环境监测中物联网技术的应用

翟继武

摘 要：社会工业化进程的加快使得人类生产生活活动对于环境的影响日益加深，环境污染问题已经成为了当今世界关注的重点议题，加大对于环境污染的监测力度可以全面控制环境污染的进程，并为制定有效的污染防制措施提供了参考依据。科技水平的发展为环境污染监测行业带来了新的契机，物联网技术的应用不仅能提高环境监测的整体水平，还能够对数据进行科学系统的分析，辅助人们做出科学的处理决策。文章将对物联网技术进行系统介绍，并对其在我国环境监测领域中发挥的作用进行进一步介绍，并指出了需要改进的问题。

关键词：物联网层次划分；应用现状；存在问题

1 什么是环境监测

环境监测工作是一项技术性和理论性较强的系统学科，主要运用各种监测手段对环境质量指标加以收集整理、分析，并做出科学判断，能够从客观上反应环境污染程度，并对环境未来的发展趋势进行预测。环境监测的主要目的是为人们提供客观的环境数据，帮助人们对环境污染程度做出合理判断，以有效的制定出对环境污染问题的解决方法。

2 物联网技术的含义与应用现状分析

2.1 物联网技术的含义

新兴的物联网技术基于互联网技术的基础上演变而成，是互联网技术的一项拓展性应用。传统的互联网技术实现了人人和人机之间的信息传递和交流，而物联网则在此基础上拓宽了用户终端范围，利用网络技术的电子设备将物品和物品之间实行了有效连结，建立了更为广泛的信息传输和交流渠道。

2.2 主要层次划分

在实际信息传输过程中，物联网功能的实现要经过三个层次，首先是传感器对外部信号的接收，即信息的感知层结构，这个层次是物联网的核心系统。其次，信息接收后要通过传输系统实现信息在网络中的传输，即网络层结构，最后，对于信息的处理要通过网络应用层来实现，一般是指终电子端接收设备。

3 我国物联网环境监测体系的发展进程

我国将物联网技术应用于环境监测领域最早是始于上世纪末，目前已由最初的几个试点城市扩展到遍布全国各个省份，我国政府在物联网环境监测行业投入了大量的资金，并提供了政策和技术支持，在重点污染区域都设立的联网监控系统，实现了环境监测的自动化。环境监测部门可以通过物联网反馈的环境污染信息，对环境污染状况做出科学的判断，并及时建立预警机制，能够有效的防范环境污染规模的扩散。物联网技术在我国环境监测领域的应用技术水平正日渐成熟，已经能够涉及到诸如水质，气体等多方面环境因素的监测范围。

3.1 物联网环境监测技术的处理层次

3.1.1 感知层。物联网对于环境数据信息的收集要通过感知层作为媒介才得以发挥其功效。感知层可以形象的比喻成网络的表层接收器官，主要是指一些有型的数据收集设备，如传感器，摄像头等，这些设备对在监控区域内的环境监测对象和物体所表现出来的各项数据加以有效选择，识别和收集，保证监控目标信息录入的完整性和精确性。

3.1.2 网络层。信息在经过有效的过滤和收集后，将会有网络层接收并加以传输。网络层相当于物联网的中枢神经系统，主要是指一些信息管理和处理中心，大量的环境数据信息通过网络层实现在网络中的传输，并能够被及时有效的分析和处理。在此过程中，多种新型的传输技术被应用与此，使信息处理的进程和效率大幅提高。

3.1.3 应用层。物联网对环境监测的效果要最终通过应用层转化为能够被人类感知的实体目标。应用层主要包括一些数据输出终端设备，如各种应用平台以及各大计算机门户系统等。该层次可以对传输中的各项环境数据存在的问题进行管理，分析和决策，对原有的环保系统加以整合和改进，提出更为有效的环境污染应对方案，并建立完善的环境预警机制。网络层系统的应用能够有效改进环境监测工作中存在的问题，并做出科学合理的补救措施。

3.2 物联网技术在实际环境监测中的应用实例

不论从环境监测信息的接收和输出系统还是信息的处理过程，物联网都突破了传统环境监测作业的局限性，给环境监测行业带来了深入的变革。物联网技术可以实现环境数据的全面监测和分析，并根据需要科学的布置监测点的位置，同时，能够保持监测的连续性，防止数据在监测过程中中断造成对数据整体性的破坏，而数据信息收集的准确性是互联网技术应用于环境监测领域的又一大优势。

3.2.1 水质监测。某市饮用水保护范围，包括4大饮用水水源，即青草沙、陈行水库、崇明东风西沙、黄浦江上游。对上述4大饮用水水源保护区实行分级管理，并对其水质进行实时监测，建立水质监测信息系统。在原有的监测站附近部署几十个传感器，监测该水域的浑浊度、总悬移质泥沙含量、pH等参数，并将数据汇聚至水质监测站的水质监测系统。网络层采用无线与有线融合的手段，将感知层感知的数据传输到应用层，应用层根据传感器相关信息综合分析监测数据。感知层、网络层、应用层共同组成的水资源监测体系，实现了对水源地水质及水污染的监测。

3.2.2 大气监测。大气环境监测包括空气在线质量监测、大气污染物监测和大气降尘监测。空气在线质量监测是针对人流相对集中的敏感区，在现有空气质量自动监测站点的基础上，按照网格化布点的要求增加自动监测点的部署，提高对该监测区域的实时监测，确保该区域的空气质量；大气污染物监测是在重要敏感区对易燃易爆、有毒有害气体进行监测，在部署的监测点一旦发现异常，系统将进入应急指挥程序；大气降尘监测是将全市降尘监测方式由人工改成使用传感器自动收集数据。

4 物联网技术应用中存在的问题

4.1 环境传感器功能单一环境监测的感知层包括环境传感器、在线监测仪器、传感器网络等，是制约物联网在该领域应用的主要因素。目前，各种环境传感器功能比较单一，可以监测的污染物种类有限，可靠性也不高。环境监测的网络层主要依靠现有通信系统实现，而现有的信息通信中大量成熟先进的技术应用不充分，且对下一代网络、云计算等技术参与程度不高。

4.2 缺乏统一的技术标准物联网标准体系相对较复杂，且涉及很多标准。标准化是发展物联网首要解决的问题，是大规模部署和扩展的重要技术，如果没有大规模的部署就谈不上物联网。

4.3 技术人员结构不合理从事环境监测技术的人员结构不合理，急需进行重组和优化。对于环境监测技术这个需要根据实际情况解决问题的工作性质，要求从业人员必须具备较高的技术水平，并有较好的实际操作能力。而从人员机构分析，高学历人才如大学教授和工程师，所占比例还是相对较少，而从事该行业的人员还是普通工人居多，文化水平一般不高，这在一定程度上制约了环境監测技术的发展。

4.4 环境监测系统的整体管理水平低

在我国的环境监测系统中，虽然环境监测系统十分受到重视，但在实际的管理过程中，由于体制等诸多因素的束缚，整体管理水平较低，且面临着安全和隐私的重大挑战。

参考文献

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