物联网技术如何应用于生态环境监测

　　我国目前在物联网技术的生态环境监测应用的研究较为落后，对其实际运用也不够成熟，在对企业环境污染问题管理监测研究中的管理智能化、信息化、自动化以及网络化这四个关键领域的研究较少。再者，这四个领域缺乏相关专业的技术管理人员。一些城市的监测管理人员的综合技术及职业技能素质也是参差不齐。因此，在生态文明建设的大背景下，在城市环境监测中充分应用现代物联网信息技术仍然具有十分重要的意义。

　　环境监测物联网的基本概念

　　物联网（Internet of Things，缩写：IoT）是基于互联网、传统电信网等信息承载体，让所有能行使独立功能的普通物体实现互联互通的网络。其应用领域主要包括运输和物流、工业制造、健康医疗、环境监测、智能环境（家庭、办公、工厂）等，具有十分广阔的市场前景。

　　也就是说，物联网通过不同装置与技术，实时采集不同的信息，并通过不同类型的网络接入，实现物与物、物与人的泛在连接。物联网最早的概念源于21世纪初期，科学家在深入研究以及不断发现应用物联网信息技术的整个过程中，将其基本定义统称为约定网络协议，它不仅能让物与物之间直接产生相互联系，并能将这种相互联系的各个方向分别进行直线延伸与横向扩展。在物体信息互相之间传播与相互交换的整个过程中，实现了对各个物体信息进行自动识别、监控、管理、跟踪以及自动定位，同时也实现了使用者对物品和过程的智能化感知、识别和管理。因此，应用物联网信息技术同时具有信息网络化与信息智能化的两大特征。

　　环境监测物联网的基本架构

　　环境监测系统物联网的系统架构主要可分为系统管理应用层、网络层以及环境感知层三部分。

　　其中，环境感知层与网络层，由各种传感器与传感器网关构成，主要代表了物联网系统运行过程中的信息散播层和信息的主要来源，包括了根据地- 传感器和设备，比如监控摄像头、在线信息采样设施、数据监测基础设施等，是目前技术背景下，物联网通信系统在对周围环境信息进行在线监测时，常用的一类信息传感器和设备。

　　我们可以把环境感知层比作整个人类的身体感官及面部皮肤，其主要作用与人类感官系统类似，也就是通过不同技术手段采集、分析、识别不同物体的信息，与这些物体通过不同的方式互相接触，在接触过程中记录所需的信息并上传，最终呈现在物联网设备的使用者眼前。

　　网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，负责传递和处理感知层获取的信息。通常情况下，信息处理控制中心、网络安全管理控制中心、网络监控管理中心都指的是网络层，其信息代表了整个网络管理中心与其他物联网系统的无线通信网络信号。

　　通俗地讲，我们可以将网络层比作一个人的神经中枢与大脑，其主要的功能作用也就是将网络采集的数据信息实时传递到网络监控数据中心。

　　物联网技术在生态环境监测中的应用

　　1. 大气监测

　　通常情况下，物联网监测技术较多地应用在当地大气环境监测中，其具体监测方式可分为在线与空间流动这两种主要监测模式方法。

　　这两种监测方式的主要目的与内容相同，其根本区别主要是流动监测的方式不同。流动大气监测的具体应用功能主要包括了气象预报以及移动监测。从目前我国大气物联网监测技术的应用发展情况来看，流动大气监测很有可能会成为未来我国大气污染监测的唯一应用方式。

　　2. 水质监测

　　我国水环境的污染情况较为严重。在我国有一些地区的农村居民，在日常用水时，会发现有水体发黄，或者水中有异味，这对人民群众的健康构成了威胁。由于我国水环境污染及其带来的社会危害与经济影响较大，我国为了尽早治理好水环境污染问题，加大了对水资源的综合利用、开发、管理以及环境保护，并制定了许多相关的法律规定，对我国水环境实行全面的监督管理，为开展水环境保护工作提供了可靠的决策依据。

　　在地下水的水质监测管理中，为了可以及时准确地了解到地下水资源开发、利用等情况，一般在小型江河湖泊等地下水体的每个代表性监测断面上，都会设置一套相关的地下水水质监测管理设备。这些使用了物联网管理技术的监测设备，对地下水水质的保护和管理意义非凡。

　　水质污染监测的应用范围比较广泛，对未受到污染或已被严重污染的天然水源、重要污染水体等都需要及时进行水质监测，以便及时准确地发现水体中含有的各种有毒有害物质。在现场有毒有害物质超标的特殊情况下，还可以通过电子传感器将其相关信息传递反馈给相关专业技术人员，工作人员对这些信息进行综合分析后，可以制定出更有针对性的污染防治实施方案。

　　3. 生态监测

　　作为即将到来的物联网应用技术，除了上文讲到的大气污染监测与水质污染监测之外，在生态环境监测应用过程中，也同样可以将其技术直接引用进来。通过物联网技术，每一个生态监测重点区域的具体情况，可以直接进行及时的数据传递与信息交换。

　　在生态环境监测中，物联网系统技术对生态监测区域进行范围分簇，划分各个区域分簇，再将其中的区域大簇分成各个区域分簇，通过利用物联网系统的综合分析监测功能，了解各个区域分簇的生态信息，包括环境温度、湿度以及环境噪声的信息后，再选择出最适合的监测传感器。传感器将其所采集的环境信息实时传送反馈到生态控制管理中心。最后，监测工作人员就可以对每个传感器所采集的环境信息数据进行综合分析，从而有效确保所监测生态环境的安全与生态稳定性。

　　因此，生态环境监测工作通过引入远程物联网监控技术，用户不仅可以轻松实现远程动态监测，提高远程采集生态监测数据的实时可靠性，还可以大大提高监测数据实时传送的速度。同时，在生态监测重点区域内还可以自动建立一个实时二维度的定位数据表，优化监测数据实时传输的运行路径，进而大大降低监测网络的传输能耗。因此，我国要有效、快速治理生态环境污染的问题，在生态环境监测中充分应用现代物联网监测技术是一个行之有效的选择，它不仅可以提高我国环境监测的工作效率，还有利于我国生态环境综合监测的健康发展。

　　综上所述，在环境监测工作中，应用物联网监测技术，不仅可以对大气环境、生态、水质环境领域进行实时的监测，还可以大大提高环境监测数据的信息真实性与可靠性，为我们应对各类环境污染问题及时制定具有针对性的技术方案。通过环境传感器检测采集的环境监测数据，并由应用物联网监测系统模块中的网络层与数据应用处理层，对数据进行实时分析与综合处理，监测相关工作的技术人员能及时并深入了解环境的具体情况和可能的安全隐患。这些都可以为其及时制定安全控制措施，并提供具有科学依据的决策参考。

　　（作者郝亮、肖洋、张磊工作单位为山东省淄博生态环境监测中心）