淺談物聯網在環境監測中的應用

司慈英 景夢雅

【摘要】物聯網實現了物物之間的通信，讓物理世界有了感知，智能化了人們的生活。本文就物理網的定義、技術、現狀及發展趨勢進行了概述，分析了物聯網在環境監測中起的作用及應用的關鍵技術，闡述了物聯網將給環境監測領域帶來更重大的變化。

【關鍵詞】物聯網 環境監測 應用

1 物聯網概述

1.1 物聯網定義

物理世界的聯網需求和信息世界的擴展需求促使了新技術的產生——物聯網。目前，比較流行且能夠被各方所接受的物聯網定義是：通過射頻識別（RFTD）、紅外感應器、全球定位系統、激光、掃描等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與物聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。

1.2 關鍵技術

根據信息生成、傳輸、處理和應有的原則，可以將物聯網分為四個層次：感知識別層、網絡構建層、管理服務層和綜合應用層，不同層次提供各種技術，進行配置和組合來構成完整的通信體系。

射頻識別技術（RFID）是通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據，在此過程中無需人工干擾，可工作在各種惡劣環境。RFID系統可由閱讀器、天線和標簽三大組件構成，其中，RFID標簽具有體積小且形狀多樣、環境適應性強、可重復使用、穿透性強、數據安全等優點。

無線傳感器網絡技術是物聯網的關鍵所在，其利用部署在特定區域的很多傳感器節點，自動構建了一個具有收集信息，傳輸數據并對所取得的信息、數據進行處理功能的網絡系統。

傳感器可以感知被測對象的信息，并將信息通過某種規律轉化成可用信號，物聯網中的無線傳感中所用的傳感器節點就是承擔了對信息的采集和處理。傳感器節點在物聯網中的主要由信息采集、信息傳送、信息處理和電源構成，其節點在于去感知信息、計算數據及信息數據的通信。

網絡與通信技術貫穿著整個物聯網系統，是RFID、WSN和傳感技術等關鍵技術不可缺少的部分，可以說網絡和通信技術的應用實現了物聯網構思，催化著物聯網的進步。

智能嵌入技術融合很多技術，可以針某一行業，開發出智能化產品，實現產品的故障診斷、報警和監控，達到管理的網絡化、信息化和現代化。

2 物聯網在環境監測中的應用

2.1 環境監測簡介

環境監測（environmental monitoring ），指通過對影響環境質量因素的代表值的測定，確定環境質量（或污染程度）及其變化趨勢。

環境監測的目的是為了全面、及時、客觀地掌握人類活動對的環境影響，了解環境發展的趨勢，并對環境質量及其變化作出客觀的評價。環境監測的對象有自然因素，人為因素，污染組分。環境監測范圍包括化學監測，物理監測，生物監測，生態監測。

環境監測是最早提出的、使用最廣泛的、影響最深的物聯網應用之一。

2.2 物聯網在環境監測中的應用

無線傳感器網絡的環境監測打破了傳統的人工對信息數據的采取，該網絡具備通信功能，且由傳感器的組成的節點數量比較多，能夠獲得更多數據，實時采集、監測、處理、和分析預測環境信息，能夠提高環境監測效率和安全性。在空氣質量監測、水質監測、地質監測等方面發揮著重要的作用。

環境的污染，使空氣質量日益惡化，監測空氣中各種成分的變得尤為重要。基于無線傳感器網絡的技術實施，可以對空氣的狀況進行實時監測，利用不同傳感器的特性構成的大量節點，能夠監測空氣中氣體的含量，采集如風向、風速、氣體濃度等數據參數，能有效的監測出有害氣體泄漏的狀況，大多用在工業方面，監測和預防工業生產帶來的空氣污染。同樣的道理，用于生活環境中，可以對采集的信息數據進行分析，用于凈化空氣，減少空氣質量的污染對人體的危害。在水質監測方面，無線傳感器網絡具有獨特的優勢，集成度的模塊能夠自發的組成網絡，借多種傳感器來測量周邊環境的熱、光、水中有害物質含量等信號。

2.3 物聯網在環境監測中的應用前景

環境監測要求檢測范圍廣、采樣點多、采樣頻率高、監測手段多、測定靈敏度高，目前，物聯網環境監測主要處于實現物聯網感知層和網絡層的功能，而對于綜合應用層開發相對較少。物聯網環境監測很大程度上局限于對數據的采集、傳輸、匯總，而對于采集數據的分析、挖掘、預測及相應預防措施等深層次上開發很少。隨著物聯網智能技術與環境監測領域的持續融合，基于環境監測網絡數據信息的決策支撐、應急處理、災害預警等業務類型將取代但一的信息發布，蹴而成為物聯網環境監測的核心應用。智能化的環境監測將成為物聯網環境監測的應用主流。

3 結束語

隨著全球經濟的不斷發展，環境污染也日益嚴重，人們對環境更加關注，對環境監測也越來越重視。環境監測的方法也在不斷完善，無線傳感器網絡作為物聯網感知識別層的重要手段，它在環境監測中有著非常大的優勢。

物聯網在空氣質量監測、水質監測、地質監測中起著重要作用。雖然物聯網在環境監測中已經有了成功的應用實例，但建立更大規模的無線傳感網系統，需要更多的努力。物聯網作為一個方興未艾的技術領域，也是“信息化”時代的重要發展階段，需要人們更加深入的研究。使用物聯網令環境監測更加智能化，在環境檢測中起到更加有效的作用。

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