環境監測中物聯網技術的應用

翟繼武

摘 要：社會工業化進程的加快使得人類生產生活活動對于環境的影響日益加深，環境污染問題已經成為了當今世界關注的重點議題，加大對于環境污染的監測力度可以全面控制環境污染的進程，并為制定有效的污染防制措施提供了參考依據。科技水平的發展為環境污染監測行業帶來了新的契機，物聯網技術的應用不僅能提高環境監測的整體水平，還能夠對數據進行科學系統的分析，輔助人們做出科學的處理決策。文章將對物聯網技術進行系統介紹，并對其在我國環境監測領域中發揮的作用進行進一步介紹，并指出了需要改進的問題。

關鍵詞：物聯網層次劃分；應用現狀；存在問題

1 什么是環境監測

環境監測工作是一項技術性和理論性較強的系統學科，主要運用各種監測手段對環境質量指標加以收集整理、分析，并做出科學判斷，能夠從客觀上反應環境污染程度，并對環境未來的發展趨勢進行預測。環境監測的主要目的是為人們提供客觀的環境數據，幫助人們對環境污染程度做出合理判斷，以有效的制定出對環境污染問題的解決方法。

2 物聯網技術的含義與應用現狀分析

2.1 物聯網技術的含義

新興的物聯網技術基于互聯網技術的基礎上演變而成，是互聯網技術的一項拓展性應用。傳統的互聯網技術實現了人人和人機之間的信息傳遞和交流，而物聯網則在此基礎上拓寬了用戶終端范圍，利用網絡技術的電子設備將物品和物品之間實行了有效連結，建立了更為廣泛的信息傳輸和交流渠道。

2.2 主要層次劃分

在實際信息傳輸過程中，物聯網功能的實現要經過三個層次，首先是傳感器對外部信號的接收，即信息的感知層結構，這個層次是物聯網的核心系統。其次，信息接收后要通過傳輸系統實現信息在網絡中的傳輸，即網絡層結構，最后，對于信息的處理要通過網絡應用層來實現，一般是指終電子端接收設備。

3 我國物聯網環境監測體系的發展進程

我國將物聯網技術應用于環境監測領域最早是始于上世紀末，目前已由最初的幾個試點城市擴展到遍布全國各個省份，我國政府在物聯網環境監測行業投入了大量的資金，并提供了政策和技術支持，在重點污染區域都設立的聯網監控系統，實現了環境監測的自動化。環境監測部門可以通過物聯網反饋的環境污染信息，對環境污染狀況做出科學的判斷，并及時建立預警機制，能夠有效的防范環境污染規模的擴散。物聯網技術在我國環境監測領域的應用技術水平正日漸成熟，已經能夠涉及到諸如水質，氣體等多方面環境因素的監測范圍。

3.1 物聯網環境監測技術的處理層次

3.1.1 感知層。物聯網對于環境數據信息的收集要通過感知層作為媒介才得以發揮其功效。感知層可以形象的比喻成網絡的表層接收器官，主要是指一些有型的數據收集設備，如傳感器，攝像頭等，這些設備對在監控區域內的環境監測對象和物體所表現出來的各項數據加以有效選擇，識別和收集，保證監控目標信息錄入的完整性和精確性。

3.1.2 網絡層。信息在經過有效的過濾和收集后，將會有網絡層接收并加以傳輸。網絡層相當于物聯網的中樞神經系統，主要是指一些信息管理和處理中心，大量的環境數據信息通過網絡層實現在網絡中的傳輸，并能夠被及時有效的分析和處理。在此過程中，多種新型的傳輸技術被應用與此，使信息處理的進程和效率大幅提高。

3.1.3 應用層。物聯網對環境監測的效果要最終通過應用層轉化為能夠被人類感知的實體目標。應用層主要包括一些數據輸出終端設備，如各種應用平臺以及各大計算機門戶系統等。該層次可以對傳輸中的各項環境數據存在的問題進行管理，分析和決策，對原有的環保系統加以整合和改進，提出更為有效的環境污染應對方案，并建立完善的環境預警機制。網絡層系統的應用能夠有效改進環境監測工作中存在的問題，并做出科學合理的補救措施。

3.2 物聯網技術在實際環境監測中的應用實例

不論從環境監測信息的接收和輸出系統還是信息的處理過程，物聯網都突破了傳統環境監測作業的局限性，給環境監測行業帶來了深入的變革。物聯網技術可以實現環境數據的全面監測和分析，并根據需要科學的布置監測點的位置，同時，能夠保持監測的連續性，防止數據在監測過程中中斷造成對數據整體性的破壞，而數據信息收集的準確性是互聯網技術應用于環境監測領域的又一大優勢。

3.2.1 水質監測。某市飲用水保護范圍，包括4大飲用水水源，即青草沙、陳行水庫、崇明東風西沙、黃浦江上游。對上述4大飲用水水源保護區實行分級管理，并對其水質進行實時監測，建立水質監測信息系統。在原有的監測站附近部署幾十個傳感器，監測該水域的渾濁度、總懸移質泥沙含量、pH等參數，并將數據匯聚至水質監測站的水質監測系統。網絡層采用無線與有線融合的手段，將感知層感知的數據傳輸到應用層，應用層根據傳感器相關信息綜合分析監測數據。感知層、網絡層、應用層共同組成的水資源監測體系，實現了對水源地水質及水污染的監測。

3.2.2 大氣監測。大氣環境監測包括空氣在線質量監測、大氣污染物監測和大氣降塵監測。空氣在線質量監測是針對人流相對集中的敏感區，在現有空氣質量自動監測站點的基礎上，按照網格化布點的要求增加自動監測點的部署，提高對該監測區域的實時監測，確保該區域的空氣質量；大氣污染物監測是在重要敏感區對易燃易爆、有毒有害氣體進行監測，在部署的監測點一旦發現異常，系統將進入應急指揮程序；大氣降塵監測是將全市降塵監測方式由人工改成使用傳感器自動收集數據。

4 物聯網技術應用中存在的問題

4.1 環境傳感器功能單一環境監測的感知層包括環境傳感器、在線監測儀器、傳感器網絡等，是制約物聯網在該領域應用的主要因素。目前，各種環境傳感器功能比較單一，可以監測的污染物種類有限，可靠性也不高。環境監測的網絡層主要依靠現有通信系統實現，而現有的信息通信中大量成熟先進的技術應用不充分，且對下一代網絡、云計算等技術參與程度不高。

4.2 缺乏統一的技術標準物聯網標準體系相對較復雜，且涉及很多標準。標準化是發展物聯網首要解決的問題，是大規模部署和擴展的重要技術，如果沒有大規模的部署就談不上物聯網。

4.3 技術人員結構不合理從事環境監測技術的人員結構不合理，急需進行重組和優化。對于環境監測技術這個需要根據實際情況解決問題的工作性質，要求從業人員必須具備較高的技術水平，并有較好的實際操作能力。而從人員機構分析，高學歷人才如大學教授和工程師，所占比例還是相對較少，而從事該行業的人員還是普通工人居多，文化水平一般不高，這在一定程度上制約了環境監測技術的發展。

4.4 環境監測系統的整體管理水平低

在我國的環境監測系統中，雖然環境監測系統十分受到重視，但在實際的管理過程中，由于體制等諸多因素的束縛，整體管理水平較低，且面臨著安全和隱私的重大挑戰。

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