物联网在智能监测环境中的应用

物联网在智能监测环境中的应用

发表时间：2017-03-27T17:20:18.940Z 来源：《北方建筑》2016年12月第35期作者：汪春燕

[导读] 感知层指物联网系统中的传感设备，包含 RFID 标签、摄像头、GPS、传感器、识读器、终端等。

重庆能源职业学院重庆市 402260

摘要：物联网技术的应用及发展，大大推进了环保监测信息化的进程。物联网作为一种相对新兴的技术，是符合社会发展的潮流的，在环境监测中具有其它事物不可替代的作用，应该大力支持物联网技术在环保行业的技术发展，并加大投资力度，推动环保行业朝向高度信息化、网络化、智能化的方向迈进。

关键词：物联网技术；环境监测；应用分析

1物联网的概念

物联网（The Internet of things，简称 IOT），顾名思义，为“物物相连的互联网”。物联网是在互联网基础上的发展与延伸。物联网的定义早在 1999 年由美国麻省理工学院的一位专家提出，定义为：通过射频识别（RFID）、红外感应器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物体与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现对物体的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。换言之，物联网就是通过信息传感系统（如 RFID、传感器等）将各种物体与互联网建立连接，从而达到智能化识别和管理的目的，实现人类生产、生活与网络的结合，使人类生产、生活更高效化、智能化、网络化，可充分利用资源，提高劳动生产率。

物联网系统分为三层：感知层、网络层及应用层。感知层指物联网系统中的传感设备，包含 RFID 标签、摄像头、GPS、传感器、识读器、终端等，作用类似于人体的表层皮肤和五官，收集身体感受到的信号，感知层主要是感知并识别物体、采集物理信息。网络层指物联网系统中的通信信号及网络中心，包括信息处理中心、智能控制中心等，其作用类似于人体的神经中枢和大脑，对信息进行传递、处理以及判断。应用层指的是物联网的实际运用方向，相当于人类社会的各行各业的分工，目前物联网被广泛应用于各行各业，通过与行业特点相结合，实现了行业网络化、智能化。

2 物联网在环境监测中的应用

物联网技术可应用于监测环境中的有毒、有害物质的浓度、排放速度以及排放量等，为环境监测部门、环境管理部门提供了动态实时信息，可做到及时发现污染并采取相应措施，使污染情况在短时间内得到有效控制。物联网技术在环境监测中的应用，前景十分广阔。

物联网技术在我国环保行业中已开始初步推行。1999年，原国家环保总局第一次在全国开始推广环境在线监控系统是物联网的最早探索和实践；2008 年开始在全国 31个省、自治区、直辖市，6 个环保督查中心和 333 个地级市部署了国控污染源在线监控系统，该系统是物联网在环保领域的规模建设和行业级实践。近年来，由国家财政投资，全国约 7000 多个重点污染企业安装了自动监测设备，通过互联网建成全国重点污染源监控系统。目前，物联网已被应用于大气监测、水质监测、生态监测、海洋监测等多个方面。

2.1 大气监测

大气常用监测方法主要有固定在线监测和流动监测，其中在线监测因其具有同步实现监测和预报的功能使其可能成为未来大气监测的主要方式。固定在线监测是在污染源排放口处安装固定在线监测设备，在监控范围内按网格形式布置特定污染物传感器。我国多个城市已建成环境空气自动监测系统，对环境空气常规监测指标进行实时监测。以武汉为例，近年来，武汉市在全市建立了 8 个监测子站，通过各种传感设备对大气环境中的二氧化硫、氮氧化合物、可吸入颗粒物等因子进行数据采集，并通过网络将实时数据传输到监控中心，实现环境空气自动监测。

2.2 水质监测

水质在线监测的种类主要有饮用水监测和水质污染监测两种。在线监测在在两种监测中的方法类似，主要是在监测目的地布置各种传感器、视频监视等传感设备，形成感知层，然后经过网络层将数据传输至应用层，应用层根据传感器的位置、数据采集时间等信息综合分析监测数据组成监测体系，从而实现对于水质、水污染源的监测和综合监管。杨宏伟等人采用物联网技术，建立了基于三层网络传输结构的监测体系，在原有的中程无线传感网络技术和藻类水华预测预警模型基础上进行了改进，开发了太湖蓝藻预测预警平台，实现了蓝藻水华 3 天平均预测精度80%以上，并确保了数据的时间连续性。

2.3 生态监测

生态在线监测技术主要是将监测区域分为若干个不同的分簇，每个分簇可根据监测需要设定如噪声、湿度、温度等不同类型的传感器来采集、搜集各种类型的监测数据；搜集采集到的数据发给控制中心。该技术不仅实现对环境监测远程数据采集和传输的实时性和可靠性，且在监测区域内设置移动 Agent 节点，根据网络能耗建立实时二维定位表，选择最优路径传输数据，使得网络整体能耗较低。

2.4 海洋监测

海洋监测主要是将传感网与互联网综合运用到海洋环境监测中，通过在监测海域搭建无线传感器，利用传感器节点监测并采集营养盐、重金属有机污染物、化学耗氧量、有机磷农药等多种海洋环境参数，经无线发射装置实时传输采集数据，在数据接收端完成数据的接收与处理，从而构建一种基于物联网的海洋环境智能监测系统。每一个节点可以连接不同的传感器，而且传感器安装位置可以水下水上调整，以适应不同监测点的要求。

2.5 对重金属等污染的监控

随着各国工业化进程的加快，重金属污染也更加突出的摆在人们的面前，这种污染一般造成的影响具有持久性，不容易被消除。对它更应该实行实时的监控，由物联网发现问题或者是造成重大污染的时候可以发出预警，相关部门与工作人员可以在预警机制的提醒下进行样本的采集与整理研究，一旦发现问题应立即采取措施对重金属进行清理，并对已经造成的污染采取一定的补救措施。

3 存在问题及发展趋势

现阶段，物联网技术应用尚存在一些问题。首先，传感器、云技术等存在的技术问题。传感性的灵敏度及稳定性导致数据失实，传感器的速率低造成信息延后等，云计算技术也限制了物联网的发展。其次，技术标准统一化问题。目前，物联网三个基本层次感知层、网络