基于物联网技术的环境监测研究

　　瞿　鑫

　　（湖南省环境保护科学研究院，湖南 长沙 410000）

　　摘要：物联网技术与环境监测的信息互通，能够为环境治理提供有力支撑，继而在提高环境监测水平的同时促进环保工作的有效开展。文章阐述了物联网的概念，并提出物联网技术在环境监测中的应用途径，深入分析当前物联网技术在环境监测应用中存在的问题，提出优化物联网技术在环境监测中应用效果的策略，以此保证环境监测的合理性。

　　关键词：物联网技术；环境监测；应用研究　　文献标识码：A　　中图分类号：X835

　　文章编号：2096-4137（2023）04-70-03　　DOI：10.13535/j.cnki.10-1507/n.2023.04.20

　　随着我国经济的不断发展，环境污染也愈发严重。对此，科学监测环境污染并进行积极预防便显得极具现实意义。对此，合理运用物联网技术不仅能为环监测工作开展提供有力支撑，且基于数据监测信息在应用平台中的传递，还能让环境监测程序得到简化，从而为各项环境监测措施的具体实施创造有利条件。基于此，加强对物联网技术在环境检测中的应用研究具有重要的现实意义，能够有效提升物联网技术的应用效力，并切实维护我国环境保护工作的有效开展。

　　1　物联网技术在环境监测中的应用

　　1.1　在大气表层监测中的应用

　　大气污染一直是主要的环境污染问题之一。关于大气污染的监测，通常需要基于传感器方能实现。而不同大气环境在区域方面存在差异，使得传感器的安装必须具有一定的针对性，方能确保监测的有效性。大气污染监测包含众多内容，虽均是通过安装传感器的方式进行监测，但因监测内容不同而导致监测方法也不尽一致。对此，为达到全面监测各项内容的目的，需依托于传感器与物联网技术的有效衔接，利用互联网实现对环境的有效监控。基于传感器的感知作用，虽能得知大气中是否存在污染以及污染的具体成分，然而由于传感器本身并不具备单独的数据传输功能，因此在感知到大气中的污染物后只能依托于物联网技术才能将数据传回。而基于物联网技术应用层的传输，便可对传感器感知到的空气物质展开分析。

　　由此可见，在物联网技术与大气污染监测的联合运用中，物联网主要发挥着连接设备与互联网的作用。通过对大气污染监测信息的快速转换，使得监测者能快速获知空气环境中的问题，继而针对问题拟定适宜的治理策略，在减少大气污染的同时维护民众的生命安全。

　　1.2　在水质监测中的应用

　　近年来，我国工业领域虽呈现出极其迅猛的发展态势，但也因此加剧了污水排放，加之长久未能得到有效治理，衍生出更为严重的地下水污染问题。对此，物联网技术的引进便是要赋予地下水质监测以智能化、网络化的特征，不仅拓宽了水质监测的范围，检测效率也得到了大幅提升。通常，在开展水质监测工作前，首先需要明确水质监测的范围，而传感器的安装也要在有效的监测范围之内，之后便是借助物联网技术将水质监测与传感器设备衔接到一起，让传感器监测到的信息数据能够及时、快速地传输至水质监测系统中进行数据分析。

　　在此过程中，有关传感器的安装数量、位置等情况均要依照原本的检测系统决定，一旦传感器安装不合理，后续所得的监测数据也会产生相应的问题。此外，在监测水质方面，主要的监测点分别为水质的酸碱度、含泥沙量以及浑浊度。对此，物联网技术对水质监测数据的应用层传输也要包含以上三方面，这样才能确保监测与分析数据的一致性，继而确保物联网技术对信息的合理互通与转化。

　　1.3　在声环境监测中的应用

　　噪音也是威胁人类生存环境的重要因素之一。对此，通过将物联网技术与传感器及网络设备相融合实现声音监测，也能为减少噪音侵扰、建立宜居环境创造有利条件。而就物联网技术与传感器、网络设备的融合运用而言，其主要原理是利用传感器收集环境中的噪音，而后基于物联网技术将搜集到的噪音上传至网络应用平台，借助平台功能分析噪音数据便可得知所获数据属于哪一响应级别。与此同时，诸如噪音位置、噪音视频一类的监控信息也将被发送到客户端，以此既能准确捕获检测的位置信息，又能直观监测到噪音的产生来源，可为后续拟定声控整改方案提供参考。

　　1.4　在海洋环境监测中的应用

　　截至2009 年，我国共计建立了306 个省级与市级污染监测中心，对全国约2665 家公司进行了自动环境监测。与此同时，在与中国香港科技大学、清华大学等高校的战略合作期间，我国联合多所高校联合研发了生态林业物联网，该物联网名为“绿野千传”。如今，该网已建立了1000 多个监测点，主要目的是监测海洋生态环境。如今，基于该物联网的监测点仍在持续增加，而其所获得的海洋生态参数，无论是对科研人员研究海洋生态还是对海洋生态环境的保护均做出了十分突出的贡献。就海洋生态环境监测而言，由于海洋情况本就复杂多变，加之巨大的海洋面积以及纷繁复杂的状况，使得海洋环境的监测过程只能采取无线通信加传感器技术，监测内容则主要包括化学反应所消耗的氧气、重金属和有机物的污染程度、海水中营养盐的含量等。由此可见，相较于其他环境监测，海洋环境监测在难度方面有了显著提升。

　　1.5　在重金属环境监测中的应用

　　一直以来，重金属污染政治是我国高度重视的环境污染问题。而随着物联网技术的高效运用，重金属污染的改善效率也有了明显提升。就物联网技术在重金属环境监测中的运用而言，通常是基于物联网的土壤重金属在线监测仪器来探索土壤中的重金属含量，而监测到的相关数据经由信号发生器传输最后在控制面板中显示，以此直观地获取到土壤中的重金属含量，这对土壤环境的保护起到了良好的促进作用。

　　2　环境监测中物联网技术的应用问题

　　2.1　物联网技术应用具有范围限制

　　物联网技术是通过连接设备与网络来实现环境监测，但也并非能够监测所有环境。通常情况下，物联网技术在大气、水质监测中的应用较为频繁，而受限于物联网本身特性，无法在探索的空间中接入其他设备，加之测试资源往往具有一定的特殊性，也限制了物联网技术在环境监测中的应用范围。基于物联网技术的环境监测需要与检测仪、传感器等设备相连，但因所连接设备本身并不具备感知功能，也便导致了设备在特殊环境下很难发挥作用。此外，随着污染物种类的不断增多，需及时更新设备功能方能满足当下的有害物体检测需求。但就目前的传感器而言，单一的功能无法全面监测所有污染物，导致后续很难为环境整改提出有效建议，进一步限制了物联网技术的应用范围。

　　2.2　环境监测体系有待提升

　　如今，物联网技术仍在不断进步，环境监测体系却未呈现出能与物联网技术相匹配的发展态势。而基于传统的环境监体系，不仅限制了物联网技术作用的发挥，也将影响监测的对象及范围。随着智能化、自动化技术的不断发展，使得诸多工作对人工的依赖度大幅降低，但因环境监测体系的落后，相关工作仍然只能依靠人工的方式开展，这不仅会产生较大的弊端，且受限于工人综合素质，还将对环境信息采集产生诸多不利影响，继而在耗费大量人力资源成本的同时进一步降低环境监测效率。

　　2.3　联网技术在环境监测中的稳定性差

　　物联网技术在环境监测中的应用原理主要是通过连接设备及互联网实现，而信息传输则是基于射频波段发射的方式。但鉴于射频波段发射容易受到环境因素的影响，一旦遭遇嘈杂、金属或电磁波的环境便极易导致射频波段发射不稳定，继而对信息传输的稳定性产生不利影响。

　　3　环境监测中物联网技术的应用策略

　　3.1　扩大物联网技术应用范围

　　环境监测涉及范围较广，监测内容繁多。而当前的环境监测内容大多仅是针对大气与水质而未能兼顾环境污染的复杂性，也限制了物联网技术的应用范围。如就农作物种植而言，诸多用户为了提高产量会选择适用农药或化学催生剂，而各类药剂的使用是否会污染土壤？是否会产生更多的生活垃圾？药剂中的化学成分是否能在土壤中得到有效分解？分解后的土壤是否仍有污染物残留？

　　上述问题均要经过详细的监测方能得出正确答案。然而，由于设备的限制性，致使物联网技术很难在此间发挥应有的作用。因此，首先，应致力于研发能与具体环境监测相匹配的设备，让物联网技术的应用范围得以拓宽；其次，在拓宽物联网技术应用范围的同时，也要尽快完善与环境相关的监测体系，这样才能为环境治理提供有用的数据参考；最后，随着互联网技术的不断发展，未来的互联网也要紧跟互联网的发展步伐，搭乘5G 网络的东风实现信息的更快处理与传递，这样才能更加及时地了解到是哪个地方出现了问题，以防止污染的进一步扩大。

　　3.2　健全、完善环境监测体系

　　物联网技术对当前环境监测的作用有目共睹。因此，物联网技术的持续发展也必将为环境监测提供更有力的支撑。对此，与之相应的环境监测系统也应得到有效整改，确保系统能与物联网技术的发展相匹配。此外，使用物联网技术的过程也要对管理的科学性给予高度关注，一方面，要尽量拓宽物联网技术的使用范围；另一方面，要努力实现不同环境、不同区域的环境监测数据互通，这样才能为环境治理提供全面的信息数据支撑。基于物联网技术与环境监测同样具有复杂的特性，加之物联网技术并没有明确的使用标准。对此，相关部门可结合环境监测的现实需求拟定相应的技术标准，以此为物联网技术应用提供有利条件。

　　3.3　加强联网技术应用实践，提高技术稳定

　　物联网技术的数据信息传播主要依靠发射波段的方式实现，但鉴于该传播方式并不具备良好的抗干扰能力，一旦受到外部环境的不良影响便会导致信息传输不稳定。因此，实有必要通过革新信息传输方式来提升环境监测效果，针对传感设备的研发力度也要加强，通过提升传感器性能，减少物联网技术使用中的干扰，方能提高数据信息的互通性，继而为提供有效、全面的环境监测数据信息提供有利条件。

　　3.4　重点区域建立网格式监测系统

　　当前，物联网监测仍以点式监测系统为主，虽相较于人工检测方式减少了过程的延误与误差，但仍具有较强的局限性，监测模式单一。倘若能将点式转化为网格式，既能实现对各监测点的全程预防监测，又能解决诸多漏洞。且建立网格式的监测系统还能为环境监测工作提供巨大便利，让物联网技术作用得到更充分的发挥。最重要的是，基于网格式的环境监测系统还能增进人们对身边自然环境状况的了解，继而在保障所得数据精确性与权威性的同时提高我国的环境治理成效。

　　4　结语

　　总之，物联网技术与环境监测的有机结合不仅能提高环境监测的整体水平，还能节省监测成本开支。然而，对物联网技术的具体运用，虽目前尚有诸多问题有待解决，但相关部门若能积极构建契合实际应用需求的环境监测预警机制，并加大对信息共享平台及相关技术的研究力度，相信能很好地解决上述问题，继而在推动物联网技术发展同时提高我国的环境监测水平。

　　作者简介：瞿鑫（1995-），女，湖南岳阳人，湖南省环境保护科学研究院工程师，研究方向：环境规划与管理。

　　参考文献

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　　（责任编辑：张志明）

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