浅析物联网在环保产业中的应用

李鸿涛，曾苑汕，王鸯鸯

（1.广东省环境保护产业协会，广州 510045；2.中国环境保护产业协会，北京 100037）

浅析物联网在环保产业中的应用

李鸿涛1，曾苑汕1，王鸯鸯2

（1.广东省环境保护产业协会，广州 510045；2.中国环境保护产业协会，北京 100037）

随着国际经济的迅速发展，物联网技术的发展呈现出不可阻挡的势头。本文阐述了物联网的概念和发展趋势，并从环保产业领域切入，探讨了物联网技术在环保产业领域的应用意义，通过物联网技术在环保产业中的应用案例，指出物联网技术在环保产业上的应用与发展是必然趋势。

环境保护;物联网;环保产业;应用;传感网

前言

改革开放以来，我国经济取得了腾飞式的发展，据中国国家统计局公布的数据：2011年全年国内生产总值达471,564亿元，比上年增长9.2%。中国不仅是世界上最大的发展中国家，也是世界第二大经济体。毋庸置疑，中国在国际经济舞台上的影响力越来越大。但随着经济的发展，环境污染方面的问题也日益突出，如大气污染、水污染、噪声污染、电磁辐射污染、植被破坏与土壤沙漠化等已成为阻碍经济发展的重要因素。

环保产业在我国国民经济中的地位日益突显，是国家重点发展的七大战略性新兴产业之一，也是广东省重点培育的八大战略性新兴产业之一，必须加强技术引进和自主创新，提高产业核心竞争力。而物联网技术中的RFID、传感器技术能够有效实现环境质量、环境污染源的实时监测，为环境的治理提供正确的数据支撑，宏观上有利于国家政策对整体产业结构的调整，微观上有利于环境的改善及居民生活质量的提高。

1 物联网的发展

1.1 物联网的概念

什么是物联网？顾名思义，“物联网就是物物相连的互联网”。2011年5月，工业和信息化部电信研究院发布了《物联网白皮书》，对物联网的内涵给出了阐述：物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。

物联网的原理流程示意见下图。

物联网原理流程图

总体而言，我国物联网技术在环保产业上的应用尚处于初步发展阶段。产业链较为分散、规模较小、技术能力较为薄弱。但与此同时，全国知名研究机构和从事物联网行业的企业正不断推进物联网在环保产业的发展，国内通信模块厂商在传感器的生产与研究、软硬件集成等领域已经有了一定的成果，直接为环保产业的物联网应用提供了基础。

1.2 物联网的发展趋势

物联网这个行业容量到底有多大？据工信部电信研究院发布的白皮书显示：预计“十二五”期末，我国物联网相关产业规模将达到5000多亿元，形成万亿级规模的时间节点预计在“十三五”后期。而中国市场情报中心预测，2013年我国物联网产业的整体规模将达8000亿元，2020年将超过5万亿元，数字颇为惊人。

物联网的大规模应用将有效促进传统产业的转型升级，提供新的经济增长点，提高居民的智能生活水平。目前物联网处在零散应用的产业启动期，距离关键应用的形成及大规模产业化推广还存在着一定的差距，主要问题表现在：行业融合的难度大，缺乏统一的技术标准，资金缺口大，缺乏可持续的商业模式，政策环境有待健全，技术瓶颈限制应用的拓展等。中国移动调查研究显示，我国的物联网产业发展预计要经历三个阶段，即关键应用阶段、规模应用阶段和普遍应用阶段。行业领先企业引领关键应用是启动阶段的重点，应用的规模化、产业化是成长阶段的重点，全社会的普遍应用是成熟阶段的重点。

2 物联网技术与环保产业的结合

2.1 物联网的应用技术

在物联网感知层方面，主要发挥获取环境信息的功能，通过传感器、RFID无线射频识别等工具直接进行监测，获取大量的数据，为下一步的计划与对策提供依据。随着环境地点、监测目的等因素的不同，其复杂程度也会随之改变，因此，感知工具必须具备精确感知热、力、光、电、声、位移等多种信号的能力，并且能够适应各种恶劣环境；必须具备大范围监测功能，并且每个工具之间能够互相联网，形成一个庞大的智能感知网，为网络层的处理、传输、分析和反馈提供最原始的信息。

在物联网网络层方面，在3G尚未在国内普及的情况下，4G已经在多个城市试点运行，不可否认的是：网络数据传输能力大大提升，并且增长趋势良好。这将有利于促进物联网技术与环保产业的融合。由于环保产业的复杂性，直接向网络层的技术提出了更高的要求。例如，要实现“一物一地址，万物皆在线”的情景，目前的IPV4地址资源量远远无法满足如此庞大的终端数据，只有升级为IPV6才能够提供足够的数据承载。

在物联网应用层方面，如何将大量的数据进行整合、分析，并传达、执行相应的指令是实现物联网应用的关键。“云计算”的出现，能够非常好地解决这一问题，强大的数据处理能力，能够非常好地整合分析感知层采集的数据，并传达、执行相应的指令。

2.2 物联网技术在环保产业领域应用的意义

全球物联网在环保产业上的应用仍处于初步发展阶段，随着技术的发展以及各国对环保产业的重视，已渐渐形成初步格局。目前国内外已经有了众多物联网技术在环保产业上的应用案例，在污染防治、生态保护等环保领域发挥着巨大作用，如美国部署的用于实时监测城市环境污染数据的“City Sense”监测系统和用于监测大鸭岛海鸟栖息情况的生态监测系统，加拿大克卢恩国家公园和自然保护区生态监测系统，以及我国2011年投入使用的可可西里湿地监测系统、三峡工程生态与环境监测系统等。随着国内外物联网技术在环保产业领域的大量应用，其各项技术趋向成熟，推动了环保产业的迅速发展，而环保产业的发展又为环境保护提供了更多的解决方案，最终有利于国家的长远发展及地球的环境保护。一方面，物联网网络技术的发展有利于环保产业的应用；另一方面，环保产业的需求又促进了物联网网络技术的发展，两者相辅相成。

3 物联网技术在环保产业的应用案例

3.1 案例一

感知网通过监测发现某河流某区域有污染指数超标，并通过网络层传达给应用层，而应用层通过计算分析出污染指数后，同时发出三个指令：

（1）向控制中心发出警报，便于控制中心采取相应的措施；

（2）根据原先系统设计智能性地发出应急指令，污染区域附近装置接收到指令后自动喷洒相应的缓解药水；

（3）污染区域附近传感器自动加强信号，密切监测污染的数据变化及污染去向，同时自动生成污染预测模型，为控制中心制定有效措施提供强有力的依据。

3.2 案例二

某城市经常出现阴霾天气，网络层网通过散布在城市各地的传感网将其采集的数据发送给应用层（控制中心），应用层通过云计算分析后发现空气污染指数严重超标，即刻发出指令：

（1）向传感网发出自动追踪指令，追溯到污染源；

（2）同时调动污染源附近的监控摄像头，将污染的情况实时传输给控制中心，并自动储存相关数据。此种方式有以下优点：一是为控制中心采取相应措施提供数据支持；二是如果是相关企业引起的，可作为法律依据；三是为城市建设的工业地域布局合理化、企业生产规范化等提供参考依据。

未来物联网在环保产业的应用水平与深度方面具有非常巨大的潜力。目前我国物联网技术与环保产业结合的领域主要有：污染检测、环境质量监测，但存在范围小、准确度低、科技含量低等问题。随着物联网技术的发展、国内政策的支持，以及各类标准体系的不断完善，未来物联网与环保产业的应用将深入渗透到电磁或核辐射监测、海洋环境监测、空间环境监测、化学废弃物或固体、液体监测等领域。物联网领域在未来发展上也可分为纵向发展与横向发展，横向发展注重应用于不同的领域，不仅应用于环保产业，也应用于交通、电力、钢铁等多个领域；纵向发展注重向相应领域的深度发展，不断发掘创造新的技术与应用，结合社会与人类发展的需求开发出更先进、合适的应用，将科技更深入地融入生活。

4 结语

物联网技术在环保产业上的应用与发展是必然趋势。一方面，物联网作为一个兴起不久的行业，却拥有非常巨大的潜力，无论是经济效益还是社会效益都表现出良好的增长势头；另一方面，随着全球各国政府及人民对环境保护的重视，环保产业将呈现出爆炸式的增长。随着国内外物联网技术在环保产业领域的大量应用，其各项技术趋向成熟，直接催生了环保产业的迅速发展，而环保产业的发展又为环境保护提供了更多的解决方案，最终有利于国家的长远发展及全球的环境保护。

[1] 田铁红.面向环境保护的物联网发展探讨[J].信息通信技术，2010（5）： 31-36.

[2] 广东省“十二五”节能环保产业发展规划[Z].2011-2015.

Application of Internet of Things in Environmental Protection Industry

LI Hong-tao1, ZENG Yuan-shan1, WANG Yang-yang2
(1.Guangdong Association of Environmental Protection Industry, Guangzhou 510045; 2.China Association of Environmental Protection Industry, Beijing 100037, China)

Along with the rapid development of the world economy, the development of the internet of things technology shows a good tendency. The paper explicates the concept of the internet of things and its development trend and probes into the application signi fi cance of the internet of things technology in environmental protection industry, analyzes the application cases of the internet of things technology.

environmental protection; the internet of things; environmental protection industry; application; sensing net

X324

A

1006-5377（2012）06-0027-03