智能物聯網在環境在線監控的作用

摘要：現有的在線環境監測網絡雖然已經具備物聯網的一些基本特征，具備一定的環境響應能力、錯誤檢測和應急響應能力，但智能化水平通常不高，僅依賴于簡單的響應。從某種意義上說，它與多智能體技術相結合，因此環境監測數據的利用是不夠的，還需要增加深度和廣度。本文提出了一種將最尖端的技術與物聯網相結合的設計方法，以監控在線環境，從而改善環保工作。

關鍵詞：物聯網;多智能體;智能網絡;環境在線監控

一、引言

隨著環境意識工具的不斷發展，新的信息技術正在融到環境保護、環境管理、環境決策、環境服務的日常工作中，綜合環境管理標準變得更加成熟、明智、高效、規范，有效利用新技術、新方法、新方式，將信息技術與無縫管理相結合，為環境管理工作注入強勁動力，這是需要認真考慮的問題。物聯網技術和多智能體技術為構建智能在線環境監測網絡提供了有效途徑診斷、在線分析、在線服務、在線指導和在線環境管理決策，并以此為基礎，作為環境決策的重要基礎，以智能化的方式進行分析，為各種環境管控提供服務和有力支持。

二、物聯網和多智能體

美國Auto-ID實驗室（前身為國際物聯網電子中心，原名Auto-ID中心，1999年成立于麻省理工學院，2003年更名為Auto Laboratory-ID）提出了物聯網（Internet of Things.）這一概念，建立在集成對象編碼、RFID技術和互聯網的基礎上。2005年，國際電聯發布了《2005年國際電聯互聯網報告：物聯網》，將兩者內容結合起來，正式推廣了“物聯網”的概念。互聯網進行信息交換與通訊，實現智能識別、定位與跟蹤、網絡監控與管理。

從物聯網的定義可以看出，物聯網其實是基于互聯網，在媒介中，利用RFID技術檢測群體，并利用傳感器進行檢測，并收集“對象”的狀態、屬性和行為。該信息使用PML（Body Marking Language，也稱為業務標記語言）來描述與“對象”相關的信息，并按照商定的協議連接到Internet，用于智能識別和感知網絡管理。

多代理系統（MAS） 技術是當今 IT 行業發展最快的領域之一，它是廣泛的人工智能（DAI）和人工健康科學（AL）發展的結果。它通過溝通、協作、協調、計劃、命令和控制來反映智能團隊的組織結構、功能和行為特征，并為各種應用程序提供一個集成的框架，具有良好的獨立性、分布、人脈、編輯能力、學習能力。

三、環境在線監控智能物聯網設計

目前，在線網絡監測環境處于污染源在線監測的前沿，傳感器、流量計和其他安裝用于檢測某些排放物和使用污染控制的設備。將數據接入互聯網，將已有狀況傳輸至實時監測中心，實時進行在線污染監測。因此，眾所周知，現在的互聯網監控網絡不僅可以看作是網絡和傳感網的結合，還可以看作是互聯網的延伸和擴展，其設計體現了互聯網的一些特點。例如，外部設備具有獨特的診斷代碼、數據采集工具或在線監控、監控平臺以及對外交流和通信的信息，監控中心依靠信息技術確定污染源。綜合以上分析，在線環境監測網絡實際上屬于物聯網在線監測，可以識別特定的目標，并具有一致的合規性和智能行為。對于環境信息的利用，在廣度和深度上都沒有得到有效的擴展，無法有效整合物聯網中的各種資源，無法協同進行分析處理。環境監測網絡與關鍵通信的有效整合沒有及時快速地完成，“云計算”、SOA架構等綜合資源服務無法被完成。因此，有必要高度重視對眾多機構的技術的科學性和實用性指示，并利用巧妙的方法構建自然資源互聯網或根據應用程序內相關領域的知識進行相關分析，充分利用智庫信息對相關信息進行在線分析，具有最終的、科學的、現實的意義。

以智庫知識為基礎，打造“智庫”理念，為環保提供科學和實踐支撐。此外，多智能體技術的科學運用還可以基于每個具有獨立形式和知識的智能體創建智能在線組件，與隱藏的資源、行為和反應或聰明的智能體發生沖突。它們之間存在的博弈行為創造了一個有效的解決方案。物聯網可以充分結合智能體技術，創建高效的信息和通信集合網絡，可以創建具有社會和組織結構的智能網絡。在此基礎上，保留了數據收集功能、信息檢索功能、智庫等智庫。每個智庫都可以在本地物聯網網絡上找到，提供自由組合，創建智能本地控制網絡，并確保智能本地網絡之間的有效通信，構建一個綜合性的互聯網。

四、物聯網及環境監控系統現狀分析

物聯網利用RFID技術等信息采集工具，實現對象之間的自動化檢測、智能通信、識別、控制和管理。它由視覺層、網絡層和應用層組成，適用于多個領域。如：物聯網監控、水肥一體化、智能溫室、農產品追蹤、產品營銷等。由于傳統的控制和測量方法簡單，消耗的功能和資源廣泛，測量和監控的范圍有限，管理中存在許多深思熟慮和不合理的部分，以及一種狀態藝術環境。

此外，大多數控制測量的控制很大程度上是基于模擬信號的，這些信號很容易受到外部干擾和信號失真的影響，大大降低了環境監測的水平。迄今為止，需要使用智能環境監控系統，避免手控監控的單一狀態，結合使用技術和物聯網對象，使用靈活的實時監控和環境控制。監測和控制不同區域的溫度、濕度、光照等數據，并根據監測數據及時改進變化。

五、智能物聯網在環境在線監控中的應用

目前，我國互聯網監測和環保信息化水平非常低，無法成功地與數據進行信息交換，從而導致信息資源遭到嚴重破壞。商業信息的滯后使環境變得更糟，也使保護環境更加困難。因此，在環保方面，應加強對物聯網技術的重視和應用，在互聯網上謹慎奠定環保的重要基礎。

（一）環境在線監控網絡系統的構建

隨著科學技術的飛速發展，我國已經建立了在線環境監測系統。首先，系統通過在污染監測源前安裝和設計傳感器設備，創建并獲取廢物分析表，同時實時監測具體情況。二是系統支持連接在線數據采集機，將監控中心檢測到的某些優先污染物作為數據進行傳輸，實現在線污染的實時監測?；诖?，眾所周知，現代環境監測系統不僅僅是將感知網絡連接到互聯網的設備，更是互聯網的延續。然而，該系統也有其相關的弊端。在線環境監測系統僅指標準的物聯網監測系統，只能跟蹤簡單的目標，對環境破壞引起的其他行為反應無所作為。目前，環境在線網絡系統無法保證各種資源的有效整合和系統處理。還處于符號推理和規則領域，無法及時快速地使用“云計算”，無法對自然未來的發展做出決策。

（二）形成智能體環境在線監控網絡

物聯網與智能體技術的充分結合，可以打造一個最新、組織和社區的智能網絡，為在線環境監測提供最重要的基礎。一方面，可以打造一個合適的“智囊團”，涉及環境保護，為大自然的工作提供科學準確的指導。另一方面，科學運用智能物聯網技術在線監測環境，可以打造適合網絡的智能網絡，有效規避隱患。此外，為了監控物聯網環境，有許多機構可以協作進行科學分析和處理相關數據。各機構充分協作，自由組合形成本地網絡，可以有效跟蹤一定的環境發展和污染治理狀況，使物聯網的核心價值得到充分體現。

（三）系統需求分析

物聯網內的智能環境監控系統應監測大氣中的溫濕度、光照、風速、大氣壓和二氧化碳，收集和控制實際地面環境中的濕度數據、水溫和水位、時間，創造智能環境。綜合監控管理平臺檢測集中監控管理環境，構建查詢、分析、統計的圖形用戶界面，方便用戶登錄查詢系統。

（四）系統功能架構分析

物聯網環境下的智能環境監控包括：感知層，使用 Zigbee 傳感器模塊和模塊來收集和分析數據;應用層，使用適當的工具對環境監測信息進行智能分析和應用。

（五）系統模塊設計與應用

1.智能公共環境監測模塊。開啟傳感器模塊后，如溫濕度、光照、風速、大氣壓、二氧化碳等，注意網絡連通性并用 Zigbee 中繼模塊監控，并使用每個傳感器模塊采集數據，如大氣壓、溫濕度、光照、風速等。它通過 Zigbee 網絡發送到網關并重定向到服務器和網站以存儲、比較和分析數據。

2.智能農業監控區域模塊。打開并啟動每個傳感器模塊，連接到 Zigbee 網絡，實時采集溫度、濕度、光照、土壤、大氣等環境數據，保存到 SharedPreferences 并與系統設置的值進行比較。在超過 SharedPreferences 限制的情況下，自動啟用風扇和霧化器等設備。

（六）系統設備連接與調試

1.連接兼容的數字采集機。每個傳感器節點的自然數據由數字采集器采集，ADAM4000系列模塊可用于連接數字采集器，如：煙霧傳感器、火災傳感器、人體紅外傳感器等，遠距離、高級檢測. -speed 速度傳輸和環境數據監控。以繼電器為例，該裝置用于自動控制循環，與系統中的熱棒、霧化器、風扇等設備相連，可自動控制轉動，測試和比較采集的數據量，進一步調節、修改、處理和保護。

2.連接模擬收號器的相應資產。ADAM-4017+模塊可用于連接溫濕度、二氧化碳、風速、光傳感器和氣壓等相關信息。

3. Zigbee 模塊相關的連接工具。Zigbee 連接器通過串口連接到平板電腦，Zigbee 傳輸模塊連接到風扇。

六、具體的環境監測對象

構建智能物聯網在線監測系統對保護環境具有重要作用，是互聯網技術持續發展的具體體現，如今物聯網廣泛用于環境監測，尤其是包括監測空氣和水質。

（一） 大氣監測

大氣監測通常分為兩類：流動監測和固定監測。專家可以在污染源安裝固定監測裝置，可以安裝網格形式的有毒有害氣體傳感器。因此，一旦發生有毒、泄漏氣體泄漏或發生化學變化時，可以通過傳感器將數據及時傳輸到傳感網絡，有效控制氣體的持續循環。此外，在一些污染排放量大的單位，物聯網可以直接向環保部門報告，并存儲自己的數據資源，以防止其他單位鉆先污染后處理的空子。

（二）對水質的監控

水質監測分為飲用水監測和水污染監測。飲用水監測是指在飲用水源中安裝傳感器和各種視頻監控設備，并將水源的污染、pH值等數據及時傳輸至物聯網，有效保護環境。監測水污染特別是在污水處理廠安裝水質監測儀和視頻監測儀，在線監測水位的氮含量、重金屬和各種有毒化學物質。此外，監測數據與垃圾處理單位的同步，導致其他部門超標會受到處罰，以避免出現新的環境危害。

七、環境在線監控實例分析

目前的環境監測功能根據監測材料可分為人工監測方式和在線監測方式;監控管理可分為最終氣體排放的標準監控和廢棄物資源提取全過程的戰略監控，監視信息的傳遞。以上分為分步法和多點轉移法;使用數據采集傳輸工具和工控機設備采集監控數據;如何通過電纜、無線、微波等方式傳輸網絡;通過環境信息發布、環境數據登記、環境數據中心等領域發布在線環境監測數據，環境信息與環境網站共享。在線環境監測為企業接收商業和污水處理廠的性能數據，并從非常不同的業務系統收集數據，包括 SCADA、DCS、FGD、CEMS、污染物、流量計等系統或設備?？蓮母鞣N主動環境監測站獲得質量數據;監控數據存儲在集成設備、各級監控中心甚至數據中心的業務計劃中;監測數據類型包括結構化數據（排污監測數據、污水處理中心數據、生產數據等）、隨機數據、媒體數據分布（視頻監控數據）等。

隨著互聯網技術物聯網對環境的監視，擴展了傳統的觀察時間和空間的方法，可以說是在監控的基礎上，增加了人類的“感官”，這讓環保監控足不出戶就能獲得最新的環境管理信息。這適用于效率、準確性、數據收集、情況實時監測和應急響應的標準監測方法，無疑是質量上的飛躍，而“感官”越敏感，面臨的問題就越大。

面對龐大、多樣的在線監控環境，目前的情況是存在許多信息孤島。如何在這個多樣化的領域中看到不同分布式應用程序的集成和交互是一個重大挑戰。 MAS 可以輕松解決分布式問題，具有高度可擴展性，并提供資產應用程序之間的連接和交互。從軟件開發的角度來看，MAS 已被證明是開發大型分布式系統和集成信息的有效方法。

此外，目前的網絡環境監測系統仍然是一個獨立的、多樣化的互聯網對象系統。每個 Savant on IoT 無法鏈接或處理對話，各種監控方式尚未實現真正的智能通信、協同分析，業務與應用沒有真正融合，關鍵的環境管理數據和環境信息源根本沒有覆蓋。為了解決數據使用不足的問題，分析在線環境監測功能中完整決策的不兼容和管理不善，需要構建一個全新的集成MAS技術。

智能物聯網（Intelligent Internet of Things），即物聯網智能，是基于高速綜合雙向通信網絡，采用先進的測量技術、RFID技術、先進的管理方法、先進的決策系統。其主要特征包括獨立性、適應性、自我效能、社會凝聚力、團隊智能、抗攻擊性、用戶獎勵等，并提供滿足用戶需求的服務化服務。物聯網允許不同類型的接入，智能物聯網將成為在線環境監測的“中樞神經系統”。我國從“八五”時期就開始了多主體理論和研究，積累了成熟的技術和知識。物聯網正在發展，并嵌入生活的方方面面。這兩種技術的結合用于在線監控創建智能電網、智能網絡關閉、虛擬化、應用程序劃分以及資源的大分配和利用。

八、結束語

在線環境監測網絡創造了物聯網。雖然在架構上具有良好的架構基礎，但整個監控網絡的智能化水平較低，協同分析、共享管理、支持共享決策。生產力低下，大量的監測資料、控制資料、信息資源、環境數據和環保信息沒有從字面意義上整合，資源分散獨立，資源管理系統獨立，環境情報信息代理。如果能夠提高物聯網在線環境監測的獨創性，整合不同的環境信息資源，進行綜合管理分析，那么物聯網在環境在線監測中的重要性就一定會體現出來。

作者單位：韓洋? ? 邢臺市生態環境監控中心

參? 考? 文? 獻

[1]萬金穎.智能物聯網在環境在線監控中的應用分析[J].環境與發展，2020，32（05）：244-245.

[2]宗慧娟.智能物聯網在環境在線監控中的應用研究[J].資源節約與環保，2015（02）：130.

[3]趙春勝，陳俊杰.智能物聯網在環境在線監控中的應用研究[J].北方環境，2011，23（03）：114-116.

[4]熊春花，云亮.基于3G和物聯網的智能環境監控應用研究[J].電信技術，2011（05）：63-65.