淺析物聯網在環保產業中的應用

李鴻濤，曾苑汕，王鴦鴦

（1.廣東省環境保護產業協會，廣州 510045；2.中國環境保護產業協會，北京 100037）

淺析物聯網在環保產業中的應用

李鴻濤1，曾苑汕1，王鴦鴦2

（1.廣東省環境保護產業協會，廣州 510045；2.中國環境保護產業協會，北京 100037）

隨著國際經濟的迅速發展，物聯網技術的發展呈現出不可阻擋的勢頭。本文闡述了物聯網的概念和發展趨勢，并從環保產業領域切入，探討了物聯網技術在環保產業領域的應用意義，通過物聯網技術在環保產業中的應用案例，指出物聯網技術在環保產業上的應用與發展是必然趨勢。

環境保護;物聯網;環保產業;應用;傳感網

前言

改革開放以來，我國經濟取得了騰飛式的發展，據中國國家統計局公布的數據：2011年全年國內生產總值達471,564億元，比上年增長9.2%。中國不僅是世界上最大的發展中國家，也是世界第二大經濟體。毋庸置疑，中國在國際經濟舞臺上的影響力越來越大。但隨著經濟的發展，環境污染方面的問題也日益突出，如大氣污染、水污染、噪聲污染、電磁輻射污染、植被破壞與土壤沙漠化等已成為阻礙經濟發展的重要因素。

環保產業在我國國民經濟中的地位日益突顯，是國家重點發展的七大戰略性新興產業之一，也是廣東省重點培育的八大戰略性新興產業之一，必須加強技術引進和自主創新，提高產業核心競爭力。而物聯網技術中的RFID、傳感器技術能夠有效實現環境質量、環境污染源的實時監測，為環境的治理提供正確的數據支撐，宏觀上有利于國家政策對整體產業結構的調整，微觀上有利于環境的改善及居民生活質量的提高。

1 物聯網的發展

1.1 物聯網的概念

什么是物聯網？顧名思義，“物聯網就是物物相連的互聯網”。2011年5月，工業和信息化部電信研究院發布了《物聯網白皮書》，對物聯網的內涵給出了闡述：物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。

物聯網的原理流程示意見下圖。

物聯網原理流程圖

總體而言，我國物聯網技術在環保產業上的應用尚處于初步發展階段。產業鏈較為分散、規模較小、技術能力較為薄弱。但與此同時，全國知名研究機構和從事物聯網行業的企業正不斷推進物聯網在環保產業的發展，國內通信模塊廠商在傳感器的生產與研究、軟硬件集成等領域已經有了一定的成果，直接為環保產業的物聯網應用提供了基礎。

1.2 物聯網的發展趨勢

物聯網這個行業容量到底有多大？據工信部電信研究院發布的白皮書顯示：預計“十二五”期末，我國物聯網相關產業規模將達到5000多億元，形成萬億級規模的時間節點預計在“十三五”后期。而中國市場情報中心預測，2013年我國物聯網產業的整體規模將達8000億元，2020年將超過5萬億元，數字頗為驚人。

物聯網的大規模應用將有效促進傳統產業的轉型升級，提供新的經濟增長點，提高居民的智能生活水平。目前物聯網處在零散應用的產業啟動期，距離關鍵應用的形成及大規模產業化推廣還存在著一定的差距，主要問題表現在：行業融合的難度大，缺乏統一的技術標準，資金缺口大，缺乏可持續的商業模式，政策環境有待健全，技術瓶頸限制應用的拓展等。中國移動調查研究顯示，我國的物聯網產業發展預計要經歷三個階段，即關鍵應用階段、規模應用階段和普遍應用階段。行業領先企業引領關鍵應用是啟動階段的重點，應用的規?；?、產業化是成長階段的重點，全社會的普遍應用是成熟階段的重點。

2 物聯網技術與環保產業的結合

2.1 物聯網的應用技術

在物聯網感知層方面，主要發揮獲取環境信息的功能，通過傳感器、RFID無線射頻識別等工具直接進行監測，獲取大量的數據，為下一步的計劃與對策提供依據。隨著環境地點、監測目的等因素的不同，其復雜程度也會隨之改變，因此，感知工具必須具備精確感知熱、力、光、電、聲、位移等多種信號的能力，并且能夠適應各種惡劣環境；必須具備大范圍監測功能，并且每個工具之間能夠互相聯網，形成一個龐大的智能感知網，為網絡層的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。

在物聯網網絡層方面，在3G尚未在國內普及的情況下，4G已經在多個城市試點運行，不可否認的是：網絡數據傳輸能力大大提升，并且增長趨勢良好。這將有利于促進物聯網技術與環保產業的融合。由于環保產業的復雜性，直接向網絡層的技術提出了更高的要求。例如，要實現“一物一地址，萬物皆在線”的情景，目前的IPV4地址資源量遠遠無法滿足如此龐大的終端數據，只有升級為IPV6才能夠提供足夠的數據承載。

在物聯網應用層方面，如何將大量的數據進行整合、分析，并傳達、執行相應的指令是實現物聯網應用的關鍵?！霸朴嬎恪钡某霈F，能夠非常好地解決這一問題，強大的數據處理能力，能夠非常好地整合分析感知層采集的數據，并傳達、執行相應的指令。

2.2 物聯網技術在環保產業領域應用的意義

全球物聯網在環保產業上的應用仍處于初步發展階段，隨著技術的發展以及各國對環保產業的重視，已漸漸形成初步格局。目前國內外已經有了眾多物聯網技術在環保產業上的應用案例，在污染防治、生態保護等環保領域發揮著巨大作用，如美國部署的用于實時監測城市環境污染數據的“City Sense”監測系統和用于監測大鴨島海鳥棲息情況的生態監測系統，加拿大克盧恩國家公園和自然保護區生態監測系統，以及我國2011年投入使用的可可西里濕地監測系統、三峽工程生態與環境監測系統等。隨著國內外物聯網技術在環保產業領域的大量應用，其各項技術趨向成熟，推動了環保產業的迅速發展，而環保產業的發展又為環境保護提供了更多的解決方案，最終有利于國家的長遠發展及地球的環境保護。一方面，物聯網網絡技術的發展有利于環保產業的應用；另一方面，環保產業的需求又促進了物聯網網絡技術的發展，兩者相輔相成。

3 物聯網技術在環保產業的應用案例

3.1 案例一

感知網通過監測發現某河流某區域有污染指數超標，并通過網絡層傳達給應用層，而應用層通過計算分析出污染指數后，同時發出三個指令：

（1）向控制中心發出警報，便于控制中心采取相應的措施；

（2）根據原先系統設計智能性地發出應急指令，污染區域附近裝置接收到指令后自動噴灑相應的緩解藥水；

（3）污染區域附近傳感器自動加強信號，密切監測污染的數據變化及污染去向，同時自動生成污染預測模型，為控制中心制定有效措施提供強有力的依據。

3.2 案例二

某城市經常出現陰霾天氣，網絡層網通過散布在城市各地的傳感網將其采集的數據發送給應用層（控制中心），應用層通過云計算分析后發現空氣污染指數嚴重超標，即刻發出指令：

（1）向傳感網發出自動追蹤指令，追溯到污染源；

（2）同時調動污染源附近的監控攝像頭，將污染的情況實時傳輸給控制中心，并自動儲存相關數據。此種方式有以下優點：一是為控制中心采取相應措施提供數據支持；二是如果是相關企業引起的，可作為法律依據；三是為城市建設的工業地域布局合理化、企業生產規范化等提供參考依據。

未來物聯網在環保產業的應用水平與深度方面具有非常巨大的潛力。目前我國物聯網技術與環保產業結合的領域主要有：污染檢測、環境質量監測，但存在范圍小、準確度低、科技含量低等問題。隨著物聯網技術的發展、國內政策的支持，以及各類標準體系的不斷完善，未來物聯網與環保產業的應用將深入滲透到電磁或核輻射監測、海洋環境監測、空間環境監測、化學廢棄物或固體、液體監測等領域。物聯網領域在未來發展上也可分為縱向發展與橫向發展，橫向發展注重應用于不同的領域，不僅應用于環保產業，也應用于交通、電力、鋼鐵等多個領域；縱向發展注重向相應領域的深度發展，不斷發掘創造新的技術與應用，結合社會與人類發展的需求開發出更先進、合適的應用，將科技更深入地融入生活。

4 結語

物聯網技術在環保產業上的應用與發展是必然趨勢。一方面，物聯網作為一個興起不久的行業，卻擁有非常巨大的潛力，無論是經濟效益還是社會效益都表現出良好的增長勢頭；另一方面，隨著全球各國政府及人民對環境保護的重視，環保產業將呈現出爆炸式的增長。隨著國內外物聯網技術在環保產業領域的大量應用，其各項技術趨向成熟，直接催生了環保產業的迅速發展，而環保產業的發展又為環境保護提供了更多的解決方案，最終有利于國家的長遠發展及全球的環境保護。

[1] 田鐵紅.面向環境保護的物聯網發展探討[J].信息通信技術，2010（5）： 31-36.

[2] 廣東省“十二五”節能環保產業發展規劃[Z].2011-2015.

Application of Internet of Things in Environmental Protection Industry

LI Hong-tao1, ZENG Yuan-shan1, WANG Yang-yang2
(1.Guangdong Association of Environmental Protection Industry, Guangzhou 510045; 2.China Association of Environmental Protection Industry, Beijing 100037, China)

Along with the rapid development of the world economy, the development of the internet of things technology shows a good tendency. The paper explicates the concept of the internet of things and its development trend and probes into the application signi fi cance of the internet of things technology in environmental protection industry, analyzes the application cases of the internet of things technology.

environmental protection; the internet of things; environmental protection industry; application; sensing net

X324

A

1006-5377（2012）06-0027-03