羅艷霞+胡曾林

（西北民族大學(xué) 電氣工程學(xué)院 甘肅省 蘭州市 730124）

摘 要：當(dāng)"十二五"規(guī)劃的正式出臺(tái)，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)被上升到國(guó)家戰(zhàn)略的高度，成為了當(dāng)時(shí)的年度熱詞。但同時(shí)，早在物聯(lián)網(wǎng)概念提出之前，環(huán)境保護(hù)已經(jīng)是傳感網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)的前身）探索和實(shí)踐并大力推進(jìn)的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。

關(guān)鍵詞：環(huán)境保護(hù)；質(zhì)量檢測(cè)；自動(dòng)監(jiān)控

1.引言

近年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展受到廣泛關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)（InternetofThings，IOT）概念最早于1999年由美國(guó)麻省理工學(xué)院提出，目前業(yè)界并沒(méi)有明確統(tǒng)一的定義。早期的物聯(lián)網(wǎng)是指依托射頻識(shí)別（RFID）技術(shù)的物流網(wǎng)絡(luò)，隨著技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)涵已經(jīng)發(fā)生了較大變化現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)是指在物理世界的實(shí)體中部署具有一定感知能力、計(jì)算能力和執(zhí)行能力的各種信息傳感設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)施實(shí)現(xiàn)信息傳輸、協(xié)同和處理，從而實(shí)現(xiàn)廣域或大范圍的人與物物與物之間信息交換需求的互聯(lián)。

2.物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用

隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣，應(yīng)用中遇到的問(wèn)題也愈發(fā)錯(cuò)綜復(fù)雜，這對(duì)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)提出更高的技術(shù)要求。

2.1對(duì)傳感器的新型要求

在面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)感知層，作為感知層獲取環(huán)境信息的重要手段，傳感器應(yīng)該具備精確感知熱、力、光、電、聲、位移等多種信號(hào)的能力，為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的處理、傳輸、分析和反饋提供最原始的信息。同時(shí)，作為物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的特殊應(yīng)用，傳感器應(yīng)該滿足在大范圍無(wú)人值守環(huán)境大規(guī)模部署的要求，同時(shí)應(yīng)應(yīng)各種惡劣的應(yīng)用環(huán)境，因此，要求傳統(tǒng)的傳感器逐步實(shí)現(xiàn)微型化、低成本、低能耗、智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化，經(jīng)歷一個(gè)從傳統(tǒng)傳感器→智能傳感器→嵌入式傳感器的內(nèi)涵不斷豐富的發(fā)展過(guò)程。新材料微型化傳感器、智能處理和存儲(chǔ)信息的智能化傳感器和多功能傳感器等領(lǐng)域必將會(huì)成為未來(lái)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)RFID技術(shù)的研究今后將重點(diǎn)放在RFID的反碰、撞沖突問(wèn)題、RFID天線研究、工作頻率的選擇以及安全與隱私問(wèn)題上。

2.2網(wǎng)絡(luò)層的創(chuàng)新實(shí)踐

在面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，3G及LTE無(wú)線接入技術(shù)將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進(jìn)一步促進(jìn)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及。與此同時(shí)，電信網(wǎng)絡(luò)的接入層和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也將面臨改進(jìn)和優(yōu)化問(wèn)題，電信網(wǎng)絡(luò)未來(lái)需要針對(duì)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的低移動(dòng)性、低數(shù)據(jù)量、高可靠性、海量容量進(jìn)行優(yōu)化，包括適應(yīng)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)模型的無(wú)線接入技術(shù)、核心網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)，包括鑒權(quán)、計(jì)費(fèi)、網(wǎng)絡(luò)管理、移動(dòng)性管理等技術(shù)，包括適用于傳感器節(jié)點(diǎn)的短距離通信技術(shù)，自組織組網(wǎng)技術(shù)以及異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的融合技術(shù)和協(xié)同技術(shù)等。

2.3物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的創(chuàng)新實(shí)踐

在面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層，高效處理海量數(shù)據(jù)的技術(shù)和科學(xué)模型將會(huì)出現(xiàn)并將大規(guī)模應(yīng)用。面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)中每時(shí)每刻都在產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，這其中既有對(duì)決策有很大貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)，也有幫助較小的數(shù)據(jù)，還有噪聲數(shù)據(jù)，對(duì)如此海量數(shù)據(jù)的處理，需要有超級(jí)計(jì)算能力，并且在科學(xué)模型的指導(dǎo)下，才能高效地發(fā)現(xiàn)有用的決策信息，并智能地處理。由于云計(jì)算的應(yīng)用包含了“把力量聯(lián)合起來(lái)，給其中的每一個(gè)成員使用”的思想，讓人們能夠調(diào)用全網(wǎng)絡(luò)資源，預(yù)計(jì)將在面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)模地使用。

污染源自動(dòng)監(jiān)控是對(duì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的典型應(yīng)用，這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用將是未來(lái)污染源自動(dòng)監(jiān)控工作的重點(diǎn)，將給這項(xiàng)業(yè)務(wù)的工作模式帶來(lái)巨大變革。環(huán)境在線監(jiān)控等技術(shù)手段的應(yīng)用，對(duì)環(huán)境管理理念、方法、體制、機(jī)制的變革形成推動(dòng)力量，從而借助技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)中國(guó)污染的有效控制和環(huán)境的有效保護(hù)。環(huán)境在線監(jiān)控就是在點(diǎn)線面源的合適點(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)位環(huán)境狀態(tài)就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)保信息化各種應(yīng)用系統(tǒng)使用。

3.“物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境保護(hù)技術(shù)”的未來(lái)

3.1關(guān)鍵技術(shù)有待提升

由于面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的特殊性，其發(fā)展中仍面臨一些關(guān)鍵技術(shù)的挑戰(zhàn)，如復(fù)雜環(huán)境下傳感器組網(wǎng)技術(shù)、能耗問(wèn)題、傳感器節(jié)點(diǎn)部署模式及策略、安全隱私問(wèn)題等等，這些關(guān)鍵技術(shù)的解決是面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模推廣應(yīng)用的必要條件，因此努力完善面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)體系，突破面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)是目前亟待解決的問(wèn)題。

3.2應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題

在物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的探索中遇到的問(wèn)題也愈發(fā)錯(cuò)綜復(fù)雜，這對(duì)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)提出更高的技術(shù)要求?，F(xiàn)階段面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用規(guī)模領(lǐng)域較小，一方面形成不了成熟的商業(yè)模式，另一方面也不利于市場(chǎng)的培育，因此未來(lái)要選擇重點(diǎn)領(lǐng)域和重點(diǎn)工程，積極引導(dǎo)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)示范應(yīng)用，擴(kuò)大應(yīng)用規(guī)模，積累技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、經(jīng)營(yíng)管理、政策實(shí)施等在面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)層，隨著3G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模部署，3G及LTE無(wú)線接入技術(shù)將能提供高吞吐量的傳輸能力，將進(jìn)一步促進(jìn)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的普及。與此同時(shí)，電信網(wǎng)絡(luò)的接入層和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也研究與開(kāi)發(fā)術(shù)、新材料、新思想將推動(dòng)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)向多元化、智能化的方向演進(jìn)。

3.3物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)境保護(hù)中應(yīng)用的前景

隨著我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的不斷推廣，應(yīng)用目前，面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)無(wú)論是在國(guó)際或國(guó)內(nèi)均處于初級(jí)階段，尚未系統(tǒng)化。面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)包括感知、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用三個(gè)層面，每一個(gè)層面都會(huì)涉及到一些標(biāo)準(zhǔn)化組織，目前已經(jīng)成立了很多標(biāo)準(zhǔn)化組織，而國(guó)際各標(biāo)準(zhǔn)組織之間對(duì)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的研究也缺乏統(tǒng)一的協(xié)作，同時(shí)缺乏權(quán)威以及可遵循的標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織的研究都是針對(duì)某一方面或自己擅長(zhǎng)的部分進(jìn)行研究，國(guó)內(nèi)對(duì)于面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的研究也很零散，沒(méi)有系統(tǒng)的端到端的規(guī)劃。而由于缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，面向環(huán)境變化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)規(guī)模也都受到很大影響。因此，面對(duì)各行業(yè)間的技術(shù)和應(yīng)用差異，如何做到標(biāo)準(zhǔn)的大統(tǒng)一，這是目前面臨的較大問(wèn)題。未來(lái)面向環(huán)境變化的物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題需要在政府統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)下，由相關(guān)部門(mén)牽頭，協(xié)調(diào)其他部門(mén)共同制定和統(tǒng)一面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，打破行業(yè)壁壘，跨行業(yè)、部門(mén)，在標(biāo)準(zhǔn)化組織之間形成標(biāo)準(zhǔn)體系，只有這樣才能促進(jìn)面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的健康發(fā)展。

4.總結(jié)

面向環(huán)境保護(hù)的物聯(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，這些問(wèn)題的解決需要政府、企業(yè)、科研部門(mén)以及各個(gè)行業(yè)的共同努力。面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是一個(gè)持續(xù)長(zhǎng)效的工程，也是一個(gè)利國(guó)利民的工程，在各方力量的不懈努力下必將構(gòu)建出遠(yuǎn)大宏偉的面向環(huán)境保護(hù)的物聯(lián)網(wǎng)，使其施惠于國(guó)，讓利于民。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃濤.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用發(fā)展的探討[J].信息通信技術(shù)，2010，4（2）：9-13

[2]沈杰，刑濤.傳感網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化分析[J].電信技術(shù)，2010（1）：13-15

[3]劉越.云計(jì)算綜述與移動(dòng)云計(jì)算的應(yīng)用研究[J].信息通信技術(shù)，2010，4（2）：14-20

[4]戴元順.云計(jì)算技術(shù)簡(jiǎn)述[J].信息通信技術(shù)，2010，4（2）：29-35endprint