基于物聯網技術的大氣污染環境監測及其治理研究

吳開倡 曾慶宇

摘要：當前環境污染現象仍然存在，對環境污染進行科學的監測，對環境治理、環境污染預防具有重要的意義，物聯網技術的應用為環境監測提供了技術支持，使得數據監測信息能夠有效地傳遞到應用平臺上，進而簡化了環境監測程序，為制定科學的環境監測措施提供了有利條件，但是由于傳感器功能、物聯網技術使用范圍、環境監測體系等限制性，抑制了物聯網技術的有效發揮，鑒于此進行環境監測中物聯網技術的應用研究對提高互聯網技術的應用具有重要的意義。

關鍵詞：物聯網技術;大氣污染環境;監測及其治理;研究

引言

物聯網技術為環境監測提供了技術支持，在環境監測中通過傳感器感知來實現數據的傳輸，為環境數據監測提供了信息支持，但是由于物聯網技術應用范圍限制、環境監測體系和物聯網技術發展匹配度不高以及互聯網技術下提供的環境數據信息穩定性差等因素的影響，導致物聯網技術得不到充分地發揮，因此在具體的應用中，應不斷的豐富環境監測范圍，構建與物聯網技術發展相適應的環境監測體系，并不斷的改善、研發新的感知設備，提高數據監測的穩定性，以此為物聯網技術的使用提供有利條件。

1.物聯網技術的大氣污染環境監測及其治理中的應用意義

目前常用的監測手段有利用植物對大氣環境進行監測]，通過對比不同植物在一段時間內出現的變化，進而判斷該地區存在的污染物，該方法在監測環境的同時還能美化環境，受到廣泛關注，然而該方法存在受地區限制和監測時間長等不足。此外，還有利用Web的遠程監控系統對工廠企業的廢水以及廢氣進行規范化管理，有效降低污染物的排放;利用地理信息系統建立相關監測系統，觀測大氣污染區域及擴散范圍。目前的研究存在監測效率低、覆蓋面小和數據反饋延遲的問題，需要研究一種有效的環境污染監測方法，進而提高對大氣環境的監測效率。射頻識別的物聯網技術能夠有效提高數據采集以及之間的交互。本文基于該技術建立大氣污染環境監測系統，實現對空氣質量數據的有效分析。首先分析基于射頻識別的物聯網技術，并建立大氣污染監測系統。通過所建立系統和傳統監測進行對比實驗，驗證所建立系統的有效性。此外，根據研究結果對造成環境污染的主要原因及其治理方法進行分析討論，結果具有一定的工程實際意義。

2.空氣污染主要原因

一個地方的空氣污染主要是由自然環境和人為作用引起的。其中，自然環境因素中受到季節、地形的影響較為嚴重。文中所涉及的城市地處北方，在冬天環境溫度低，大氣產生逆溫現象，造成污染物沉積在地面附近，較難擴散，并且隨著在冬天供暖需求的增加，產生了大量的污染物，進而共同造成該城市冬天污染嚴重。在夏天溫度上升、空氣流通大且雨水充足，因此對大氣環境有一定的凈化作用。此外，由于該地處于黃河沖積平原，其土地存在大量的細砂以及粉細砂，在天氣比較干燥的春天和秋天中，該粉塵容易飄散在大氣中，進而在一定程度上加劇了空氣污染的程度。隨著人們科技生活水平的持續提高，人為因素對環境污染的影響也越來越大。城市建設的腳步越來越快，城市中拆遷、施工、建設等行為頻繁，引起大氣環境的顆粒物大大增加。同時，因建筑物越來越密集，高度也越來越高，也造成城市空氣流動大大下降。此外，由于工廠以及車輛的持續增加，其廢氣排放也成為加重大氣污染程度的重要因素。

3.物聯網的概念

物聯網是通過互聯網技術將事物與事物連接起來的技術。因此，物聯網是在互聯網的基礎上發展起來的一種信息技術。物聯網內包含有大量的硬件設備和軟件系統，例如智能傳感器、射頻識別、激光掃描儀、全球定位系統、遙感等信息傳感設備及系統，目的是為了能夠組件物體與物體之間的短線程的無線通信。物聯網內所有對象都是按照約定的協議連接到互聯網進行信息交換和進行相互通信的，按照此約定才能夠實現具有各種智能化功能的大型智能網絡。網絡層、感知層和應用層為物聯網的三個基本的層次。其中網絡層由中心網絡和通信網絡為重要的構成元素，實現了智能化的指控，快速的信息處理及反饋等功能;感知層由各種傳感器設備構成，例如紅外傳感器、超聲波、攝像頭等可感知設備組成，可以實現快速的監測、采集反饋各類物體的數據;最后是應用層，是將物聯網的技術運用到現實的生活中，給人們提供更加便捷、高效、智能化的生活和工作環境。物聯網技術可以不受時間和空間的限制，信息的傳輸效率與傳送質量在物聯網技術的加持下得到了極大的提升，人們只需要在終端便可以操控和檢測一切需要觀察或操控的物體。

4.大氣環境監測中物聯網技術的具體應用

以往傳統的大氣環境手工監測，只是在固定時間內在某一空間對大氣污染物進行分析，據此判斷當地的環境空氣污染情況。顯然，這種監測獲取的數據并不具備代表性，具有一定的局限性。在物聯網技術應用下，能夠實現大氣環境的多角度監測。首先，工業企業的發展在一定程度上推進國民經濟的穩步提升，但在發展過程中同時也給大氣環境帶來了不同程度的污染，比如沒有經過監測處理就向環境排放氮氧化物、二氧化硫、揮發性有機物。利用物聯網技術在企業生產過程中能夠對廢氣實現實時在線監測，企業和管理部門能夠實時了解監控廢氣排污情況，并對超標實施自動預警，更能夠為針對性地開展污染治理提供科學精準有效的監測數據。另外，基于物聯網技術應用建設的城市環境空氣質量自動監測站、背景站、組分站、小微站等，能夠有效地實現對站點周邊環境空氣質量存在的污染物進行連續或定時地采樣、測量、分析和利用。數據更能實時反映當地環境空氣質量，為大氣治理和城市環境空氣質量評定考核提供精準支撐;利用物聯網技術實現的信息共享，實現了人們的環境知情權。

5.物聯網技術應用大氣環境監測的效果分析

近年來，空氣污染問題逐漸嚴重。我國也緊急出臺了許多關于空氣污染治理的和預防的相關措施。由于空氣污染范圍廣，污染的種類非常多，所以治理起來有很大的難度。如何監控成為了空氣監測的重要問題，這就需要不斷的加深物聯網對空氣的監測的深度和廣度。深度即增加空氣污染源的監測種類和數量，廣度即范圍。所以需要將不同種類的傳感器采用協同監測的方式才能更加高效的對空氣監測數據進行合理的分析，從而達到提高整個空氣監測物聯網數據的準確性和有效性，讓不同傳感器的數據能夠在不同的監測系統中共享，從而解決空氣污染治理中的難題，提高治理的效率。以PM2.5在空氣中含量的監測為例，應該要劃分區域分開治理，根據產生PM2.5的來源和其在空氣中的含量對不同的區域指定合理的監控方案，使空氣環境監測更加系統，能更好的對數據進行準確的分析。在實際應用時還需要對空氣污染的預判體系進行及時的創新和改進。

結束語

在對大氣污染進行監測的過程中，若通過人工獲取定量大氣，經過對污染物的提取、分析來分析其是否達到標準的話，耗費的時間較長，降低了監測效果。因此，文章設計了基于物聯網的大氣環境污染監測技術。與人工監測結果對比，雖然兩者之間的數據結果較為接近，但因為物聯網技術的成熟，文章技術可以提供高性價比數據基礎，從而使監測過程更加省時省力。不過對于特殊場所來說，監測速度和效果會受到影響，所以文章方法還需要進一步研究，通過改進監測細節，從而獲得更加精準且快速的監測效果。

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