物联网在环境监测中的应用

1、物联网在环境监测中的应用一、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

2、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。二、物联网在

3、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

4、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。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，

5、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、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

6、数据的时间连续性。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。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

7、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。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。三、存在问题及发展趋势现阶段，

8、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、网络层、应用层均有各 自的标准化组织，但三者并不统一，导致物联网整体系统不稳定。再次， 安全性问题，网络黑客、漏洞可能会造成数据泄漏、遗失等安全隐患。随着物联网技术的不断完善，其在在环境保护方面的仍有广阔的前景， 发展方向有两方面：横向和纵向。横向方面，目前物联网在环境保护方面 的应用较为单一，物联网在土壤监测、噪声监测、电磁监测、化学组成、 海洋生态系统等方面具有广阔的前景。纵向方面，随着物联网技术的不断 完善，其在运用技术方面可更深层次的实现网络化、智能化，使得物联网 系统在各个领域中配备更为齐全、完善，更大化的提高生产效率，为环境 事业作出贡献。四、结论随着科学技术突飞猛进的发展，物联网技术应用于环保行业是信息时 代不可逆转的大趋势。目前，物联网技术在环保行业的应用已初见成效， 但仍处于起步阶段。物联网技术在环保行业的应用中仍存在标准化组织协 调性、关键技术突破问题、安全隐患等一些亟待解决的问题。我们应该清 醒的认识，任何一种技术都是一把