基于物联网的远程环境监测技术的分析

王 磊

（山西省忻州市环境监测站 山西忻州 034000）

基于物联网的远程环境监测技术的分析

王 磊

（山西省忻州市环境监测站 山西忻州 034000）

顺应信息化时代物联网技术发展的浪潮，物联网技术在各大领域的应用越来越广范，环境监测中应用物联网技术已经屡见不鲜。我国已经进入了经济发展的快车道，积累的环境问题也日益显现。本文主要介绍了物联网技术并且基于物联网的技术架构构建一个方位全面，层次多元，覆盖广泛的远程环境监测系统。利用物联网技术中的传感器和无线传输技术对相应的环境参数进行检测，针对环境污染检测的随机性,增加远程环境监测的科学性和准确性,从而能降低环境监测的难度并且精简了人力投入,最重要的是可以有效提升远程环境监测的质量,为深入的改善环境污染的现状提供技术方面的支持。

物联网；环境监测；应用分析

引言

我国的生态环境问题随着30多年来的经济快速发展日益显现，进入频发阶段。例如，全国部分水系污染及饮用水安全问题，有的区域土壤污染比较严重，经常出现范围大、时间长的灰霾天气等。国务院办公厅于2015年8月12日当天印发《生态环境监测网络建设方案》，该方案提出现阶段至2020年，初步地建成陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的关于生态环境的监测网络。为此构建一个基于物联网的远程环境监测系统是势在必行的，实现环境监测的现代化水平，推动环境监测信息化建设是我国现阶段生态文明建设的主要任务之一。

1 环境监测与物联网的相关概念

环境监测的概念是贯穿在环境质量整个监测的过程中的[1],以前的的环境检测对象都是相对单一的,但是随着环境问题的严重化趋势越来越明显,环境监测的范围必须要扩大发展方向,要加上对于环境质量与环境污染的监测。其中环境监测的主要流程包括现场调查、样品收集与处理、样品保存、数据处理与综合评价。数据分析后必须以报告的形式进行数据的综合评价,这样的形式也为今后的环境监测工作提供必要的依据。物联网简单来说就是通过先进技术将待识别物体与互联网技术相融合,可以做到对这些事物的识别、定位、追踪、监控和管理。[2]物联网，顾名思义就是物物相连。

2 环境监测中物联网的作用

2.1 物联网技术与空气质量监测

近年来人们越来越关系空气质量，“灰霾天气”中PM2.5、有害气体含量等成了大众所关心的话题。传统的监测是监测人员直接观察并记录，从数据入手分析各污染物的含量是否满足国家标准。这种方式往往耗费许多的人力和物力资源，缺乏动态性。由此本文提出基于物联网的空气远程式的监测系统，系统原理是利用物联网的相关技术实现对空气情况实现实时监测、传输和处理等。物联网技术对空气的质量有一个实时全面的监测，根据反馈回来的数据对空气污染成分分析及对污染来源进行追溯，确保预防工作和消除污染措施的落实，因此物联网技术在空气质量的监测和溯源应用中的的作用十分重大。

2.2 物联网技术与水污染监测

水污染监测亦是环境监测重要部分，水质的监测概念很大涉及也较广。传统的水质自动监测站，主要对水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度和氧化还原电位等指标实施监测并提供水质自动检测报告。[3]我国水质监测与检测主要是检测生活饮用水和水污染两方面，但传统的检测方式在检测中要每段时间反复得取水，显然这种方法并不能实时得了解水质。而基于物联网技术的水质自动监测系统，能实时、连续、准确地监测目标水域的水质和它的变化状况，检测得到的数据会自动传输到调度中心并且自动存储方便随时取出分析，并且如果发现水质问题会自动报警，十分的便捷。

3 基于物联网的远程环境监测技术的系统设计

3.1 架构设计

物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。[4]其自下而上可以分为三个层次：

（1）感知层目的是全面感知：利用传感器技术等感知、捕获采集物体的各种信息；

（2）网络层就是传输数据：通过各种互联网将得到的数据信息进行远距离的传输；应用层即智能处理：利用各式各样的智能数据处理技术，对下两层采集、传输上来的数据和信息进行分析及处理,使用具体的作业场景来实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等。

3.2 具体系统组成设计

（1）感知层主要目的就是收集相关数据，根据具体的环境监测的对象我们应该先确定需要采集的信息，例如对大气空气质量的监测我们就需要监测各种气体的浓度和温度等参数。为了采集这些信息布置相应的传感器，传感器组成的网络应确保对监测区域有一个很好的覆盖。这些个传感器节点构成无线传感器网络再通过ZigBee技术等近距离无线传输技术来确保采集到的数据可以向上层传送。

（2）网络层，这部分是将上一步的数据等打包再传送到环境检测中心等终端，也就是说网络层是联通感知及应用层的一座必不可少的桥梁。网络层的工作方式为：先存储于现场数据库之中、再上传至位于公网云计算网络中的中间件服务器。中间件服务器接收现场服务器根节点上传的数据集，并存储于数据中心数据库，实现现场实测数据向公网中数据中心数据库的传输和迁移。[5]在网络传输方面涉及到一系列的远距离网络技术譬如GPRS、3G、4G等，综合各方面的优势，通过对比选择一种适合系统且经济实惠的远距离网络传输技术来对下层采集到的数据进行有效并且安全的传送，数据全面、不重不漏的传送是一个需要解决的问题。

（3）应用层对于该系统的应用层方面主要的目的就是利用远程监测平台完对环境监测的各种信息数据的接收、处理和显示等，这一部分是对下面两层的工作情况进行一个全面立体的展示，通过各种数据库以及组态软件对采集到的数据进行分析，然后有一个动态的曲线、趋势之类的展示，目的就是让环境监测的相关工作人员能够一目了然的看懂所监测的环境的具体信息，好做出一些相关的结论和分析。

以上框架设计好之后就着手搭建相应的软硬件的平台来确保改远程环境监测功能的良好实现。

系统框架如图1：

图1

结语

在信息化时代将物联网相关技术应用到环境监测方面是一个很好的创新举措，利用物联网的技术优势对需要监测的环境进行远程监测，实现了智能化的感知、智能化的处理和智能化管理。一方面大大提高了环境监测的准确性和实时性并且确保了环境监测工作的全面性，另外一个方面这个系统也很大程度的精简了工作的人员数量，积极响应国家的创新政策。基于物联网的环境远程监测系统可以更好的更加全面的对相关环境进行监测，并且与专业人员的合理配合可以更加透彻的了解相应的环境状况对于环境治理工作的开展有很大的积极作用。

[1]石晶晶.环境监测技术的应用现状及发展趋势研究[J].建材与装饰,2017,(19):154-155.

[2]包顺华,李世成.物联网技术应用及发展研究[J].中国新通信,2017,19(15):87.

[3]张珏.基于无线传感器网络的水质在线监测系统研究[D].重庆大学,2010.

[4]孙其博,刘杰,黎羴,范春晓,孙娟娟.物联网:概念、架构与关键技术研究综述[J].北京邮电大学学报,2010,33(03):1-9.

[5]张文军,王建平,范世平,杨春满,李丽莉.深井冻结施工远程监测与故障诊断物联网的设计[J].煤炭科学技术,2015,04:82-87.