物聯網技術在環(huán)境工程領域中的應用研究

陳春杰

摘要：隨著社會經濟的蓬勃發(fā)展，人類面臨的環(huán)境問題越來越嚴重。土地退化、缺水和污染、空氣污染、城市環(huán)境基礎設施質量低下、農村環(huán)境退化、環(huán)境事故日益頻繁、氣候變化等全球環(huán)境問題。這些環(huán)境問題嚴重威脅著人民的健康，不利于社會的可持續(xù)發(fā)展。而且，目前我國環(huán)境保護領域的信息化水平還很低，各地區(qū)環(huán)境保護數據和服務的共享不對外開放，因此在不同地區(qū)進行了多次投資。因此，今后環(huán)境保護工作的重點將是推動環(huán)境保護朝著自動化、智能化、網絡化的方向發(fā)展，環(huán)境保護信息化勢在必行。又由于近年來，物聯網應用于環(huán)境保護領域是信息通信技術發(fā)展到一定階段的必然結果，也是環(huán)保領域信息化的必然趨勢。

關鍵詞：物聯網技術；環(huán)境工程；領域；應用研究

導言：

目前我國環(huán)境保護信息化水平還比較低，遠遠不能適應環(huán)境保護的需要和經濟發(fā)展的步伐。同時，各地的環(huán)保產業(yè)缺乏溝通和信息共享。這導致環(huán)境產業(yè)支離破碎，一些基礎設施建設被重復。這是昂貴的。因此，環(huán)境保護產業(yè)朝著智能化、自動化、網絡化的方向發(fā)展已成為當前環(huán)境工程建設的重點，環(huán)境工程信息化勢在必行。物聯網技術在環(huán)境工程領域的應用，可以有效地整合基礎環(huán)境設施，提高環(huán)境保護產業(yè)設施利用率。可以說，物聯網技術在環(huán)境工程中的應用是環(huán)境保護領域信息發(fā)展的必然趨勢。

1 物聯網技術概況

物聯網的理念，也稱為傳感器網絡，是通過射頻識別等信息傳感設備將所有物品與互聯網連接起來，從而實現智能識別和管理。例如，當司機在駕駛中出錯時，他會自動發(fā)出警告。物聯網能夠全面感知世界，隨時隨地收集各種動態(tài)物體信息，并通過以太網和無線網絡實時傳輸感知信息。最后，它可以智能地管理和控制對象，真正實現人與對象之間的通信。

物聯網包括應用層、網絡層、感知層三層體系架構。感知層通過傳感器、REID電子標簽等感知設備識別和采集各種信息。網絡層通過諸如無線網絡和移動網絡傳輸網絡傳輸由感測層收集的信息。應用層主要分析和處理信息，實現特定環(huán)境下的智能應用和服務任務，分析和預測各種可能的情況，從而發(fā)揮功能作用。

2物聯網在環(huán)境保護中面臨的問題

2.1安全性和可靠性有待加強。大多數情況下，環(huán)保傳感層中的傳感器位于環(huán)境惡劣的地方，有些地方甚至可能被化學物質腐蝕等。此外，一些不法分子破壞傳感器，這進一步要求傳感器的可靠性。因此，傳感層應該能夠適應各種惡劣的應用環(huán)境。然而，網絡層很容易被病毒或黑客入侵，導致數據丟失。應用層的數據共享將進一步降低數據安全性。

2.2應用與產業(yè)化問題。目前，物聯網在環(huán)境保護方面的應用范圍相對較小。一方面無法形成成熟的經營模式，另一方面又不利于市場的培育。因此，今后有必要選擇重點領域和重點項目，積極引導物聯網的示范和應用。積累技術開發(fā)、工業(yè)應用、管理、政策執(zhí)行等方面的經驗。同時，我國的物聯網產業(yè)鏈面臨的環(huán)境保護還不成熟，仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。第一，產業(yè)鏈尚未形成雙贏的經營模式，各環(huán)節(jié)的協調能力較差；第二，產業(yè)鏈具有長環(huán)節(jié)、高復雜性；這使得整體成本難以降低；最后，產業(yè)鏈企業(yè)相對分散，規(guī)模較小，尤其是服務環(huán)節(jié)。因此，未來環(huán)境保護物聯網的發(fā)展需要產業(yè)鏈的共同努力。只有在芯片制造商、傳感器設備制造商、系統解決方案制造商和移動運營商等上游和下游制造商的合作下，才能實現上游和下游聯系，從而帶動整個產業(yè)鏈。共同推進環(huán)境保護物聯網建設。

2.3人才相對匱乏。物聯網在環(huán)境監(jiān)測中的應用是一個涉及法律法規(guī)、環(huán)境管理、化學分析、儀表、自動化控制、信息通信、軟硬件技術等多個學科的系統工程。各類專業(yè)人員和人才短缺。新技術研發(fā)、工業(yè)應用開發(fā)等尚未形成規(guī)模，將直接制約環(huán)境監(jiān)測的進一步發(fā)展。加強人才培養(yǎng)是物聯網時代環(huán)境監(jiān)測的一項重要任務。目前，幾十所高校建立了新的物聯網項目等專業(yè)，為發(fā)展中國物聯網培養(yǎng)了一大批人才，各單位應重視現有人才的培養(yǎng)。除了能夠應付現有的工作外，它還可以勝任許多在未來具有挑戰(zhàn)性的任務。

2.4關鍵技術制約物聯網的發(fā)展。在感知層、網絡層和應用層，都有相應的關鍵技術突破。例如，傳感器的敏感性和準確性可能造成錯誤的預警，并直接造成不必要的過程；傳感器網絡的低速率問題直接影響到大規(guī)模安排節(jié)點和終端所需的路由和地址資源；目前，物聯網的網絡層為多個運營商、多個通信系統、多個網絡，使得無法實時共享環(huán)境信息，導致協調能力無法滿足環(huán)境保護的需要；云計算的關鍵技術突破也對各個應用領域的建模、數據處理和數據存儲安全產生了重大影響。

3 物聯網技術助力環(huán)保產業(yè)發(fā)展

國務院日前印發(fā)的《關于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產業(yè)的意見》提出未來三大目標：產業(yè)技術水平顯著提升、國產設備和產品基本滿足市場需求、輻射帶動作用得到充分發(fā)揮。在環(huán)保產業(yè)快速發(fā)展的這一時期下，物聯網也在該領域起到了重要的作用。下文將在環(huán)保行業(yè)數據庫和環(huán)保企業(yè)運營方面闡釋物聯網技術的應用。

3.1環(huán)保行業(yè)數據庫的建設與管理

在全球信息化特別是大數據時代的背景下，數據庫的建設和完善對一個行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。數據庫作為一個基本的數據平臺，是環(huán)境保護網絡的重要組成部分。環(huán)境保護產業(yè)數據庫主要包括環(huán)境保護信息數據庫、法律法規(guī)數據庫、統計數據庫、產品數據庫、技術數據庫、項目數據庫、企業(yè)數據庫和專家數據庫、并購數據庫等。通過這些數據庫，環(huán)境保護企業(yè)和研究機構可以進行查詢、計算和分析，以獲得有關環(huán)境狀況、政策和規(guī)章、工業(yè)發(fā)展、市場潛力、競爭主體、主流技術和前沿技術等方面的信息。為環(huán)境制造業(yè)、環(huán)境服務業(yè)、企業(yè)決策等行業(yè)咨詢研究提供依據。

3.2 環(huán)保企業(yè)運營過程的控制和管理

在近年來迅猛發(fā)展的領域，如物流、電子商務等，已在相當程度上通過基于物聯網的信息管理技術實現了智能運營。以企業(yè)資源計劃（ERP）以該系統為代表的綜合管理系統可以將企業(yè)運營中的物質資源管理（物流）、人力資源管理（人力流動）、財務資源管理（財務流動）和信息資源管理（信息流）整合為一體，實現科學管理和優(yōu)化運營流程，從而實現最有效的資源配置。然而，在現階段，此類系統在中國環(huán)保行業(yè)的應用還不夠充分和徹底，還處于起步階段，尤其是在中小環(huán)保企業(yè)中。目前在環(huán)保產業(yè)中，通過“智能管理平臺”的研究主要集中在生活垃圾的收轉運系統的優(yōu)化管理、地溝油及餐廚垃圾收運體系監(jiān)控和管理、進口廢料的監(jiān)管、資源的回收循環(huán)的管理等方面。

結束語

總的來說，在新時期物聯網快速發(fā)展的背景下，發(fā)展環(huán)保物聯網是推進環(huán)保領域信息化的必然趨勢。雖然環(huán)保物聯網還處于起步階段，但在核心技術、標準體系建設、應用和產業(yè)化方面仍存在一些亟待解決的問題，但是隨著經濟、社會和科技的不斷發(fā)展，這些問題最終會得到有效解決，從而使物聯網技術在環(huán)境保護中發(fā)揮更大的作用。

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（作者單位：九洲環(huán)境科技（天津）有限公司）