物聯網技術在環境監測中的運用

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摘要：詳細分析了物聯網技術在大氣污染、水污染、海洋污染及其他生態環境惡化等環境監測中的作用，著重闡述物聯網技術在這些監測中存在的要素不全、技術等級低、監測缺乏統一規劃和標準、公眾對監測認知程度較低等系列重要問題，并對物聯網技術在環境監測中的未來發展前景做出展望。

關鍵詞：環境監測；物聯網技術；信息傳遞

隨著改革開放的推進，各種工業不斷發展，加劇了對自然資源的需求和生態環境的破壞，人們逐步意識到環境保護的重要性，傳統的環境監測是使用人工采取樣品進行檢測的方式，這種監控方式：（1）無法進行長期的遠程實時監控；（2）不能夠及時地反應環境變化等信息；（3）由于依靠人力，勞動強度大，這些不足使得傳統監測方式無法滿足現代監測對于環境的信息化管理要求。隨著污染源在線監控系統的開始推廣，物聯網技術在我國環境監測領域開始了最早的探索和應用，它的出現克服了傳統環境監測方法的缺陷，降低了監測成本，也使得環境監測向自動化、信息化、網絡化、智能化方向發展，我國目前的環境監測手段還很落后，物聯網技術的出現為我國環境監測的發展提供了一個很好的契機，為復雜、多樣的環境進行自動實時監測提供了可行的思路和方案。

1物聯網

1.1概念

物聯網（TheInternetofthings，IOT）是指在互聯網的基礎上擴展和延伸到物體與物體之間信息交流的一種新型信息技術，物聯網的定義是實現物體與物體、人與物體、人與人之間的信息交流。物聯網在國內的應用一般是使用定位系統、紅外線感應儀、全球定位系統（GPRS）、激光掃描儀和氣體感應器等設備間的信息，進行交換和記錄，實現檢測、定位、監測和掃描的一種信息技術，實現各種設備之間信息的交流，讓使用者能夠在物聯網中得到需要的信息，讓監測和管理的信息具有時效性和保證其準確性，達到人工智能化的監控，提高工作效率和生產力，彌補傳統工作中的不足。物聯網在現代被廣泛運用于各個領域中，如醫療健康、道路交通、店鋪監控等，它們都體現了物聯網的智能化與實用性。隨著信息技術、網絡技術、自動化技術、芯片技術的不斷發展，物聯網已經開始應用到生活的各個方面，很多地方的環境監測已經開始廣泛使用物聯網技術。

1.2組成結構

環境監測物聯網主要由采集層、網絡層、應用層3大部分組成。其中采集層通過傳感器、智能卡、電子標簽、識別碼、攝像頭等感知設備實現環境因子的識別、監測分析等信息的捕獲、采集，以達到智能感知的目的；網絡層利用無線網、移動網、固定網、互聯網、廣電網等傳輸網絡實現感知層所采集信息的傳輸與處理，是整個環境監測物聯網的核心組成部分，是將采集層所采集的數據進行大范圍的傳輸與共享，并且實現多方的交互；應用層主要包括環境監測中的特定應用服務以及實現網絡層和應用服務間接口和能力調用功能的中間件，用于完成信息的分析處理和決策，以實現環境監測信息的識別、感知、分析和預測，發揮智能作用。

2在環境監測中的應用

2.1大氣污染監測

如今我國很多城市存在空氣污染現象，空氣質量較差，尤其在一些大中城市，由于重工業和城市交通的發展以及人口持續增長，導致了城市大氣污染相當嚴重，其中就有人們熟知的PM2.5。大氣污染監測主要包括大氣污染物監測、空氣質量自動監測和大氣降塵監測等幾個方面，由于物聯網技術所具有的強大溝通等功能，它能夠有效地應用到對大氣污染監測的整個過程中，如監測空氣中可吸入顆粒物的含量，空氣中有毒有害物質的含量，甚至能夠監測大氣中的氧氣含量、二氧化碳含量、氮氣含量等，可以快速地發現空氣中存在的問題，并且通過實時傳輸功能把監測器上的相關數據傳輸到氣象控制中心，再由氣象控制中心傳輸給電視臺新聞中心等告知民眾，讓民眾及時做好自我防護，降低污染的危害，保證身體健康。從中央到地方各級天氣氣象預報的準確和適時就表明我國在城市空氣質量監測的物聯網應用上確實已經有一個完善的體系。

2.2水污染監測

當今世界水污染現象已到了相當嚴重的程度，應當引起全人類的重視。由于物聯網技術所具有的自動監測功能也被廣泛用于對河流河道水質、水庫水質、污水處理質量等監測中。通過傳感器監測水體中含有的各種固體污染物含量，各種氣體含量，其他有毒有害物質含量；而后將數據傳送到中央控制系統，再由那里的計算機自動進行對比分析判斷水質好壞情況、水質安全情況并提供兩種相應系數，所有的數據都會自動進行儲存備案，一旦發現問題或異常情況，計算機還能夠自動報警，引起人們的警覺。而且物聯網技術具有的“物物相聯”的特點使得人也能夠對系統進行人工干預，人為地進行實時的監測觀察，以便為及時整改服務。

2.3海洋污染監測

我國對于海洋污染監測的物聯網系統建設還處于初級階段，而世界很多國家都很早就對海洋污染監測的物聯網系統建設進行著研究，它們的研究成果能夠為我們提供借鑒和幫助。海洋污染物聯網系統建設能夠監測一個國家海洋的水質情況、污染物情況，能夠在發生一些人為災害或者自然災害時做到及時發現，從而為及時處理爭取時間。比如在發生核泄露造成核污染時及時發現污染物是否到達國家的近海，為及時有效的防范爭取時間；在發生油船原油泄漏時也能夠及時地判斷原油泄露產生的污染情況并及時地做出處理，有效控制污染的范圍和規模，把損失降到最低。

2.4生態環境監測

生態環境的物聯網監測系統盡管是一個較為寬泛的系統概念，但也已經逐步地被接受應用，并發生著作用。一般來說，這樣的一個監測系統不僅僅包括前面提及的幾個已經投入使用的環境監測系統，它還包括視頻監控系統和對生態環境中的植物、動物生存情況的監測等一系列的監控，所有的信息、數據等最終匯集到中央控制系統中，由中央控制系統做出反應發出指令。目前生態環境的物聯網監測的應用主要是在一些自然保護區、沙漠綠植研究、生態環境惡化監測中，已經體現出了收集、預報等功能和功效。

3存在的問題

3.1監測要素不全

在關于生態環境的物聯網技術系統性監測中，監測的對象其實較為簡單，很多監測系統的構成也較為單純，因而離實際需要還有很大距離。比如只能夠對海洋中幾種特定的污染物進行監測，對空氣中特定的污染物進行監測，監測范圍非常有限，因而監測的功效也大受影響，這些與對全球整個生態環境的監測需求是極不匹配的，缺乏完善、全面的整體性環境監測勢必制約著環境保護與防治，所以監測要素亟待補充和完善，方能擔當重要使命。

3.2監測技術還較為初級

世界上物聯網環境監測系統建設其實也并不完善，尤其是我國環境監測中的物聯網系統建設還處于較初級的階段，硬件、軟件上都還有很多欠缺的地方需要完善和加強，還有很多課題亟待人們去研究和論證，還有很多未知領域等待我們去認知和開拓；不僅僅是完善傳感器、傳輸器、運算器等硬件；更多的是在軟件系統的研究控制上要加大力氣，加強技術攻關，努力改變監測技術的初級化制約著監測成效的現狀。

3.3監測缺乏統一規劃和標準

我國在環境監測的物聯網系統建設上起步晚，缺乏相關的經驗和技術，逐步在摸索中前進，逐步在積累中提高，迄今還沒有一個統一的標準和尺度，整個國家的環境監測物聯網系統建設也還缺乏統一規劃，有著各自為政的特點，因而顯得混亂；甚至同一個地方、不同監測系統每天向公眾播報的空氣污染物種類、污染程度及等級都不相同，這樣的環境監測效果確實不盡人意。因此實行監測的統一規劃和標準，有利于提升監測效果。

3.4公眾的認知度較低

物聯網是一種較為新穎的名詞概念，其技術應用在我國尚未得到大范圍的推廣，而且宣傳力度也不夠，甚至對于已經應用了一定物聯網技術的領域也沒有對公眾進行宣傳，由此可見，物聯網技術對于普通公眾的關注度還不是很高，有隔膜的。這樣一來，關注度低自然導致相應的政策無法進行完善，物聯網技術應用便不能有效地擴大范圍。雖然公眾對于這樣一項技術是有著巨大的需求前景，但是市場和生產研發之間出現了巨大脫節，這也與技術的宣傳力度不足存在著一定的聯系。

4未來發展

4.1加大技術研發的力度

對于相關設備技術的研發、生產，國家要不斷加大加強政策支持，同時國家也要加強對相關研發企業、生產企業的政策補貼，在提高物聯網相關附屬設施質量、性能的同時不斷地降低成本價格，讓物聯網技術能夠更好地應用到環境監測中，服務國家，服務社會。

4.2加強環境監測物聯網建設規劃

必須加強環境監測物聯網建設的系統規劃，統一監測的標準，統一國家層面的系統建設標準。同時對整個環境監測物聯網系統的建設進行統一的規劃，杜絕地方性差異，與此同時還要不斷進行完善，提高質量和水平。

4.3加大宣傳，提高民眾對于物聯網的認知

必須要通過科學教育頻道、有關新聞頻道、社會活動以及公共產品展示等方式來提高人們對于物聯網技術的認識和了解，增加普通民眾對于物聯網技術研發的支持，因為物聯網技術的研發歸根到底要惠及民生幸福。

5結語

物聯網技術是新一代信息技術的重要組成部分，隨著社會和信息技術的發展，它必然會融入人們日常生活中的方方面面，促進生活的改善和優化，使得人們的生活越來越智能化。尤其對于現代環境監測系統的建設，其建設的物聯網監測系統對于節能型社會的發展，新時期環境保護以及國家實行節能減排都有巨大的促進作用，也使得現代經濟得到持續、健康、穩定發展。

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作者：沈偉 單位：泰州職業技術學院