物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用及研究進(jìn)展

引言

“物聯(lián)網(wǎng)”(InternetofThings)是利用互聯(lián)網(wǎng)將各種物與物的信息傳感設(shè)備合起來(lái)而形成的一個(gè)巨大網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)物品的智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。它是繼計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)與移動(dòng)通信網(wǎng)之后的世界信息產(chǎn)業(yè)的第三次浪潮。環(huán)境保護(hù)是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的典型領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用將成為推動(dòng)環(huán)境管理升級(jí)、培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新型環(huán)保產(chǎn)業(yè)的重要手段，對(duì)促進(jìn)我國(guó)環(huán)保事業(yè)的發(fā)展具有重要而且深遠(yuǎn)的意義。

1物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展

物聯(lián)網(wǎng)的概念最早起源于比爾?蓋茨1995年《未來(lái)之路》一書(shū)[2]；2005年《ITU互聯(lián)網(wǎng)報(bào)告2005：物聯(lián)網(wǎng)》報(bào)告指出，無(wú)所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”通信時(shí)代即將來(lái)臨2008年3月，在蘇黎世舉行了全球首個(gè)國(guó)際物聯(lián)網(wǎng)會(huì)議，探討了“物聯(lián)網(wǎng)”的新理念和新技術(shù)與如何將“物聯(lián)網(wǎng)”推進(jìn)發(fā)展到下個(gè)階段；2009年，奧巴馬就職后，對(duì)IBM提出的“智慧地球”給予了積極響應(yīng)，此后，物聯(lián)網(wǎng)再次引起廣泛關(guān)注。

與此同時(shí)，在我國(guó)，2009年8月24日，中國(guó)移動(dòng)總裁王建宙赴臺(tái)首次發(fā)表公開(kāi)演講，提出了“物聯(lián)網(wǎng)”理念；2009年11月1日，包括企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)和應(yīng)用機(jī)構(gòu)在內(nèi)的40余家單位聯(lián)合成立了中關(guān)村物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，期望通過(guò)加強(qiáng)企業(yè)間的協(xié)作、創(chuàng)新與聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大。

2物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

物聯(lián)網(wǎng)體系的結(jié)構(gòu)由感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層構(gòu)成。感知層由各種傳感器組成，主要功能是識(shí)別物體和采集信息；網(wǎng)絡(luò)層由各種網(wǎng)絡(luò)組成，是物聯(lián)網(wǎng)的馱載網(wǎng)，具有“載波”作用，主要功能是傳遞和處理感知層獲取的信息；應(yīng)用層是物聯(lián)網(wǎng)和用戶的接口，負(fù)責(zé)對(duì)獲取的信息進(jìn)行整理。

事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)向物理世界的延伸和擴(kuò)展，互聯(lián)網(wǎng)可以作為物聯(lián)網(wǎng)傳輸信息的重要途徑之一。物聯(lián)網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)任何人、任何物體在任何時(shí)間、地點(diǎn)，使用任何路徑、網(wǎng)絡(luò)以及任何設(shè)備的鏈接。因此，物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)屬性包括集中、內(nèi)容、收集、計(jì)算、通訊以及場(chǎng)景的連通性，這些屬性表現(xiàn)的是人們與物體之間或物體與物體之間的無(wú)縫連接。

3物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用

環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用具有重大的突破與創(chuàng)新意義。環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控是在污染源的合適點(diǎn)位上安裝各種自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器、儀表和數(shù)據(jù)采集傳輸儀，通過(guò)各種通訊信道與環(huán)境監(jiān)控中心的通信服務(wù)器相連，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)通訊。這樣，傳感器感知的點(diǎn)位的環(huán)境狀態(tài)就可以被源源不斷地送到環(huán)保部門(mén)，并存儲(chǔ)在海量數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上，以供環(huán)保信息化中心的各種應(yīng)用系統(tǒng)使用。

環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用。比照物聯(lián)網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和構(gòu)成要素，可以發(fā)現(xiàn)，環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控中的環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備就是感知層，用于收集相關(guān)污染源的監(jiān)測(cè)信息；而傳輸自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的環(huán)保專網(wǎng)就是傳輸層，支持環(huán)境信息在環(huán)保部門(mén)間的傳遞；各類業(yè)務(wù)系統(tǒng)是應(yīng)用層，可為各類用戶提供所需的服務(wù)和交互界面。

4環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的研究進(jìn)展

目前，全球面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還處于初級(jí)階段,但已具備了較好的基礎(chǔ)。國(guó)外已有較早開(kāi)展物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究。例如，美國(guó)環(huán)保局為國(guó)家和歐洲環(huán)保機(jī)構(gòu)以及污染控制部門(mén)開(kāi)發(fā)的BASINS系統(tǒng)，就集成了整個(gè)美國(guó)的流域數(shù)據(jù)、流域分析和水質(zhì)分析軟件，可為用戶提供一個(gè)簡(jiǎn)明的、將點(diǎn)源和面源統(tǒng)一起來(lái)的流域管理工具;美國(guó)同時(shí)還部署了用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)城市環(huán)境污染數(shù)據(jù)的“CitySense”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和用于監(jiān)測(cè)大鴨島海鳥(niǎo)棲息情況的生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；世界銀行在一些發(fā)展中國(guó)家援助開(kāi)發(fā)了工業(yè)污染預(yù)測(cè)系統(tǒng)PIPs，該系統(tǒng)可在利用工業(yè)調(diào)查信息的基礎(chǔ)上，估計(jì)污染強(qiáng)度，從而預(yù)測(cè)國(guó)家、地區(qū)、城市或項(xiàng)目的工業(yè)污染；澳大利亞有用于監(jiān)測(cè)蟾蜍分布情況的生態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；日本也開(kāi)發(fā)了SAPIENS環(huán)境綜合分析信息系統(tǒng)等。

我國(guó)的環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)經(jīng)歷了環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展、污染源自動(dòng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)等不同歷史階段，起初是由各類環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展而構(gòu)成的，隨后，隨著污染物自動(dòng)監(jiān)控體系的建立則日趨成熟?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)大規(guī)模開(kāi)展了污染源自動(dòng)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，對(duì)重點(diǎn)污染源的廢氣和廢水排放進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，同時(shí)，國(guó)家級(jí)、省級(jí)、地市級(jí)網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，大大推動(dòng)了環(huán)境監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的進(jìn)程?！笆濉逼陂g，隨著云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)的環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)將進(jìn)入一輪新的發(fā)展高潮。

在全國(guó)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控大發(fā)展的背景下，內(nèi)蒙古自治區(qū)秉承以科技創(chuàng)新推動(dòng)環(huán)境管理進(jìn)步的思想，引入了當(dāng)前最先進(jìn)的3G移動(dòng)通信技術(shù)、3S空間信息管理技術(shù)，同時(shí)采用“云計(jì)算”理念，將傳統(tǒng)手段與現(xiàn)代信息技術(shù)相結(jié)合，并將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)和空間信息等高新技術(shù)進(jìn)行集成，建立了環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)，為環(huán)境監(jiān)測(cè)、環(huán)境管理、環(huán)境模擬等提供決策支持平臺(tái)。環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的建立，加大了內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)范圍，加強(qiáng)了環(huán)境監(jiān)測(cè)管理力度，有效提高了環(huán)保部門(mén)的科學(xué)決策能力，為構(gòu)建和諧社會(huì)，實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

5結(jié)語(yǔ)

物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的應(yīng)用是提高環(huán)境監(jiān)管水平的重要技術(shù)手段，是隨著信息化水平發(fā)展而出現(xiàn)的新手段、新思路。通過(guò)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，可以隨時(shí)掌握企業(yè)排污情況及環(huán)境質(zhì)量狀況，變事后監(jiān)管為事前預(yù)防，由粗放式監(jiān)管轉(zhuǎn)向精細(xì)化監(jiān)管，從而大大提高了工作效率。

總的來(lái)說(shuō)，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是新時(shí)期物聯(lián)網(wǎng)背景下環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域信息化的必然趨勢(shì)。現(xiàn)階段，我國(guó)面向環(huán)境保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展已經(jīng)具有一定的技術(shù)儲(chǔ)備，同時(shí)也有相當(dāng)?shù)膽?yīng)用和產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)，但是總體而言，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)仍處于起步階段，在關(guān)鍵技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)體系、應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化方面仍存在著一些亟待解決的問(wèn)題。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，這些問(wèn)題終將會(huì)得到有效解決，從而使物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境保護(hù)中發(fā)揮出更大的作用。

20210913_613f6caec42a7__物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)工作中的應(yīng)用及研究進(jìn)展