陳飛鳴

摘 要：隨著國(guó)家及地方環(huán)保部門對(duì)環(huán)境保護(hù)問題的日益重視，各種環(huán)保業(yè)務(wù)應(yīng)用平臺(tái)也開始在環(huán)保工作中得以應(yīng)用。大量環(huán)保數(shù)據(jù)被收集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用，但是由于這些信息不夠集中、系統(tǒng)化，出現(xiàn)了信息眾多卻得不到有效應(yīng)用的問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)讓環(huán)?；A(chǔ)信息的收集、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用變得更加容易，更加智能化、系統(tǒng)化，從而基本上滿足了目前環(huán)保數(shù)據(jù)分析處理的智能化要求，讓環(huán)保變得更加科學(xué)化、高效化，也是當(dāng)前解決環(huán)保問題的重要途徑。

關(guān)鍵詞：物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；智能化；智慧環(huán)保；環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日益普及，不僅帶動(dòng)了人們工作和生活的智能化，也帶動(dòng)了環(huán)保信息化產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，讓傳統(tǒng)的環(huán)境保護(hù)也走上了信息化、科學(xué)化、智能化的發(fā)展道路[1]。如何將環(huán)保設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)成為目前公眾主要關(guān)心的話題。在萬物互聯(lián)的現(xiàn)代化社會(huì)，為了避免由于盲目互聯(lián)而造成的無序互通狀態(tài)，需要一種規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化的管理平臺(tái)來對(duì)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行部署、擴(kuò)展和維護(hù)，環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備同樣也不可避免要接受這一規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的制約。下面就以連入物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備為研究對(duì)象，分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和分析應(yīng)用過程中的系統(tǒng)問題。

1 研究的背景、意義及現(xiàn)狀

近年來，隨著射頻識(shí)別技術(shù)（Radio Frequency Identification，RFID）、智能感應(yīng)及嵌入技術(shù)的廣泛應(yīng)用，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為衡量國(guó)力的重要因素，智慧環(huán)保的概念也開始深入人心。目前，國(guó)內(nèi)的智慧物聯(lián)網(wǎng)軟件體系已經(jīng)可以為環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)提供清晰的設(shè)計(jì)和應(yīng)用思路。除此以外，也可以為環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)提供具體詳細(xì)的實(shí)踐參考案例?；谥悄苄酒沫h(huán)保物聯(lián)網(wǎng)不僅可以充分發(fā)揮前沿科技的實(shí)效，還可以為其他傳統(tǒng)行業(yè)提供物聯(lián)網(wǎng)嵌入式系統(tǒng)研究的參考案例。

隨著國(guó)內(nèi)《“十三五”生態(tài)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃》的出臺(tái)，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的形勢(shì)也日益明朗，要從源頭上徹底解決環(huán)境的污染問題、改善已被破壞的生態(tài)系統(tǒng)，就要加強(qiáng)科技方面的創(chuàng)新，讓環(huán)保治理體系更高效、更完善，才能更好地解決環(huán)境污染的問題[2]。從物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保行業(yè)中應(yīng)用的歷史來看，國(guó)外的相關(guān)研究要早于國(guó)內(nèi)，早在2007年美國(guó)就開始了這方面的研究，所以要借鑒國(guó)外相關(guān)研究的優(yōu)勢(shì)，結(jié)合國(guó)內(nèi)的實(shí)際環(huán)境狀況來制定出適合國(guó)內(nèi)環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)的研究方案。

2 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相關(guān)的概念

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的三層架構(gòu)主要包括感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。其中感知層主要是相關(guān)的物理設(shè)備，比如傳感器、監(jiān)控?cái)z像頭、定位跟蹤設(shè)備、M2M終端以及二維碼或RFID標(biāo)簽的讀寫器等，主要完成數(shù)據(jù)信息的收集和存儲(chǔ)工作。網(wǎng)絡(luò)層則主要由互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)以及其他相關(guān)的通信網(wǎng)等組成，主要完成數(shù)據(jù)信息的傳遞工作。應(yīng)用層則主要包括智能家居、環(huán)境監(jiān)測(cè)公共案例、智能交通以及遠(yuǎn)程醫(yī)療等方面的應(yīng)用，主要完成參數(shù)據(jù)信息的分析和處理工作。

3 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用

在適應(yīng)從“數(shù)字環(huán)?！钡健爸腔郗h(huán)保”轉(zhuǎn)變的過程中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)扮演著一個(gè)不可或缺的重要角色，從環(huán)保數(shù)據(jù)的感知、采集到環(huán)保數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)，再到環(huán)保數(shù)據(jù)的分析、處理，都離不開物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持。環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)不同于傳統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，其軟件的體系結(jié)構(gòu)、硬件系統(tǒng)組成以及配套的軟件平臺(tái)，都與傳統(tǒng)的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有著非常大的區(qū)別。下面就從這3個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)闡述，以便能夠區(qū)分環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)，同時(shí)也為后來者的研究提供參考的依據(jù)。

3.1 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的總體體系結(jié)構(gòu)

避開傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)功能單一、擴(kuò)展性較差以及軟硬件升級(jí)困難的缺點(diǎn)，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)采取一種新型物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)總體體系結(jié)構(gòu)，以應(yīng)對(duì)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)更為復(fù)雜的功能實(shí)現(xiàn)要求[3]。這種新的體系結(jié)構(gòu)主要通過分層設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，自上到下分別為分析應(yīng)用層、設(shè)備管理層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備物理層，其詳細(xì)體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.2 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的軟件體系結(jié)構(gòu)

為了適應(yīng)總體體系結(jié)構(gòu)的分層系統(tǒng)，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的軟件體系也采用自上而下的分層結(jié)構(gòu)，分別是應(yīng)用層、應(yīng)用支持層、操作系統(tǒng)層、驅(qū)動(dòng)層以及硬件層等5層[4]。應(yīng)用層的主控模塊主要由日志記錄模塊、互聯(lián)網(wǎng)接入模塊、傳感器數(shù)據(jù)采集模擬以及環(huán)保設(shè)備管理模塊組成。應(yīng)用支持層主要是系統(tǒng)初始化的腳本，具體包括嵌入式的數(shù)據(jù)庫(kù)、Java開發(fā)工具包（Java Development Kit，JDK）、第三方平臺(tái)接入的接口、鏈接庫(kù)等。操作系統(tǒng)層則主要由虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、內(nèi)存管理、進(jìn)程管理以及設(shè)備管理等模塊組成。驅(qū)動(dòng)層主要包括存儲(chǔ)模塊、以太網(wǎng)、通信模塊以及外部傳感器的驅(qū)動(dòng)程序等。硬件層主要由驅(qū)動(dòng)層對(duì)應(yīng)的硬件設(shè)備組成，主要完成各項(xiàng)環(huán)保數(shù)據(jù)的收集。

3.3 環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的硬件系統(tǒng)組成

為了能夠完成各項(xiàng)環(huán)保數(shù)據(jù)的收集工作，最下層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備物理層需要購(gòu)置各種環(huán)保監(jiān)測(cè)設(shè)備[5]，比如污水處理設(shè)備、有害氣體檢測(cè)設(shè)備、大氣污染監(jiān)測(cè)設(shè)備以及土壤監(jiān)測(cè)設(shè)備等，除此以外還要購(gòu)置相關(guān)的儀器儀表、視頻監(jiān)控設(shè)備、傳感器件以及用于網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)呐涮拙W(wǎng)絡(luò)設(shè)備。其中，傳感器件不僅包括溫濕度傳感器，還要有地理位置傳感器以及風(fēng)向風(fēng)力傳感器等。當(dāng)然，隨著科技的迅速發(fā)展，這些傳感器件都可以嵌入到視頻監(jiān)控設(shè)備或污水處理設(shè)備等其他處理或監(jiān)控設(shè)備上，所以采購(gòu)員可以直接購(gòu)置包括這些功能模擬的環(huán)保監(jiān)測(cè)或檢測(cè)設(shè)備。

4 結(jié)語

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來完成各項(xiàng)環(huán)保數(shù)據(jù)的收集、傳輸、存儲(chǔ)、分析以及處理工作已經(jīng)成為環(huán)保信息化發(fā)展的必經(jīng)之路，也是不斷探索和實(shí)踐環(huán)保創(chuàng)新工作不可逾越的環(huán)節(jié)。隨著數(shù)字化技術(shù)的逐步深入應(yīng)用，環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)必將成為日后環(huán)保工作發(fā)展的趨勢(shì)。但是由于時(shí)間、精力及能力的限制，只詳細(xì)闡述了環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)的相關(guān)概念及構(gòu)建體系架構(gòu)，并沒有開發(fā)出對(duì)應(yīng)的配套監(jiān)測(cè)平臺(tái)，有待繼續(xù)深入地分析和研究，以期能夠?yàn)槲覈?guó)的環(huán)保事業(yè)作出貢獻(xiàn)。

[參考文獻(xiàn)]

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[2] 邱連勇.環(huán)境監(jiān)測(cè)工作面臨的挑戰(zhàn)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2019（6）：39.

[3] 殷建磊.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)產(chǎn)品與流通，2019（2）：133.

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Research on environmental monitoring system based on Internet of Things technology

Chen Feiming

（Xinxiang Lantian Environmental Technology Co. Ltd.， Xinxiang 453000， China）

Abstract：With the increasing attention of national and local environmental protection departments to environmental protection issues， various environmental protection business application platforms have been applied in environmental protection work. A large number of environmental protection data are collected， stored， analyzed and applied， but because these information is not centralized and systematic enough， there is a problem that there is a lot of information， but it can not be effectively applied. The emergence of Internet of Things technology makes the collection， storage， analysis and application of environmental protection basic information easier， more intelligent and systematic， which basically meets the current intelligent requirements of environmental protection data analysis and processing， and makes environmental protection more scientific and efficient， which is also an important way to solve environmental protection problems.

Key words：Internet of Things technology； intelligent； intelligent environmental protection； environmental protection Internet of Things