淺談水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展的新技術(shù)

摘要：隨著人們環(huán)保意識(shí)的提升和國(guó)際呼聲的增強(qiáng)，國(guó)家的注意力開(kāi)始更多地集中在環(huán)境保護(hù)問(wèn)題上，各界對(duì)水生態(tài)的重視程度也水漲船高。在這種背景下，水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作面臨更多的挑戰(zhàn)。本文首先介紹了水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的現(xiàn)狀，然后探討了水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化發(fā)展中幾種主流的新技術(shù)及其應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：水環(huán)境監(jiān)測(cè);信息化;新技術(shù)

1.引言

生態(tài)文明建設(shè)是關(guān)于“十四五規(guī)劃”和發(fā)展的千年大計(jì)，將可持續(xù)發(fā)展上升到綠色發(fā)展的高度。水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作比較繁瑣，而針對(duì)水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的選取，將直接關(guān)系到水環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和效率提升。在這方面，值得研究信息化技術(shù)和智能手段在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。在當(dāng)下5G科技迅猛發(fā)展的階段，新的科技手段有迅速發(fā)展的趨勢(shì)和空間[1]。它們得到了更廣泛的應(yīng)用，并配備了先進(jìn)的操作系統(tǒng)。

2.水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)狀

（1）常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)在很長(zhǎng)一段時(shí)間里發(fā)揮著舉足輕重的作用，這是最為基礎(chǔ)并有明確國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的的方法。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，對(duì)影響水環(huán)境質(zhì)量的代表性指標(biāo)（物理、化學(xué)、生物等）進(jìn)行定性和定量的分析。在一定程度上有利于對(duì)水質(zhì)和污染狀況進(jìn)行有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)和管理，可普遍應(yīng)用于河流、湖泊或者水功能區(qū)。對(duì)于一般情況的水環(huán)境監(jiān)測(cè)，傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在早期可以滿足各項(xiàng)指標(biāo)的分析要求和基礎(chǔ)模型的建立。

目前，在我國(guó)水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)可以保證監(jiān)測(cè)過(guò)程的規(guī)范化和全面性，整個(gè)過(guò)程清晰可控。但是，隨著科技的發(fā)展，這種技術(shù)逐漸不能滿足實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的需求，受布點(diǎn)范圍和化驗(yàn)周期的影響表現(xiàn)出時(shí)效性較差的缺點(diǎn)。

（2）自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

早在上個(gè)世紀(jì)，許多西方國(guó)家就已經(jīng)開(kāi)始對(duì)水環(huán)境問(wèn)題予以重視，并對(duì)水環(huán)境進(jìn)行精細(xì)化的監(jiān)測(cè)。其中，以美國(guó)為代表的一些西方國(guó)家率先使用自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，并對(duì)其流域內(nèi)的河流和湖泊等地表水的水文質(zhì)量進(jìn)行同步和持續(xù)的監(jiān)測(cè)。

隨著我們國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)，許多學(xué)者越來(lái)越關(guān)注環(huán)境問(wèn)題。從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)開(kāi)始試用水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。但我國(guó)境內(nèi)的水環(huán)境比較復(fù)雜，并且水量大，對(duì)監(jiān)測(cè)儀器有更高的要求，然而由于專業(yè)技術(shù)人員匱乏，合成能力有限，阻礙了新技術(shù)應(yīng)用的推廣和有效增值。目前，部分地區(qū)已初步建成自動(dòng)監(jiān)測(cè)網(wǎng)格，但使用中存在一定的局限性。某些地區(qū)進(jìn)行的自動(dòng)監(jiān)測(cè)試點(diǎn)項(xiàng)目，在河道和管網(wǎng)中設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備，對(duì)比傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，已驗(yàn)證自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確、分析更加高效，為水環(huán)境監(jiān)測(cè)提供技術(shù)保障。

（3）應(yīng)急監(jiān)測(cè)技術(shù)

便攜式移動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備是具有一定的便利性，可快速獲得多種參數(shù)，該技術(shù)在水環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用有利于我國(guó)對(duì)突發(fā)性水污染監(jiān)測(cè)的需要。這一技術(shù)在使用過(guò)程中，要求操作人員技術(shù)規(guī)范，對(duì)設(shè)備使用熟練。其監(jiān)測(cè)結(jié)果比較準(zhǔn)確但有一定的參數(shù)限制，在使用便攜式設(shè)備時(shí)，環(huán)境與操作對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)影響波動(dòng)較大，影響監(jiān)測(cè)精度和可靠性。特別是在突發(fā)性水污染的情況，穩(wěn)定性較差，這就需要保證監(jiān)測(cè)次數(shù)和頻率以及試劑儲(chǔ)備充足。

水環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測(cè)車主要由車體與傳輸系統(tǒng)等組成，具有較高的可操作空間[2]。為方便快速有效的數(shù)據(jù)整合流程，應(yīng)保障監(jiān)測(cè)車傳輸信號(hào)的穩(wěn)定，及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和傳輸，以便有關(guān)部門就現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行積極有效的溝通。通過(guò)合理使用應(yīng)急水質(zhì)監(jiān)測(cè)車，可以根據(jù)不同的要求，搭載便攜式測(cè)量?jī)x器，以滿足水質(zhì)分析的要求。應(yīng)急監(jiān)測(cè)車的優(yōu)點(diǎn)是可迅速開(kāi)到現(xiàn)場(chǎng)、監(jiān)測(cè)指標(biāo)全面，應(yīng)用效果好。然而，應(yīng)急監(jiān)控車輛的前期投資較大，帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)成本。

3.水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化的新技術(shù)

當(dāng)今，信息化建設(shè)不斷推進(jìn)，可以通過(guò)水下傳感器和物聯(lián)網(wǎng)等計(jì)算機(jī)技術(shù)獲取水文信息。在地表水、地下水監(jiān)測(cè)進(jìn)程中，信息化技術(shù)水平不斷提高和發(fā)展。

（1） 3S 技術(shù)

3S技術(shù)是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱。在進(jìn)行水環(huán)境監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，將空間技術(shù)、衛(wèi)星定位、信息和通信技術(shù)進(jìn)行有效的組合[3]。3S技術(shù)是集空間信息、管理、應(yīng)用于一體的多學(xué)科有機(jī)集成技術(shù)，是現(xiàn)代信息技術(shù)的有效應(yīng)用，它在實(shí)施水環(huán)境監(jiān)測(cè)方面發(fā)揮著重要作用，其應(yīng)用不限于河流、湖泊，也為海洋監(jiān)測(cè)提供了便利。這種技術(shù)一旦得到應(yīng)用，就可在水文應(yīng)急工作中進(jìn)行更為有效的河道地形測(cè)量、控制網(wǎng)和點(diǎn)位測(cè)量、導(dǎo)航定位、管網(wǎng)與洪水的建模和分析，實(shí)時(shí)為管理部門提供現(xiàn)場(chǎng)資料，加快應(yīng)急指導(dǎo)與更加科學(xué)的決策。3S技術(shù)的有效使用大大提高了水環(huán)境監(jiān)測(cè)的效率，并將信息機(jī)化和智能化結(jié)合起來(lái)。雖然3S技術(shù)可通過(guò)識(shí)別水體光譜特征來(lái)分析水體的水質(zhì)，但其準(zhǔn)確度還受多種因素干擾，并且3S技術(shù)的局限性在于在實(shí)踐中沒(méi)有得到充分的應(yīng)用，今后需要加大研究力度，拓展其發(fā)展空間。3S水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)的科學(xué)合理應(yīng)用，加上信息技術(shù)與水環(huán)境治理領(lǐng)域的結(jié)合，將在一定程度上促進(jìn)水環(huán)境治理技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展。

（2）物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為一種現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用到水環(huán)境監(jiān)測(cè)中，能夠滿足水環(huán)境監(jiān)測(cè)更新與迭代的需求，這種技術(shù)通過(guò)RFID與跟蹤技術(shù)的協(xié)調(diào)，在控制點(diǎn)位安裝多參數(shù)傳感器，不僅可以滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求，而且監(jiān)測(cè)效果較佳，可精準(zhǔn)識(shí)別并且快速傳遞數(shù)據(jù)。智能水務(wù)管理項(xiàng)目系列是IBM開(kāi)發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)典型案例，特別是智能江港項(xiàng)目（美國(guó)紐約市）在互聯(lián)網(wǎng)上應(yīng)用多層面的探測(cè)技術(shù)對(duì)象，確保多個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集與整合，充分掌握氣象和河流斷面以及水質(zhì)等環(huán)境要素的信息。從環(huán)境監(jiān)測(cè)、河流實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)以及人類活動(dòng)對(duì)河流生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面，加強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，以支持水生生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)作[4]，了解湖泊的具體情況，在線收集和分析有關(guān)水質(zhì)、水位和水溫等信息。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)通過(guò)嵌入GPRS網(wǎng)卡來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)傳輸，使水環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的在線采集和實(shí)時(shí)傳輸?shù)玫綇V泛應(yīng)用，全面提高了水環(huán)境監(jiān)測(cè)的及時(shí)性，節(jié)約了人力和時(shí)間。利用這一技術(shù)結(jié)合所獲得的數(shù)據(jù)，可以有效地分析水環(huán)境的現(xiàn)狀，并根據(jù)存在的問(wèn)題制定解決方案。可以建立人機(jī)互動(dòng)、在線數(shù)據(jù)傳輸和快速有效反饋的模式，有助于提高監(jiān)測(cè)技術(shù)的智能化和人性化。

（3）其他技術(shù)

隨著我國(guó)對(duì)水環(huán)境的重視，許多新技術(shù)得以涌現(xiàn)并推廣，如生物傳感器的應(yīng)用。生物芯片技術(shù)在微生物控制方面能更好的分析水質(zhì)污染狀況，從而促進(jìn)環(huán)境監(jiān)測(cè)效率。水環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的信息技術(shù)正在朝著綜合處理水質(zhì)、水量的“點(diǎn)、線、面”多元化方向發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測(cè)就可以與互聯(lián)網(wǎng)+相結(jié)合。由于信息技術(shù)不斷創(chuàng)新，憑借著相對(duì)先進(jìn)的系統(tǒng)功能，水環(huán)境監(jiān)測(cè)可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上發(fā)展為信息化管理平臺(tái)，并使水資源管理工作得到更好的發(fā)展。

4.提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化建設(shè)的措施

（1）加大資金、政策投入

水環(huán)境監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)與人民群眾利益密切相關(guān)的公益事業(yè)。充分的資金投入和政策支持對(duì)于應(yīng)用信息技術(shù)、提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)質(zhì)量至關(guān)重要。因此，各級(jí)政府和水務(wù)部門必須意識(shí)到加快水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)信息化的重要性，在地方一級(jí)加強(qiáng)生態(tài)、環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，積極完善水資源管理和信息化平臺(tái)的開(kāi)發(fā)，積極參與賦能技術(shù)信息化迭代，進(jìn)一步促進(jìn)水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化的優(yōu)化與發(fā)展。

（2）加強(qiáng)管理，保障運(yùn)行

在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，信息化技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，可以為我國(guó)水環(huán)境的生態(tài)和保護(hù)事業(yè)不斷做出貢獻(xiàn)。不論是生產(chǎn)、生活還是農(nóng)業(yè)用水，加強(qiáng)水環(huán)境信息化的運(yùn)行管理和技術(shù)改造工作，把環(huán)境保護(hù)放在重要位置[5]，可為人們提供安全可靠的水資源。有關(guān)部門要增強(qiáng)意識(shí)，進(jìn)一步完善和發(fā)展信息化管理機(jī)制，并促使其逐步實(shí)現(xiàn)有序運(yùn)行。

（3）構(gòu)建專業(yè)的信息化人才隊(duì)伍

在水環(huán)境檢測(cè)工作中，專業(yè)技術(shù)人才起著重要作用。信息技術(shù)的不斷優(yōu)化和完善，使相應(yīng)的工作更加科學(xué)、智能化。因此，要進(jìn)一步提高水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化應(yīng)用的效率，就必須培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化的人才。在不斷引進(jìn)新技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)驗(yàn)的情況下，開(kāi)展知識(shí)轉(zhuǎn)化和相關(guān)培訓(xùn)，不斷突破水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化技術(shù)創(chuàng)新，并且在水環(huán)境研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域加大對(duì)人才的培養(yǎng)。

5.結(jié)論

綜上所述，水環(huán)境監(jiān)測(cè)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著不可替代的重要作用，城市與工業(yè)污水處理的管控也成為城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重點(diǎn)。因此，水環(huán)境監(jiān)測(cè)信息化的發(fā)展必須在現(xiàn)有模式基礎(chǔ)上，利用新技術(shù)不斷提高其監(jiān)測(cè)效率，不斷為社會(huì)提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)，改善環(huán)境。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：李琳，出生年月：1988.07-，女，漢，山東省、平陰縣人，水工環(huán) 工程師，碩士研究生，黑龍江省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，研究方向：水文地質(zhì)，環(huán)境工程

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