生態(tài)環(huán)境資源綜合利用中的智能監(jiān)測技術研究

摘要：生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)具有復雜性和動態(tài)性，智能監(jiān)測技術可以對生態(tài)環(huán)境資源進行精準、實時的監(jiān)測。智能監(jiān)測體系以智能監(jiān)測技術為基礎，涵蓋精準感知、高效傳輸與智能處理等技術，可以促進生態(tài)環(huán)境資源的綜合利用。有必要構建生態(tài)環(huán)境資源智能監(jiān)測系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行精準采集、穩(wěn)定傳輸與高效分析，然后提出水資源、土地資源以及生物資源等方面的應用實踐路徑。研究成果可以提升生態(tài)環(huán)境資源利用效率，增強管理決策的科學性，推動生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

關鍵詞：生態(tài)環(huán)境資源；綜合利用；智能監(jiān)測

中圖分類號：X321 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-00-03

Research on Intelligent Monitoring Technology in Comprehensive Utilization of Ecological Environment Resources

SUN Yongzhen

（Dongming County Branch of Heze Ecological Environment Bureau， Heze 274500， China）

Abstract： The ecological environment system is complex and dynamic， and intelligent monitoring technology can accurately and real-time monitor ecological environment resources. The intelligent monitoring system is based on intelligent monitoring technology， covering technologies such as precise perception， efficient transmission， and intelligent processing， which can promote the comprehensive utilization of ecological environment resources. It is necessary to build an intelligent monitoring system for ecological environment resources， which can accurately collect， stably transmit， and efficiently analyze data， and then propose practical application paths for water resources， land resources， and biological resources. The research results can improve the efficiency of ecological environment resource utilization， enhance the scientific nature of management decisions， and promote the sustainable development of the ecological environment.

Keywords： ecological environment resources; comprehensive utilization; intelligent monitoring

隨著工業(yè)化、城市化的加速推進，生態(tài)環(huán)境資源面臨前所未有的壓力，其合理利用與有效保護成為全球關注焦點。生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)具有復雜性和動態(tài)性，要對水、土地、生物等資源進行精準、實時的監(jiān)測，以實現(xiàn)科學的管理決策[1]。智能監(jiān)測技術應運而生，其借助先進的傳感器、高效的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡以及智能的數(shù)據(jù)處理算法，能夠?qū)ι鷳B(tài)環(huán)境資源的數(shù)量、質(zhì)量、分布及其變化情況進行全方位、全天候的監(jiān)測與分析，及時捕捉細微變化，為資源的綜合利用提供準確的數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)[2]。本文深入研究生態(tài)環(huán)境資源綜合利用中的智能監(jiān)測技術，以提升生態(tài)環(huán)境資源綜合利用效率和管理水平。

1 智能監(jiān)測的核心技術體系

1.1 精準感知技術集成

精準感知技術是智能監(jiān)測的基礎，主要依賴各類傳感器，如用于大氣監(jiān)測的氣體傳感器、監(jiān)測土壤濕度的濕度傳感器等?；谖锢砘蚧瘜W特性的變化，氣體傳感器可與特定氣體發(fā)生化學反應，通過電信號變化來檢測氣體濃度，而濕度傳感器依據(jù)水分子引發(fā)的介電常數(shù)或電阻改變，感知土壤濕度[3]。選型時，要綜合考慮精度、靈敏度、穩(wěn)定性及適用環(huán)境等因素，對于復雜生態(tài)環(huán)境，應選擇高穩(wěn)定性、寬量程且抗干擾能力強的傳感器，以確保采集數(shù)據(jù)的準確性，為后續(xù)資源利用決策提供可靠的原始數(shù)據(jù)，滿足生態(tài)環(huán)境資源高精度監(jiān)測需求。

1.2 高效傳輸技術協(xié)同

高效傳輸技術主要有Wi-Fi、藍牙、4G/5G等無線傳輸技術，可以將感知數(shù)據(jù)快速、穩(wěn)定地傳至處理中心。Wi-Fi技術適用于小區(qū)域內(nèi)近距離、高帶寬數(shù)據(jù)的傳輸，遵循相關標準保障鏈路穩(wěn)定；藍牙技術用于低功耗的短距連接，便于便攜設備傳輸數(shù)據(jù)；4G/5G網(wǎng)絡可廣域高速回傳數(shù)據(jù)，采用多進多出通信（Multiple-Input and Multiple-Output，MIMO）技術提升傳輸速率與容量，滿足偏遠或大規(guī)模監(jiān)測網(wǎng)需求。

1.3 智能處理技術運用

智能處理技術運用人工智能（Artificial Intelligence，AI）和機器學習（Machine Learning，ML）算法對采集的數(shù)據(jù)進行分析與挖掘。以線性回歸算法為例，對于生態(tài)資源指標值y與影響因素x（時間、環(huán)境因子等），采用式（1）構建線性回歸模型，利用歷史數(shù)據(jù)進行訓練，確定模型參數(shù)，從而預測該資源指標隨時間的變化趨勢。某河流溶解氧含量隨時間的變化趨勢如圖1所示，二者變化趨勢相對一致，直觀呈現(xiàn)出模型預測的可靠性，為資源綜合利用策略制定提供前瞻性指導。同時，結合聚類算法、深度學習算法等，對復雜的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進行分類、模式識別，挖掘數(shù)據(jù)背后隱藏的規(guī)律，如生態(tài)系統(tǒng)的演變趨勢、資源利用的潛在風險等，實現(xiàn)從海量數(shù)據(jù)到有價值信息的轉(zhuǎn)化，提升資源管理決策的科學性和精準性[4-5]。

y=α+βx+ε（1）

式中：α為截距；β為斜率；ε為誤差項。

2 生態(tài)環(huán)境資源智能監(jiān)測系統(tǒng)搭建

2.1 總體架構規(guī)劃布局

運用模塊化分層架構設計理念，構建包含感知、傳輸、處理與應用的系統(tǒng)架構，如圖2所示。應用層基于微服務架構開發(fā)功能模塊，通過負載均衡和容器化部署，提升系統(tǒng)擴展性與響應速度，滿足多樣化監(jiān)測需求，為資源管理提供堅實支撐，確保監(jiān)測系統(tǒng)高效運行與靈活擴展。

2.2 硬件設施整合強化

依據(jù)生態(tài)環(huán)境特點與監(jiān)測要求布局硬件。參考地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）與生態(tài)模型分析，在關鍵區(qū)域設置監(jiān)測站，站內(nèi)配備高性能、抗干擾硬件。如高精度光譜分析儀采用光程補償技術提升精度，適應復雜環(huán)境；數(shù)據(jù)采集器基于低功耗ARM架構芯片，結合電源管理芯片（Power Management Integrated Circuits，PMIC）降低功耗并穩(wěn)定供電。通信設備集成4G/5G與衛(wèi)星通信模塊，運用智能天線技術增強信號接收能力；電源采用風光互補系統(tǒng)，配合能量存儲管理系統(tǒng)（Energy Storage System，ESS），依據(jù)環(huán)境智能調(diào)控供電，保障硬件持續(xù)穩(wěn)定運行。同時，引入硬件故障自檢與遠程診斷技術，如基于物聯(lián)網(wǎng)的設備狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)并修復故障，提升系統(tǒng)可靠性，為精準監(jiān)測提供有力硬件保障。

3 智能監(jiān)測技術應用實踐路徑

3.1 水資源利用監(jiān)測與調(diào)控

在目標水域廣泛部署水質(zhì)傳感器、水流速傳感器等智能監(jiān)測設備，構建全方位的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡，采集水溫、pH值、溶解氧含量等數(shù)據(jù)，運用基于支持向量機（Support Vector Machine，SVM）的水量預測模型，對水資源的動態(tài)變化進行精準預測，從而為用水效率分析提供有力支撐。對某河流流域的水資源情況進行模擬預測，其具體數(shù)據(jù)分析如表1所示。通過對不同時段數(shù)據(jù)的深入分析，可以清晰掌握水資源的變化規(guī)律，進而根據(jù)用水需求，采用線性規(guī)劃調(diào)配策略，對工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水和生活用水等進行合理分配，提升水資源的綜合利用效率，同時維護水生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

3.2 土地資源利用優(yōu)化調(diào)配

借助高分辨率衛(wèi)星遙感（High Resolution Satellite Remote Sensing，HR-SRS）影像以及地面物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，IoT）監(jiān)測設備，對土地利用類型進行精準識別與實時監(jiān)測，并利用GIS平臺整合土壤多源數(shù)據(jù)，構建土地資源信息數(shù)據(jù)庫。運用層次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP），結合土地適宜性評價模型（Land Suitability Evaluation Model，LSEM），對土地的農(nóng)業(yè)適宜性、建設適宜性等進行綜合評估。可依據(jù)長期監(jiān)測的土壤有機質(zhì)、氮磷鉀含量、土壤緊實度等數(shù)據(jù)，確定土地的最佳利用方向。例如，對于適宜耕種的土地，根據(jù)土壤肥力狀況推薦合適的農(nóng)作物種植方案；對于規(guī)劃建設區(qū)域，結合地形地貌和地質(zhì)條件，制定科學的開發(fā)強度指標，避免過度開發(fā)，保障土地資源利用與生態(tài)環(huán)境保護的協(xié)調(diào)共進。

4 結論

在生態(tài)環(huán)境資源綜合利用中，智能監(jiān)測技術通過精準感知、高效傳輸與智能處理技術集成，構建全方位、多層次的監(jiān)測體系，為水資源、土地資源及生物資源的高效利用筑牢根基，顯著提升資源利用效率及管理決策的科學性與精準性，有力推動生態(tài)環(huán)境的精細化管理與資源的優(yōu)化配置。未來，要持續(xù)深化技術融合創(chuàng)新，拓展監(jiān)測范圍，強化數(shù)據(jù)分析能力，實現(xiàn)資源可持續(xù)利用與生態(tài)平衡的長遠目標。

參考文獻

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2 覃瓊霞，王 維.基于生態(tài)環(huán)境治理現(xiàn)代化探討生態(tài)環(huán)境監(jiān)測的數(shù)字化轉(zhuǎn)型實踐[N].山西科技報，2024-11-07（6）.

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