物联网技术在智慧环保中的应用_黄冰倩

物联网技术在智慧环保中的应用 黄冰倩黄珊张雅 昆明理工大学呈贡校区信自院摘要：环境信息化建设事业已经在我国开展多年，各项信息新技术应用于环境领域，并且取得了显著成效。物联网是继互联网之后的又一次信息技术革命，物联网技术广泛应用于各行各业，环境保护就是物联网技术应用的典型领域。作为“智慧环保”概念的核心技术，物联网应用成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进智慧城市建设中的环保事业发展具有重要且深远的意义。本文对“智慧环保”的基本理念和意义进行了阐述；介绍了环保领域中物联网技术的深度运用，以及物联网和环保物联网的含义；并且分析了智慧环保物联网系统的发展和应用现状。 关键词：物联网技术智慧环保应用 1引言随着我国城镇化的迅速推进，城市建设的规模也越来越大，推动城市向低碳经济模式与低碳生活方式转变、提高城市管理能力成为城市建设的发展方向。智慧城市作为一种新的城市发展理念和实践，成为了现代城市发展方式转变的一种重要途径，受到了城市管理者的重视。智慧环保作为智慧城市的重要组成部分，也是环境监管与决策的有效手段，受到了政府与环保部门的重视。 “智慧环保”，是传统意义上“数字环保”系统的延伸与拓展。“智慧环保”系统，一般采用物联网、云计算、大数据、移动互联网、空间地理信息集成系统等信息技术，把传感设备应用到各种环境监控对象之中，通过“环保云”技术，将环保领域物联网整合起来，同时，借助移动互联网技术，将社会发展与环境保护系统紧密联系起来，以便更加精细化和智能化的实现环境管理与决策。 2“智慧环保”的基本理念及意义“智慧环保”的基础是物联网。基于“数字环保”平台和物联网技术在环保领域的深入发展，构建环保领域覆盖全国的物联网系统，是实现由“数字环保”向“智慧环保”转化的第一步。在全国选择基础较好的地区开展“智慧环保”试点，建立环境物联监测网络，实时采集污染源数据、水环境质量数据、空气环境质量数据、噪声数据等环境信息，对重点地区、重点企业实施智能化远程监测，对各种环境信息进行智能分析，将为“智慧环保”的全面推进奠定良好基础[1]。 “智慧环保”从概念的形成到全社会的参与，是当代信息技术发展的必然结果，也为新时期环境保护的科学发展提供了崭新的思路。物联网是继互联网之后的又一次技术革命，是新时期环境信息化发展的必然趋势。“智慧环保”充分利用物联网等新一代信息技术以感知为先、传输为基、计算为要、管理为本，构建环境与社会全向互联的智慧型环保感知网络，率先实现环境监测与监控的现代化和智能化，率先实现环保物联网技术的标准化和产业化，率先探索环保物联网系统建设，达到“测得准、传得快、算得清、管得好”的智慧环保总体目标，对于提高环境与发展的综合决策能力，提升环境监管的现代化水平，构建资源节约型、环境友好型社会，实现环境保护的战略目标具有十分重要的意义。 3物联网技术的应用所谓环保物联网是指物联网技术在环保领域的智能运用。其目的在于通过综合应用传感器、红外探测、射频识别等装置技术，实时采集污染源、生态等信息，构建全方位、多层次、全覆盖的生态环境监测网络，从而达到促进污染减排与环境风险防范、培育环保战略性新型产业等方面的目的。我国环境保护领域在十几年的发展过程中，广泛采用传感器、RFID等物联网相关技术，具有良好的物联网运作基础，对实现物联网在环保领域的深度运用提供了先决条件[2]。 3.1构建环保领域物联网体系物联网作为一个系统，与其它网络一样，也有其内部特有的架构。其结构主要有三层：一是感知层，即通过RFID技术、传感器、二维码等物联网底层传感技术，对物体信息的实时获取，并通过传感网络；二是网络层，即通过将互联网、3G网络、短波网等多种网络平台的融合，构建物联网网络平台，将感知层采集的信息实时准确地传递至环保信息中心，并对数据清理、整合、汇总，处理各种机械或人工造成的异常，通过数据挖掘技术及数据融合技术实现对采集信息价值的深度提炼；三是应用层，即把感知层采集的信息，根据各功能模块需要进行智能化处理，实现污染的早期预警、治理的自动调节、环保信息的实时发布等环保物联网应用功能，并补救各种不稳定的技术结构,和程序、硬件和网络的错误，以及调整数据采集传感器不稳定的工作环境。 3.2开发智能化处理功能物联网技术应用的目的在于，通过广泛采集的数据，运用数据挖掘等智能化技术，对采集的数据进行筛选和提炼，为决策层提供安全、可靠、有效的决策依据。所以，数据的智能化处理是物联网技术应用的本质特征之一。任何领域对物联网技术的应用，如果缺乏智能化开发，都不能充分发挥物联网技术优势。充分发挥物联网智能化优势，对环境监测进行智能化处理，将简单的环境监测数据提炼为各有价值的统计数据，至少可以达到以下两点目的。 一方面，延长污染预警时间。传统的方式在数据到达信息中心后，根据各项数据，对比预警指标，从而得到预警信息。传统的环保预警方式的实时动态监测能力不强，面对紧急状况下的环境污染问题处理能力不足，对预警监测的精确度、稳定性甚至下一步采取防污措施都造成一定的负面影响。要发挥物联网技术的智能化优势，根据实时监控的环保数据变化，分析污染发展趋势，推算达到预警指标的时间和趋势，充分延长污染监测的预警时间。 另一方面，为环保部门治理环境污染提供可靠的决策依据。环境污染并不是孤立、无序的，对大多数环境污染的治理都具有一定的经验。物联网技术的应用可以根据环境变化的区域、时间、事件等信息，根据已有的环境治理经验，分析环境污染产生的原因及规律，提出治理环境污染的重点和难点问题，提供污染治理的可靠方式，缩短环境治理决策周期，降低人工决策风险。 3.3实现自动化控制作用物联网技术在环保领域中的应用，不能单单对数据进行采集然后传输至环保部门信息处理中心。除了要达到对环境污染提前预警和智能决策之外，物联网技术的应用实现在污染扩大之前，自动对污染做出早期处理，缓解或阻止环境污染的进一步扩大。 物联网的特征之一，就是实现数据采集设备与自动控制设备之间的信息互通，自动控制设备根据采集数据，结合已输入的自动处理程序，从而实现快速的自动处理，形成类似于感受器到神经反射弧的条件反射机制。 环保领域的物联网技术应用，可以通过将环境保护区域内，布置的环境感应装置与控制装置连接，构成信息传输整体网络，通过加载智能芯片，使环保设备具备独立计算及控制能力，构成自动控制系统。当污染达到一定指标时，自动控制系统自动采取一系列措施，达到快速调节污染的目的。实现环保的自动化控制功能，也是为了缓解信息中央处理部门的工作压力，在紧急状况下，为下一步治理工作延长处理时间。 3.4提高抗损坏能力属性在部分省市，物联网技术的运用已投入到环保领域当中，作用明显，但在使用的过程中，物联网设备的耐用性问题也越发突出。在环保领域，大多数物联网传感设备需要长期暴露在不同的自然环境，如空气、水源等自然环境中，这会对物联网传感设备造成一定负面影响，尤其是在垃圾收集、生活污水处理、工业废气的检测等污染较严重的区域，对传感设备的损害程度十分严重。物联网设施设备的耐用性问题，是目前制约其在环保领域应用的主要瓶颈。虽然当前使用的物联网设施设备成本不高，但面对设施设备失灵或损坏的状况，物联网技术在环保领域的运用并不十分流畅。比如，在山东某市，环保部门将RFID标签装入垃圾桶当中，用于感应垃圾桶垃圾是否装满，便于及时回收。在实际使用过程中，由于长期与雨水、垃圾接触，大量的RFID标签出现失灵破损等状况，频繁的更换与修复工作消耗了不少人力与物力，同时也使最初的设想没有充分实现。在环保领域中，物联网技术的应用，需要采用抗酸、抗潮、防晒、防火等抗损坏能力较强的材料增强物联网传感设备的耐用性。同时在物联网设施设备的整体结构上做改善，避免传感设备与恶劣环境的直接接触。3.5 构建多平台网络模式 物联网技术的运用，网络平台是基础，缺乏安全稳定的网络传输环境，环保工作中的监测、控制工作则难以实现。物联网通过广泛散布传感设备，实现对数据的广泛采集和实时传输，并及时汇总，数据采集量、传输量和处理量较大，对网络平台的要求较高。当前，在不同领域，物联网应用的网络平台大多数是以互联网为基础，原因在于一方面互联网使用成本低，另一方面在于互联网运行情况稳定，便于物联网技术的开发和使用。 由于环保工作中，环境监控的主要对象分布较广泛，远离基础设施较好的区域，网络条件较差，为实现物联网数据的高速稳定传输造成一定负面影响。若以互联网为单一的网络平台基础，一方面需要在不同的自然环境中布置大量互联网接入设备，需要耗费一定的物质成本；另一方面，以单一网络平台为基础，若面对复杂的自然环境变化，互联网使用受到破坏，物联网运作停滞，运作流畅性得不到充分保证；且由于互联网属于开放性网络，物联网使用需要面对各类网络安全风险。 为保证环保工作中，物联网的正常运作，需要建立以互联网为主体，多网络平台共同适用的网络平台环境。以互联网为主体，原因在于需要环保工作中，信息采集处理的范围广，需要互联网作为主要运作平台，且面对城市、大型环保工程等基础设施较好的区域，互联网平台优势明显。多网络平台共同适用，原因在于，虽然大部分环保监控区域是孤立的，但大多数已具备一定的信息传输基础，如电信3G网络，充分利用已有的电视、电话等网络平台，为数据传输提供硬件基础，同时积极开发小范围内无线传感专用网络，为实现环保监控区域系统化提供条件。 4智慧环保物联网的发展方向虽然智慧环保物联网技术已经取得了显著成果，但是在发展的过程中仍然面对着许多问题和困惑，例如，对物联网环保事业的推动作用机器应用范围的认识不够深入和全面；对环保物联网的建设模式，管理、实施方法方面缺乏准确的认识；对环保物联网建设缺乏统一筹划；相关的人才质量与环保物联网发展需求存在较大差距；支撑环保物联网应用的产业链建设不成熟等等[3]。面对这些问题，环保物联网产业必须做出切实可行的措施。首先，重视环保物联网应用，将其作为环保发展的基本支撑和关键环节，制定各种法规政策、完善组织管理制度、通过宣传、培训等各种方式使环保部门、企业、公众都认识到物联网技术对环保未来发展的重要性，关注环保物联网建设和应用。其次，通过科学的统筹，确定环保物联网建设的总体框架和推进策略，准确划定环保物联网应用建设的范围。第三，构建适应环保物联网建设和应用的管理体系与管理机制，有序推进环保物联网建设和应用。同时，还要加强人力资源建设，通过人才培养、引进和储备，保证有充足的高端、综合性人才投入到环保物联网的建设中去，最终将中国的环保物联网事业推人到健康有序的发展轨道上。  参考文献： [1] 刘旭东. “智慧环保”物联网建设总体框架研究[J]. 淮北职业技术学院学报，2014（2）.[2]严奇，陈鹏，丁晨.浅谈环保物联网技术应用[J]. 物联网世界，2012（2）. [3] 中国环保物联网应用白皮书（2013年）. 中国电子信息产业发展研究院   作者简介： 黄冰倩，女，1992年生，昆明理工大学15级硕士研究生，电子与通信工程专业。 联系地址：昆明理工大学 .