論網絡環境監測新衛士

摘要:介紹如何借助傳感網、3G網絡的數據采集和高速數據業務等技術手段，搭建實時的環境監測與預警綜合平臺，突破傳統低效的人工監測手段的局限性，實現泛在網在環保監測領域的應用。

關鍵詞:環保監測;泛在網;3G網絡泛在網在環保領域的應用

中圖分類號:TP

文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)15-0324-01

1 泛在網的概念

泛在網(ubiquitous network)，即廣泛存在的網絡，以“無所不在”、“無所不包”、“無所不能”為基本特征，即在任何時間、任何地點、任何人、任何物都能順暢地通信。國際電信聯盟(ITU)認為，泛在網將原本不屬于電信范疇的技術，如傳感器技術、標簽技術等各種近距離通信技術納入其中，從而構建起一個范疇更大的網絡體系。FTTH、IPv6、3G、Wi-Fi、RFID、藍牙等都是組成泛在網的重要技術。

2 環保監測系統的架構及功能

環保監測系統主要由三大部分組成，包括環保監測傳感網、無線數據傳輸網、環保監測綜合管理系統。

2.1 環保監測傳感網

由各種智能水文傳感器，空氣質量傳感器，光照、溫濕傳感器及短距離通信傳輸模塊設備等組成，各類傳感器采集數據后將其匯聚到相應的網關節點，通信方式可以由具體的應用場景來決定，低功耗、低成本的ZigBee協議被采用得比較廣泛，感應數據經過網關節點再上傳至感知數據管理系統。

2.2 無線數據傳輸網

其負責將匯聚到感知數據管理系統的感應數據通過圖1泛在網的網絡架構49專題:物聯網技術與應用感應數據匯集系統上相應的cdma2000 EV-DO無線模塊再上傳到網絡側的應用平臺。對于污染源需要重點監測的區域，各種傳感器構成的單個節點采集到數據后(每個節點都采用ZigBee或者WLAN等短距離通信模塊來進行組網)進行數據傳輸，將數據匯集到一個匯結點，匯結點進行協議轉化后再通過cdma2000 EV-DO無線數據通信模塊向監測平臺發送數據。對于非重點區域的質量監測，由于其對數據采集點的密度要求不高，可以采用傳感器模塊直接通過EV-DO通信模塊進行傳感采集數據的傳輸。數據傳輸模式可分為:永遠在線模式、定時傳輸模式、中心呼叫模式、數據觸發模式，分別針對不同的應用場景，對于一般情形的環境監測，考慮到傳感器設備和無線數據模塊的能耗以及數據傳送對EV-DO網絡的壓力可以采用定時傳輸模式。

2.3 環保監測應用平臺

該平臺主要由兩部分組成，包括服務器端接收存儲、分析模塊(環境監測綜合管理系統)以及基于Web的數據發布監測操作界面(Web browser)。環境監測綜合管理系統主要由一臺服務器和磁盤陣列組成，服務器申請配置固定IP地址，數據可保存在磁盤陣列中，服務器端軟件對實時數據進行分析，并對異常信息進行告警提示，同時也具有網管功能，可以實時/半實時地了解各個節點的工作情況，或者以中心呼叫模式直接對某一節點上的環境監測數據進行巡檢查看。采用cdma2000 EV-DO構建環保監測系統，目前有包月收費和以數據流量計費兩種方式，對運營商來說目前可運營的商業模式主要是流量計費。由于各類傳感數據都比較小，對于用戶來說，按流量計費通信費用比其他方式低，一定程度上節約了建設、維護以及使用成本。電信運營商也將因此獲得業務穩定的集團用戶，隨著用戶數量的增加，營收也隨之增加，調動了運營商的積極性，符合網絡建設和網絡應用同步發展的要求。

3 泛在網應用于環保領域面臨的挑戰

針對較大地區的環境監測，包括對水文、空氣質量、溫濕度、光照、噪聲污染情況以及污染源等環境指標的監測。要在較大范圍內對溫濕、光照、空氣顆粒度等感應參數進行收集，需要大面積放置感應節點，同時對在野外和復雜環境下傳感節點的耐用性提出了很高的要求，首先要求傳感節點可以在高溫、高濕或者有酸堿性污染區域下長久工作;其次，傳感節點無論采用哪種通信方式匯聚到網關節點，都需要制定每個節點對感應參數的上報規則，這樣才能更合理地減小節點功耗，盡可能地延長傳感節點的電池使用壽命。只有解決了上述兩個問題才可使傳感節點適應環保應用領域中的復雜環境的監測要求。對于目前環保監測中廢棄物處理的監測是環保部門十分關心的問題，因為這種廢棄物若隨意處理會對環境造成重大污染，需要特殊的處理方式如高壓焚燒，在特定區域內進行填埋等。因此，環保部門需要對這些應用廢棄物從流出到處理結束的全過程進行監測，這種應用方式對監測手段提出了新的要求，如:定位要求，對廢棄物實時視頻監控的需要，這些都是泛在網下環保應用亟待解決的問題。

4 結語

泛在網技術充分利用傳感技術并融合短距離的ZigBee通信和cdma2000 EV-DO無線傳輸等手段，很好地解決了環境保護領域對在線監測系統的要求，如監控數據實時性強，監控點多，監測點相隔距離遠，能應用于復雜監測環境等。對環境質量與重點污染源的監測，利用傳感器網、通信網絡相結合，形成了初步的泛在網體系，在下一步的探索中，還可以將智能數據分析處理平臺引入到監測和管理系統中，實現有效的環境污染控制以及對排污單位或個人的及時監管，為環境保護提供一個全新的自動化與信息化的管理監測方式。

參考文獻

[1]黃穎，李健.泛在網國內外標準化總體情況[J].電信網技術，2010.