之腎”的美譽。濕地與森林、海洋并稱全球三大生態系統，是人類最重要的生存環境之一，很多濕地被列為自然保護區。因此濕地是珍貴的自然資源，也是重要的生態系統，具有不可替代的綜合功能。

傳統的濕地環境監測，是在濕地區域安排人員定期進行巡查，其財力、物力、勞力的開銷較大，且無法實現大面積、周期性的實時監測。

近年來，物聯網技術被國家列為戰略性新興產業，并被寫入國家戰略發展規劃而受到重點支持發展。物聯網就是物物相連的網絡，它主要通過把傳感器、RFID（Radio Frequency Identification）、二維碼等智能感知系統嵌入“物理實體”以隨時獲取其信息，從而將它們連接起來。在物聯網中，“物理實體”無需人工干預就能夠彼此“交流”，以實現智能識別、定位、跟蹤、監控和管理。

無線傳感網是物聯網的核心技術之一。無線傳感網是由一組傳感器節點以自組織方式構成的無線多跳網絡，其目的是協作地感知、采集和處理網絡覆蓋的地理區域中感知對象的信息，并進行發布。通過無線傳感網可以實現人與物、物與物的深度感知和互聯，人們可以更加深入地感知物理世界。

2 系統介紹

針對上述技術問題，本文介紹一種基于物聯網的沿海濕地環境監測系統，利用物聯網技術構建濕地環境監測無線傳感網，實現對大面積濕地環境的感知覆蓋。感知的濕地環境數據，實時上傳到后臺數據中心，用戶可通過PC客戶端、手機APP等方式實時查看濕地環境數據。當發生異常，可通過短信等方式向用戶報警。從而實現實時、自動化的沿海濕地環境的智能監測，提高濕地環境監測效率，促進沿海濕地環境保護。

圖1 基于物聯網的沿海濕地環境監測系統的結構框圖

（1）濕地環境傳感器網絡包括布設于沿海濕地不同場所的多種類型的傳感器節點，多種類型的傳感器節點通過Zigbee協議自組織形成無線多跳網絡，并連接協調器；傳感器節點為低功耗無線傳感器節點，至少包括溫度傳感器節點、濕度傳感器節點、光照傳感器節點、PH傳感器節點、水體濁度傳感器節點、PM2.5傳感器節點、結露傳感器節點、氣壓傳感器節點、以及煙霧傳感器節點。

（2）上位機連接協調器，對環境數據進行處理，并存儲于服務器，與移動監測終端進行通信；上位機包括：數據分析模塊，用于數據分類、數據匯總、數據分發和數據庫管理；無線多跳網絡的形狀為樹狀、星形或網狀。上位機還包括數據預測和建議模塊，用于對數據分析模塊處理的數據通過預測模型進行預測分析，并根據預測分析的結果提供維護建議。

（3）上位機監測模塊，用于監控協調器，并對移動監測終端訪問服務器進行監控，并對數據分析模塊處理后的環境數據進行實時動態曲線展示。

（4）異常報警模塊，用于設定不同類型的傳感器采集的環境數據的報警閾值，當監控的環境數據超過設定報警閾值時進行報警。

（5）移動監測終端安裝有監測控制APP，監測控制APP，用于對環境數據進行分類實時動態曲線展示，歷史數據查詢，設定報警閾值。

3 小結

（1）利用物聯網技術構建濕地環境監測無線傳感網，實現對大面積濕地環境的感知覆蓋。感知的濕地環境數據，實時上傳到后臺數據中心，用戶可通過PC客戶端、手機APP等方式實時查看濕地環境數據。當發生異常，可通過短信等方式向用戶報警。從而實現實時、自動化的沿海濕地環境的智能監測，提高濕地環境監測效率，促進沿海濕地環境保護。

（2）可以對濕地環境數據進行自動、實時感知；實現濕地環境數據自動存儲、多種方式的實時訪問和展現；實現濕地環境數據發生異常時的及時報警；針對濕地環境數據的變化，給出后續數據預測、以及保護管理方面的建議。

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