基于物联网的生态环境监测

1 、生态环境监测的定义

对于生态环境监测，许多人有不同的理解。全球环境监测系统将其定义为是一种综合技术，可相对便宜地收集大范围内生命支持系统能力的数据。前苏联学者曾提出，生态监测是生物圈的综合监测。美国环保局把生态监测定义为自然生态系统的变化及其原因的监测。国内有学者提出“生态监测就是运用可比的方法，在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程，监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响，为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据”，这一定义从方法原理、目的、手段、意义等方面作了较全面的阐述。

2 、生态监测的对象

生态环境监测已不再是单纯的对环境质量的现状调查，它是以监测生态系统条变化对环境压力的反映及趋势，侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题。生态监测的对象包括农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等，每一类型的生态系统都具有多样性，不仅包括了环境要素变化的指标和生物资源变化的指标，同时还要包括人类活动变化的指标。另外根据《生态环境状况评价技术规范》的生态环境质量指标：生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数，提出了生态监测的因子。

3 生态监测的类型

根据生态监测2个基本的空间尺度，可将其划分为宏观生态监测和微观生态监测两大类。

(1)宏观生态监测。是在大区域范围内对各类生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局及其在人类活动影响下的变化等进行监测。主要利用遥感技术、地理信息系统和生态制图技术等进行监测。

(2)微观生态监测。其监测对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区，最小也应代表单一的生态类型。它是对某一特定生态系统或生态系统集合体的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化进行监测。

宏观生态监测起主导作用，且以微观生态监测为基础，二者既相互独立，又相辅相成。

4 、生态监测的特点

生态监测是一个综合性的工作，牵涉到多学科的交叉，它包含了农、林、牧、副、渔、工等各个生产领域。又是一个长期性的复杂性的工作，因为生态系统的发展是十分缓慢的复杂变化过程，受污染物质的排放、资源的开发利用，还有自然因素等的影响，长期监测才能揭示其变化规律。其还具有分散性，生态监测站点的选取往往相隔较远，监测网的分散性很大。同时由于生态过程的缓慢性，生态监测的时间跨度也很大，所以通常采取周期性的间断监测。

生态监测系统性强。生态监测本身是对系统状态的总体变化

进行监测，要了解的是各因子间的关系，各因子的综合效应，二个监测项目是不能说明问题的，要有系统性的数据，经过系统分析才能反映问题。

5 、生态监测的技术方法

当前国家监测总站确定的生态监测技术路线是以空中遥感监测为主要技术手段，地面对应监测为辅助措施，结合GIS 和GPS 技术，完善生态监测网络，建立完整的生态监测指标体系和评价方法，达到科学评价生态环境状况及预测其变化趋势的目的。

生态监测是一项宏观监测与微观监测相结合的工作，依靠传统监测手段只能解决局部监测问题，而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖“3s 技术”3s 技术，即地理信息技术(GIS)、遥感技术(RS) 和全球卫星定位技术(GPS)，3项技术形成了对地球进行空间观测、空间定位及空间分析的完整的技术体系，能反映全球尺度上生态系统各要素的相互关系和变化规律，提供全球或大区域精确定位的高频度宏观资源与环境影像，揭示岩石圈、水圈、气圈和生物圈的相互作用和关系。

6、生态监测的指标体系

从宏观角度上可以将生态系统划分为陆地、海洋两大生态系统。

主要监测要素指标：

(1)气象指标：气温、湿度、风向、风速、降水量及其分布、蒸发量、土壤温度、日照和辐射收支。

(2)水文指标：地表径流量及其化学组成、地下水位。

(3)土壤指标：养分含量及有效态含量、pH值、交换性酸(盐)及其组成、阴离子交换量、有机质含量、土壤颗粒组成、团粒结构组成、容重、孔隙度、透水率、饱和水量及凋谢水量。

(4)植物指标：种类及组成、指示种、指示群落、种群密度、覆盖度、菌体量、生长量、凋落物量。

(5)动物指标：种类、种群密度、菌体量及时空动态、能量和物质收支、热值。

(6)微生物指标：种类、分布及其密度和季节动态变化、菌体量、热值。

(7)底质指标：有机质、总氮、总磷、pH、重金属、农药、氰化物。

(8)浮游动物指标：种群数量、分布及变化、总生物量。

(9)底栖生物指标：种群构成及数量、优势种及动态。

(10)游泳动物指标：生物种群与数量、洄游规律、食物链、

年龄结构、丰富度、生产量、珍稀动物种类及数量。

7、存在问题及未来发展趋势

我国生态与环境监测由于起步较晚，缺乏统一的标准，国家尚未制定技术规范，仅在农业、海洋等方面研究制定了比较具体的技术规范。环境监测工作比较注重城市环境监测、工业污染源监测、环境质量监测，而忽视了生态环境监测。我国当前的生态监测主要限于污染生态监测，现有监测能力、技术与设备水平有限，生态监测评价经验不多，对生态系统规律性认识不够，因此确定当前优先监测指标必须从实际出发，属于污染的生态指标仍为当前优先监测指标。同时，由于经济发展过快对生态环境形成压力影响的指标的监测，在当前亦显得十分迫切，需尽快列入优先监测指标。目前，我国环境监测事业的发展面临着内外两方面的巨大压力。外部压力主要有两方面：一是加入WT0后，环境监测领域面临对国外检测机构开放的压力；二是国内各部门、各行业监测站和部分科研院所不规范从事环境监测工作带来的压力。从目前来看，外部带来的冲击和压力不是主要的，尚不能对我国环境监测事业的发展构成威胁或产生大的障碍。制约我国环境监测事业大发展的真正压力来自内部。一是环境监测的性质、地位、作用和环境监测站的职能没有法定化，缺乏规范全国环境监测工作的法律法规；二是现行的环境监测管理体制和运行机制不适应环境监测事业的发展要求；三是环境监测缺乏长效、稳定的财政保障平台；四是监测队伍混乱，缺乏监测资质和质量监督机制；五是监测基础薄弱，监测技术体系尚不完善，监测能力和人员素质尚待提高。面对这些问

题，应从以下几个方面着手应对：出台由国务院颁布的《全国环境监测条例》；建立环境监测机构资质认证制度和环境监测人员执业资格认可制度；理顺环境监测管理体制和运行机制；组建完善的国家级环境监测网络。

生态环境监测的总体趋势是：3s技术和地面监测相结合，从宏观和微观角度来全面审视生态质量；网络设计趋于一体化，考虑全球生态质量变化，在生态质量评价上逐步从生态质量现状评价转为生态风险评价，以提供早期预警；在信息管理上强调标准化、规范化，广泛采用地理信息系统，加强国与国之间的合作。目前美国、欧洲、日本和我国都在制定新的观测计划，国内北京、上海、重庆、厦门等地都在推进基础数字化工作，推广GPS定位观测，这些计划的实施将为区域环境监测提供重要的数据。传统监测手段只能解决局部监测问题，而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖3S技术。充分利用计算机技术把遥感、航照、卫星监测、地面定点监控有机结合起来，依靠专门的软硬件使生态监测智能化，使生态资料数据上网，实现生态监测网络化，是目前以及今后相当长的一段时间里监测人员的重点工作内容。面向未来的生态与环境监测已经显示出新的发展动向：a．目前以人工采样和实验室分析为主，向自动化、智能化和网络化的监测方向发展。

b．由劳动密集型向技术密集型方向发展。

c．由较窄领域监测向全方位领域监测的方向发展。

d．由单纯的地面环境监测向与遥感环境监测相结合的方向发展。e．环境监测仪器将向高质量、多功能、集成化、自动化、系统化和智能化的方向发展。

f．环境监测仪器将向物理、化学、生物、电子、光学等技术综合应用的高技术领域发展

总之，随着经济的发展，人口、资源、环境问题的日益严峻，单纯从理化、生物指标监测是远远不够的，生态监测是环境监测发展的必然趋势，它必将被广大环境监测工作者逐步认识和掌握。

8、生态环境监测的几种常用方法

（一）、3s技术

“3S ”技术是遥感（RS）、地理信息系统（GIS）和全球定位系统（GPS ）的统称，在信息技术迅速发展的今天，“3S ”技术日益成熟，已成为目前对地观测系统中空间信息获取、管理、分析和应用中的核心支撑技术，并广泛应用于资源与生态环境监测评价。

1 、“3S ”技术及其发展趋势

1 . 1 遥感（RS）

遥感是利用不同的物体具有不同的电磁波特性的原理来探测地表物体，并提取这些物体的信息而完成对远距离物体的识别，具有视域广、信息更新快的特点。将RS数据作GIS的数据源，可实现数据的实时更新，在RS与GIS基础上建立数学模型，实

现空间和时间转移，通过三维空间定量地预测未来。RS技术现已形成了多星种、多传感器、多分辨率的发展趋势，遥感卫星所获取的遥感信息具有厘米到千米级的多种尺度，重访周期40 ~50也从1 d 到d不等，不同卫星适宜的重访周期有利于对地表资源环境的动态监测和过程分析。利用RS技术所得到的所有影像都是地理信息系统利用的信息源，不仅可获取生态环境变化的基本数据的图画资料，还可以提供荒漠化、水土流失、生态恶化、水体污染、海洋污染等发展进程的数据和资料。

1 .

2 地理信息系统（GlS ）

GIS是综合计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体，在计算机技术支持下，将反映现实世界（资源与环境）的现状和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。自上世纪80年代以来，由于计算机技术的快速发展，GIS 软件和应用软件得到了飞速的发展，在90年代，出现了APOGIS 、APOviewGIS 、Genamap 、Mapinfo 等许多功能强大的软件系统。目前GIS 的应用已扩展到地理、地质、水文、测绘、环境、交通、城市、农业、林业、军事等领域，它与RS 技术相结合，已开始用于全球变化与环境监测等。

1 . 3 全球卫星定位系统（GPS ）

GPS 是为所获的空间目标及属性信息提供实时、快速的三维空间定位的一个全球性、全天候、高精度的导航传递系统，由卫星网和GPS地面控制站、GPS接收机三部分组成。现覆盖全球的24 颗GPS卫星分布在6个轨道平面上。每台GPS 接收机无论在任何时候、任何位置都能接收到最少4 颗GPS 卫星发送的空间轨道信息，以确定该接收机的位置，从而提供高精度的三维定位导航及授时系统。目前，GPS 三维定位精度已提高到6 m 。由于GPS 提供了查找位置的最新手段，且速度快、精度高、不受气候和通讯条件的影响，具有全天候、布点灵活、作业迅速的特点，现已广泛应用于农业、林业、水利、交通、航空、测绘、安全防范、军事、电力、通讯、城市管理等部门。中国林科院已利用此技术进行了飞播与飞防的导航试验。GPS所得到的所有定点定位的数据都将能为GIS所利用。

1 . 4 “3 S ”技术集成

“3S ”技术集成，即把RS、GIS 和GPS整合为一个完整的技术系统。其中，GPS 主要是实时、快速地提供目标的空间位置，RS 用于实时、快速地提供大面积地表物体及其环境的几何与地理信息及各种变化，GIS 则是多种来源时空数据的综合处理和应用分析的平台。3S 技术的集成有多种方式，较为常见的是3S 两两之间的集成，GPS与GIS的集成可用于环境动态监测、环境管理等；GPS与RS的集成可用于自动定时数据采集、自然灾害监

测、环境变化等RS与GIS 的集成可用于全球环境变化监测、空间数据自动更新等；而同时集成并使用3S技术的应用实例则较少。

2 “3S”技术在生态环境监测中的应用

开展生态环境监测是了解和评价一个国家、一个地区或某一生态区生态环境状况，为生态建设和环境保护提供决策依据的重要工作。生态环境监测是一项宏观与微观相结合的复杂的系统工程，涉及的空间和时间范围广，监测的对象包括农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等，对其数据收集和处理难度大。传统的生态环境监测、评价技术方法应用范围小，只能解决局部生态环境监测和评价问题，很难大范围、适时地开展监测工作，而综合整体且准确完全的监测结果必须依赖“3s”技术，利用RS 和GPS 获取、管理地貌及位置信息，然后利用GIS 对整个生态区域进行数字表达形成规划、决策系统。目前，“3S ”技术已经在生态环境监测中得到了广泛应用，并取得了较好效果。

2.1城市生态环境监测

“3S ”技术较早应用于城市规划、大气污染监测等。利用RS 资料和GIS平台，可编绘城市大气污染源的分布图，同时采用航

空多光谱摄影手段可监测大气污染的主要污染物、颗粒大小及空间区域的分布，分析城市地面辐射温度和城市“热岛”现象形成的关系。应用卫星或机载热红外图像，通过图像处理技术，可定期把热污染的分布范围和强度显示出来。根据植被光谱反射率及其影像特征，可以获得许多植被信息资料，如植被覆盖率、叶面积指数、植被类型等，采用多光谱有关数据及其生成的植被指数，经图像处理和定量分析，可以对植被和土地状况进行分类，监测城市化等环境变化进程。GIS技术还用于城市生态环境调查、现状和污染源监测、生态功能和环境影响评价等。利用“3S ”技术，全国大部分省市都已建立了环境基础数据库，开发了城市环境地理信息系统、环境污染应急预警预报系统等，利用GIS 制作污染源分布图、大气质量功能区划图等专题图，建立各种环境空间数据库。

2. 2 水资源环境监测

利用“3S ”技术对河流水质、水量等进行监测，可准确地显示不同区域的水环境状况，反映水体环境质量在空间上的变化趋势，更加直观地反映如污染源、排污口等环境要素的空间分布。利用RS 可以快速监测出水体污染源的类型、位置分布及水体污染的分布范围等。“3S”技术还应用于流域水文模拟和水资源调查评价、生态耗水分析，开展水域分布变化和水体沼泽化、水体富营养化、泥沙污染等监测。如利用GIS 技术开发的东深流域水环境管

理信息系统可直观显示和分析东深流域水环境现状、污染源分布、水环境质量评价，追踪污染物来源，确保东深供水工程的供水安全；RS技术也在南水北调工程生态环境监测中得到应用。

2. 3 生态环境灾害监测

我国是一个自然灾害种类繁多、发生频繁和危害严重的国家，“3S”技术在洪涝、干旱、林火、森林病虫害、沙漠化等突发性自然灾害监测中已得到广泛应用。森林病虫害、沙漠化等监测主要以陆地卫星TM 数据为主，林火、洪水、雪灾、旱灾等灾害监测主要以NOAA 数据来进行，灾后的评价多采用航空遥感手段，以便更准确地制定生产自救和重建家园计划。利用GIS 和RS 技术可对水土流失、土地沙化和盐碱化、森林和草场的退化与消失、海水入侵、河流断流等进行监测；利用GIS 和GPS 技术还可以对由于过量开采地下水导致的地面沉降进行实时监控，利用RS 可监测赤潮发生的时间、地点和范围，并根据水文气象资料进行赤潮的实时速报；利用RS 调查与滑坡、泥石流有关的环境因素，可以推测滑坡、泥石流发育环境因素及产生条件，进行区域危险性分区及预测，可为防治地质灾害提供依据。目前，我国已建立了重大自然灾害的历史数据库和背景数据库，从全国范围的角度，宏观地研究了自然灾害的危险程度分区和成灾规律。

2 . 4 森林生态环境监测

近年来，“3S”技术已广泛应用于森林资源、荒漠化、湿地、野生动植物、森林火灾、森林病虫害等资源与生态环境监测。RS 技术主要用于森林资源的调查和动态监测，编制大面积的森林分布图，对宜林荒山荒地进行立地条件调查，绘制林地立地图、土地利用现状图和土地潜力图等，测算各类土地面积，进行土地评价。RS 应用于“三北”防护林综合调查，两年时间查清了占全国60% 面积的“三北”地区森林、土地、草场等再生资源的数量，并对其生态环境进行了评价。甘肃省利用RS 、GIS 技术对林地和草地资源进行本底调查、分析和资产评估，最终建立具有友好界面和易操作的林、草生态资产评估系统。目前，我国利用RS 技术已开展了多项草地资源的调查、监测和资源评价，2003 年完成的全国草地资源动态监测工作，建成了l：50 万比例尺的草地资源数据库。GIS 与RS 结合在宏观上对森林害虫进行有效监测害虫适宜生境的风险评估、病虫害空间分布动态监测、病虫害发生趋势预测，GIS 与专家系统、人工智能相结合还可建立森林害虫治理决策模型和支持系统。“3S ”技术在森林火灾防控中主要应用于火灾的实时监控和灾后的损失评估。

2 .5 农业生态环境监测

“3S”技术在农业生态环境监测中可用于土地的生产潜力评价、土地的适宜性评价、土地持续利用评价及土壤侵蚀、土地沙化和土地次生盐渍化等监测。对土地环境的监测除实地进行定位观

测外，还可用不同时期的同一幅影像进行影像迭加、对比，来准确地看出土地资源的变化情况，耕地地面温度、土壤水分的旱涝状况等环境条件以及农作物的生长状况都可通过近红外和热红外接收的遥感影像探测到。

2 . 6 海洋生态环境监测

利用“3S ”技术可以获得海面悬浮泥沙、浮游生物、可溶性有机物、海面油膜和其它污染物等信息，监测海洋生物体污染、石油污染、洋面温度等。RS在海洋资源的开发与利用、海洋环境污染监测、海岸带和海岛调查等方面也已取得了成功的应用。

2 . 7 区域生态环境监测

“3S”技术可以广泛地应用于区域生态环境质量监测与评价。在区域环境质量现状评价工作中，可将地理信息与大气、土壤、水、噪声等环境要素的监测数据结合在一起，利用GIS软件的空间分析模块，对整个区域的环境质量现状进行客观、全面的评价，以反映出区域中受污染的程度以及空间分布情况。如：利用“3S”技术对青海湖环湖重点区域生态环境的遥感本底监测，制作出生态环境分类图，建立了生态环境数据库；通过对鄱阳湖区围湖造田、洪涝、湖盆泥沙淤积、水质污染、血吸虫病疫区等监测，完成了湖区特大洪涝灾害动态监测、圩堤分布及防洪能力评价、湿地生态及生物多样性分布、湖体水质评价等；长三角、珠三角等地区

也利用“3S”技术在开展城市生态、湿地或湖泊生态、农业生态等监

测。

3 “3S”技术在森林生态环境监测中的应用展望

森林生态系统是由植物、动物、微生物等组成的结构复杂、功能稳定、生物量巨大的生态系统，探讨森林生态环境的动态变化、功能变迁，需要整个生态系统在不同空间、时间上的变化资料。随着我国经济发展及社会环境意识的增强，传统的森林资源监测体系已不能适应社会经济可持续发展的需要，利用“3S”技术建立森林资源监测体系可以动态监测森林资源的空间分布，不仅可对国家及大区域的森林资源宏观监测，也可对局部微观区域的森林资源变化进行监测；在监测内容上，不仅对森林资源数量进行监测，还能加强对生态环境信息的动态监测；在数据更新方面，利用“3S”技术的实时或准实时功能，能更好地完成监测体系的数据更新。通过“3S”技术在林业重点工程、生态网络建设及生态环境监测中的进一步应用，可为构建全面“数字林业”打下良好基础，更有利于建立现代的国家森林资源监测体系，是我国林业新技术革命的突破口。

3.1 森林生态网络体系工程监测与评价

我国林业生态建设正在进一步加快，“3S ”技术可为由点、线、面组成的森林生态网络体系工程的总体布局、跟踪监测以及环

境效益等方面提供高精度、全方位的图像化、数据化、自动化信息服务，为各级决策机构进行林业生态环境建设的总体规划和制定分阶段实施方案提供重要科学依据。利用“3S”技术还可以实施对天然林资源保护、退耕还林、京津风沙源治理等林业重点工程的监测，及时了解工程建设动态，并对工程效益及时作出评价。3. 2 湿地生态环境监测与评价

人们目前对湿地生态系统特点和环境效应的认识还不够深入，利用“3S”技术加强湿地的动态变化监测和评价，及时分析湿地损失原因、生物多样性变化、湿地开发利用和自然资源保护、湿地生态系统及湿地在全球变化中的作用和湿地的环境净化功能等，可为制定保护与利用湿地资源规划提供科学依据。

3 . 3 防灾减灾监测与预警

“3S ”技术已在森林防火、森林病虫害监测方面广泛应用，随着“3S ”集成技术的进一步发展，这种应用将更加成熟。在防灾减灾体系建设中，可利用“3S ”技术建立完善的森林火灾预警和扑火指挥系统、森林有害生物预警和管理系统，以及生态防灾减灾应急系统，提高预防和扑救森林火灾的综合能力，防止外来有害生物的传入和扩散；建立野生动物疫病监测系统，防止野生动物疾病传播。

3 .

4 生物多样性监测与评价

森林生态系统组成、结构及主要生态过程等可通过样地法进行监测，利用“3S ”技术可在永久样地的设立中发挥重要作用，GPS 可配合雷射测量仪，进行样地的设置及立木调查，GIS 可快速提供相关资料以供分层取样使用；利用RS和GIS 等技术可对一定区域内不同生态系统类型的面积及其分布格局进行监测；利用“3S ”技术可绘制区域生态系统类型图，定期复查并用电脑模拟与预测未来变动趋势，并可用于完善生物多样性数据库等。利用RS 和GIS 等可对一定区域内不同森林生态系统类型的面积及其分布格局进行监测。利用GIS 技术还可建立动植物分布预测模型等。

3 . 5 森林水文监测与评价

利用GIS 可描述降雨在下垫面上的空间分布情况，研制预测功能强的流域水文模型；RS 技术、雷达技术、示踪剂技术等新的水文实验技术也将得到广泛应用，并为人们实现以水文要素的面观测值代替点观测值、以动态观测值代替静态观测值的理想提供可能。

(二)、GPRS技术

0、引言

环境监测点通常位置分散、地理条件复杂且无人值守，因此人工抄取各监测点的数据很不方便、执行效率低，有线方式收集各监测点的数据投入大、布线麻烦且传输距离有限，因此需要一种适宜环境监测特点的数据传输方式来解决监测点数据的收集问题。针对国内环境监测网络建设不足的情况，设计了一种符合我国环境监测需求，适应我国现有实际条件的环境监测网络系统，主要从两个方面进行了环境监测网络设计：(1)环境监测区域内的网络设计，区域内的监测中心计算机一般都有Internet网络条件，各监测点的嵌入式监测仪器通过GPRS网络无线接人Internet网络与中心计算机进行数据传输；(2)各环境监测区域之间的网络设计，由于各监测区域的中心计算机都已接入Internet网络，因此只需提供一种Internet网内的信息交互手段即可，本系统选择了B／S结构的数据服务方式，Internet网络上的计算机都可以通过IE浏览器访问各监测区域中心计算机上的环境数据信息。

1、GPRS网络体系结构

GPRS是在现有的GSM网络基础上叠加了一个新的网络，同时在网络上增加一些硬件设备和软件升级，形成了一个新的网络逻辑实体，提供端到端且广域的无线IP链接。

GPRS采

用分组交换技术，每个用户可同时占用多个无线信道，同一无线信道又可以由多个用户共享，资源被有效地利用。GPRS网络体系结构如图1所示，在现有GSM网络中增加GGSN

(Gate GPRS Supporting Node，GPRS网关支持节点)和SG —SN(Serving GPRS Support Node，GPRS服务支持节点)使得用户能够在端到端分组方式下发送和接收数据，同时兼容电路型数据和分组交换数据，属于2．5G移动通讯系统。GGSN通过基于IP协议的GPRS骨干网连接到SGSN，是连接GSM网络和外部分组交换网(如因特网和局域网)的网关。GGsN主要是起网关作用，也有将GGSN称为GPRS路由器。GGSN可以把GSM网中的GPRS 分组数据包进行协议转换，从而可以把这些分组数据包传送到远端的TCP／IP或X．25网络。SGSN和GGSN利用GPRS隧道协议(GTP)对IP或X．25分组进行封装，实现二者之间的数据传输。采用信息

融合技术。根据已得参数进行交通状态判别，并分析预测下一时段路段的交通流量和行程时间等。

2、系统结构

系统从结构上分为环境数据采集模块、GPRS通讯模块及上位机数据中心3个部分。系统采用了分布式体系结构，在整个系统中不存在一个所谓的中心处理系统，而是由许多分布在各个地方的环境监测系统组成，它们处于相对平等和独立的地位；同时，各个环境监测系统之间又是有联系的，它们通过Internet网络相连，能够进行信息的交互。系统可以分为：下位机系统部分和上位机系统部分。系统的上位机系统又可以分为数据中转服务器、数据库服务器和Web服务器。中转服务器负责与环境监测仪器的数据交互；数据库服务器负责存取和管理各系统数据和环境数据；Web服务器负责与外界的数据交互。上位机系统采用性能较好的PC机来实现，数据中转服务器、数据库服务器和web服务器可以分别在不同的PC上实现，也可以在同一

物联网智能环境监测系统

《传感器与物联网技 术》 综合报告 题目：智能环境与物联网技术 专业： 学号： 姓名： 提交日期：二О一六年六月 摘要

环境与所有人的日常生活都息息相关，而物联网技术也随着计算机技术，信息技术，以及智能技术的发展越来越多的开始被应用到我们的日常生活中来。本文主要针对物联网技术应用到环境监测中的相关问题进行了分析与探讨。 智能环境利用各种传感器技术，移动计算，信息融合等技术对空气环境，海洋环境,河,湖水质，生态环境，城市环境质量进行全面有效地监控，通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析，建立全国性的污染源信息综合管理系统，为采取环境治理措施和污染预警提供更客观，有效的依据。 关键字：智能环境物联网技术传感器

目录 1引言 (4) 1.1 物联网简介 (4) 1.2智能环境研究的目的和背景 (4) 2需求分析 (4) 2.1智能环境功能需求分析 (5) 2.2各子系统需求分析 (5) 2.2.1大气污染监测子系统需求分析 (5) 2.2.2海洋污染监测子需求分析 (5) 2.2.3水质监测子系统需求分析 (5) 2.2.4生态环境检测子系统需求分析 (5) 2.2.5城市环境检测子系统需求分析 (5) 2.3其他非功能需求分析 (6) 2.3.1可靠性需求 (6) 2.3.2开放性需求 (6) 2.3.3可扩展性需求 (6) 2.3.4安全性需求 (6) 2.3.5应用环境需求 (6) 3详细设计 (6) 3.1各环境监测子系统解决方案 (6) 3.2智能环境监测系统结构图 (5) 3.2.1各子系统环境监测拓扑结构图 (6) 4结论 (12) 参考文献 (13)

基于物联网的生态环境监测

1 、生态环境监测的定义 对于生态环境监测，许多人有不同的理解。全球环境监测系统将其定义为是一种综合技术，可相对便宜地收集大范围内生命支持系统能力的数据。前苏联学者曾提出，生态监测是生物圈的综合监测。美国环保局把生态监测定义为自然生态系统的变化及其原因的监测。国内有学者提出“生态监测就是运用可比的方法，在时间和空间上对特定区域范围内生态系统或生态系统组合体的类型、结构和功能及其组合要素等进行系统地测定和观察的过程，监测的结果则用于评价和预测人类活动对生态系统的影响，为合理利用资源、改善生态环境和自然保护提供决策依据”，这一定义从方法原理、目的、手段、意义等方面作了较全面的阐述。 2 、生态监测的对象 生态环境监测已不再是单纯的对环境质量的现状调查，它是以监测生态系统条变化对环境压力的反映及趋势，侧重于宏观的、大区域的生态破坏问题。生态监测的对象包括农田、森林、草原、荒漠、湿地、湖泊、海洋、气象、物候、动植物等，每一类型的生态系统都具有多样性，不仅包括了环境要素变化的指标和生物资源变化的指标，同时还要包括人类活动变化的指标。另外根据《生态环境状况评价技术规范》的生态环境质量指标：生物丰度指数、植被覆盖指数、水网密度指数、土地退化指数和环境质量指数，提出了生态监测的因子。 3 生态监测的类型

根据生态监测2个基本的空间尺度，可将其划分为宏观生态监测和微观生态监测两大类。 (1)宏观生态监测。是在大区域范围内对各类生态系统的组合方式、镶嵌特征、动态变化和空间分布格局及其在人类活动影响下的变化等进行监测。主要利用遥感技术、地理信息系统和生态制图技术等进行监测。 (2)微观生态监测。其监测对象的地域等级最大可包括由几个生态系统组成的景观生态区，最小也应代表单一的生态类型。它是对某一特定生态系统或生态系统集合体的结构和功能特征及其在人类活动影响下的变化进行监测。 宏观生态监测起主导作用，且以微观生态监测为基础，二者既相互独立，又相辅相成。 4 、生态监测的特点 生态监测是一个综合性的工作，牵涉到多学科的交叉，它包含了农、林、牧、副、渔、工等各个生产领域。又是一个长期性的复杂性的工作，因为生态系统的发展是十分缓慢的复杂变化过程，受污染物质的排放、资源的开发利用，还有自然因素等的影响，长期监测才能揭示其变化规律。其还具有分散性，生态监测站点的选取往往相隔较远，监测网的分散性很大。同时由于生态过程的缓慢性，生态监测的时间跨度也很大，所以通常采取周期性的间断监测。 生态监测系统性强。生态监测本身是对系统状态的总体变化

基于物联网的环境监测实现研究

基于物联网的环境监测实现研究

摘要 近年来物联网（TheInternetofthings）的概念和技术逐渐成为研究的热点，被认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。物联网是通信网络的延伸，它能够使我们的社会更加自动化，降低生产成本提高生产效率，借助通信网络随时获取远端的信息。而作为物联网技术基础的无线传感器网络是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。本文研究了物联网技术在环境监测系统的应用，尤其是在严酷环境中对环境参数的检测和采集，对无线传感器网络的几种关键技术，如节点供电、自组织路由，以及和互联网的连接等进行了研究，给出了具体解决方案、硬件和软件路由设计等。 关键词：物联网、无线传感网、环境监测、ZigBee、TinyOs 目录 1 前言......................................................................................... 错误!未指定书签。2物联网与无线传感网............................................................. 错误!未指定书签。 1.1.环境监测典型应用................................................... 错误!未指定书签。 3 物联网环境监测系统设计..................................................... 错误!未指定书签。 3.1无线采集节点设计.................................................................. 错误!未指定书签。 3.1.1节点结构及功能设计........................................................... 错误!未指定书签。 3.1.2硬件设计............................................................................... 错误!未指定书签。 3.2节点路由协议实现................................................................. 错误!未指定书签。 3.3 无线网关设计 .............................................................. 错误!未指定书签。 3.3.1网关与上位机通讯协议....................................................... 错误!未指定书签。 3.3.2 网关路由协议实现............................................ 错误!未指定书签。 3.4上位机通信与数据分析处理.................................................. 错误!未指定书签。 3.4.1上位机通信软件结构........................................................... 错误!未指定书签。 4 结束语..................................................................................... 错误!未指定书签。1前言 近年来物联网的概念和技术被广泛关注，普遍认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。美国研

基于物联网的环境监测系统设计

163 电子技术 1　引言 近几年来，我国不断投入大量的人力、物力和财力，加强环境保护的信息化建设，在环境监测监控系统、环境应急系统等硬件等软硬件建设方面做出了大量的探索和努力。现阶段我国的环境监测监控领域的发展并没有太大突破，尤其是环境监测监控系统的体系结构以及环境监控中的硬件设备等等，在当今物联网技术大发展的趋势下，随着环境监测监控新途径、新方法和新技术的发展，环境监测监控系统建设已经成为下一步环境监控的重要手段，把符合“物物相连”等要求的数据采集终端设备纳入环境监测监控物联网系统。数据采集终端设备之间通过相互协作，完成相关的环境监测业务。现有技术中存在多种类型环境要素接入时系统要求高、传输方式单一、数据采集可靠性低的问题。 2　系统介绍 基于物联网的环境监测系统设计 万　军1 ,张新婷2 （1.科盛环保科技股份有限公司,南京 211500;2.河海大学设计研究院有限公司,南京 210098） 摘　要：本文介绍了一种环境监测物联网系统，包括环境监测服务器、环境监测服务平台、物联网、环保数采仪、采集终端，解决了多种类型环境要素接入时系统要求高、传输方式单一、数据采集可靠性低的问题，具有多种类型环境要素可同时接入环境监测物联网系统、数据可靠、有利于判断数据的正确性、便于用户使用和升级、传输方式多样、适用于不同环境监测场合。关键词：物联网；环境监测；系统 DOI:10.16640/https://www.docsj.com/doc/419658342.html,ki.37-1222/t.2017.12.147 图1　是环境监测物联网系统结构图 如图1所示，环境监测物联网系统包括环境监测服务器、环境监测服务平台、物联网、环保数采仪、采集终端，采集终端用于采集废气污染物的数据、采集废水污染物的数据、设备运行数据、室温数据、室内湿度数据以及自身的工作状态并上传至环保数采仪，环保数采仪用于将接收的环保数据汇总后上传至经物联网上传至环境监测服务平台，环境监测服务平台将接收的环保数据保存至环境监测服务器，用户经环境监测服务平台监测环保数据并发出控制监控指令至采集终端，环境监测服务器用于向用户提供环保数据。 环境监测物联网系统，包括环境监测服务器、环境监测服务平台、物联网、环保数采仪、采集终端；采集终端用于采集废气污染物的数据、采集废水污染物的数据、采集锅炉负荷数据、室温数据、室内湿度数据以及自身的工作状态并上传至环保数采仪；环保数采仪用于将接收的环保数据汇总后上传至经物联网上传至环境监测服务平台；环境监测服务平台将接收的环保数据保存至环境监测服务器，用户经环境监测服务平台监测环保数据并发出控制监控指令至采集终端；环境监测服务器用于向用户提供环保数据。控制指令包括废气污染物控制指令、废水污染物控制指令、设备运行控制指令、室温控制指令、室内湿度 控制指令。环境监测物联网系统还包括网关，网关用于目的地址解析。 由于采用包括环境监测服务器、环境监测服务平台、物联网、环保数采仪、采集终端，采集终端用于采集废气污染物的数据、采集废水污染物的数据、采集锅炉负荷数据、室温数据、室内湿度数据以及自身的工作状态并上传至环保数采仪，环保数采仪用于将接收的环保数据汇总后经物联网上传至环境监测服务平台，环境监测服务平台将接收的环保数据保存至环境监测服务器，用户经环境监测服务平台监测环保数据并发出控制监控指令至采集终端，环境监测服务器用于向用户提供环保数据，网络拓扑结构合理，数据准确性高，便于用户使用和升级。 由于物联网用于采集终端和环境监测服务平台的数据传输，使得多种类型环境要素可同时接入环境监测物联网系统，由于物联网利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络，物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。 3　小结 （1）采用物联网用于采集终端和环境监测服务平台的数据传输，使得多种类型环境要素可同时接入环境监测物联网系统。 （2）由于采用了废气连续在线监测仪、锅炉运行负荷采集装置、废水在线监测仪、温度传感器、湿度传感器等多种采集终端接入的技术手段，多种环保数据的采集为环境监测服务平台的数据分析提供了更可靠的依据。 （3）上传采集终端自身的工作状态包括废气连续监测仪自身的工作状态和废水在线监测仪自身的工作状态，使得用户能及时发现设备存在的问题，有利于判断数据的正确性以及系统的维护。 （4）采用包括环境监测服务器、环境监测服务平台、物联网、环保数采仪、采集终端，采集终端用于采集废气污染物的数据、采集废水污染物的数据、采集锅炉负荷数据、室温数据、室内湿度数据以及自身的工作状态并上传至环保数采仪，环保数采仪用于将接收的环保数据汇总后上传至经物联网上传至环境监测服务平台，环境监测服务平台将接收的环保数据保存至环境监测服务器，用户经环境监测服务平台监测环保数据并发出控制监控指令至采集终端，环境监测服务器用于向用户提供环保数据，网络拓扑结构合理，数据准确性高，便于用户使用和升级。 （5）采用环保数采仪的技术手段，由于环保数采仪允许多种协议输入，统一格式输出，解决了传输方式单一的难题。从整体上说，本系统布局合理，连接简单，适用于不同环境监测场合。 作者简介：万军（1982-）,男,江苏南京人,本科,中级,研究方向:电气自动化。

机场,楼宇,工业园区环境监测物联网系统

lora环境监测物联网系统 解 决 方 案

一、系统背景 人们越来越重视环境问题，为此创羿兴晟研发了多款lora产品，例lora控制终端CY-LRB-102、lora检测终端CY-LRB-101、lora控制终端CY-LRW-102、lora检测终端CY-LRW-101等产品型号，还有多款产品正在研发中，通过lora窄带物联网技术实现对场所内环境，包括pm2.5、CO2含量、光照、粉尘颗粒物浓度、环境温度气压等的监测，打造lora环境监测物联网系统，通过对环境的监测实现对环境状态的提前预警，实现从被动承受到主动防御的转变。 一台lora控制终端可连接16-32个环境传感器。Lora远距离通信，大大减少了中继的成本。本系统可应用于机场、车站、工业园区、居民区、学校等各种需要监测实时环境状态的场景，实现对环境的实时监控和提前预警。 二、系统组成及总体设计 lora环境监测物联网系统由各种环境传感器、lora控制终端CY-LRB-102、lora检测终端CY-LRB-101、DDC设备及云数据管理平台等几个部分组成。 系统总体网络拓扑结构如图1所示，主要包括环境数据管理中心、lora控制终端CY-LRB-102、lora监测终端CY-LRB-101以及DDC 设备，该系统lora控制终端CY-LRB-102与各类传感器以有线一对多方式相连，采集传感器的模拟量数据；lora控制终端CY-LRB-102与lora监测终端CY-LRB-101采用lora无线一对一的通信方式，传输传

感器的模拟量数据；lora监测终端CY-LRB-101与DDC设备以有线多对一方式相连，将环境信息发送给DDC设备，并将数据上传到环境数据管理中心。 lora控制终端CY-LRB-102向下与传感器根据modbus通信规约通过RS485方式连接，向上借助lora网络的超长距离无线通信能力与lora监测终端CY-LRB-101通信；lora监测终端CY-LRB-101向上与DDC设备根据baet通信规约通过RS485方式连接，将采集的环境数据通过DDC设备传回环境数据管理中心。lora控制终端CY-LRB-102与lora监测终端CY-LRB-101内都有modbus/baet通信规约机制，可根据需要转换通信机制。若遇障碍物严重遮挡，导致lora控制终端CY-LRB-102与lora监测终端CY-LRB-101不能正常通信时，可增加中继节点以使采集的数据传输至Lora监测终端CY-LRB-101。 环境数据管理中心通过对采集数据的分析处理，智能分析每个接入传感器的状态，并转换成有价值的信息，供授权用户访问使用。由此可见，该系统可实现上电即用、网络简单、数据上传、数据下发、抗干扰等功能，实现环境数据的采集与管理。该系统不仅为环境数据管理中心提供查询和管理的便捷，还能提供智能决策，帮助管理中心提高服务水平。

基于物联网的智能化环境监测系统研究平台.doc

基于物联网的智能化环境监测系统研究平台 摘要：本文通过对重点污染源排放状态的自动监控，及时、准确、全面地反映环境质量现状及趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划、环境评价提供客观的科学依据，采用了计算机、通讯和自动化领域最新的产品和技术，从而构建新一代的污染源在线自动监测（监控）系统。 关键词：物联网；环境；检测（监控）；平台 哥本哈根气候峰会在2009年12月举行，许多国家希望达成一份具有约束力的二氧化碳减排协议。与此同时，各国都陆续将物联网的建设上升到国家战略的层面，旨在通过物联网的应用实现节能减排，成就低碳经济。物联网作为低碳经济革命的技术创新之一，是要在能源流的整个过程中提高能源生产率和降低二氧化碳的排放。低碳经济社会的特点是要建立能源互联网，使得不同形式、不同时空的能源可以得到聪明的使用。这既可以大幅度地减少能源消耗和二氧化碳排放，同时又可以大幅度地提高人们的生活质量和便利性。 1 系统总体设计 1.1 异构自组织无线传感器网络 拟采用三层架构：底层节点包括信息采集设备等；中间层由车载设备节点或多跳转发设备构成；上层由位置固定的网关节点组成。 1.2 平面型环境监测气体传感器 气体传感器：一是提高灵敏度和工作性能，降低功耗和成本，缩小尺

寸，简化电路，与应用整机相结合，这也是气体传感器一直追求的目标。二是增强可靠性，实现元件和应用电路集成化，多功能化，发展MEMS技术，发展现场适用的变送器和智能型传感器。 1.3 环境与气象监测信息处理中心及通讯终端 监控中心采用标准的B/S系统架构，同时采用通用的软、硬件产品，并规范数据存储格式，使系统具有兼容性强、规模易扩展的特性。定制移动终端采用CPU+DSP核的硬件架构，可以实现高速的数据处理能力。丰富的外部接口和高亮度大屏幕，坚实的外壳能很好满足特殊要求。终端采用VISION公司的VISION225+TI公司的OMAP5910构成的硬件平台。 2 系统技术难点分析 基于物联网的智能化环境监测系统主要研究的内容是异构自组织无线传感器网络与平面型环境监测气体传感器。 2.1 异构自组织无线传感器网络系统架构 信息采集节点：由传感模块和数据处理传输模块组成，能够自组织成无线网络的节点。传输距离50-100米，功耗休眠期10mW，工作时间100mW，传输距离可扩展为500米，接口包括模拟4-20MA和RS485接口。车载节点和多跳转发节点：是具有较强数据收集能力的中心节点，把传感节点汇集来的数据进行接收和处理，传输距离500-1000米，功耗随传输距离变化。网关节点：把车载节点和多跳转发节点通过Internet转发给中央控制系统，具有无线接入网络和宽带接入网络功能。终端设备：是由能够上网的PC、PDA或智能手机构成，实现远程浏览。中央控制管理：通过节点收集的各类信息最终汇总到中央控制系统，自主设计开发的中央控制系统

HJKJ2014060015 基于物联网的水环境监测及分析系统

基于物联网的水环境监测及分析系统 梁艳，俞旭东，谢凯 （南京南瑞集团公司，江苏南京211106） [摘要]:基于物联网的水环境监测及分析系统集传感器、测控、通信、计算机应用、地理信息系统等技术为一体，实现了“测得准、传得快、说得清、管得好”的总体目标，可为水环境管理、水功能区管理、污染物减排和总量控制提供科学依据。系统可方便接入其他业务系统，实现资源共享，提高环保部门环境监察、管理能力，增强应对突发性污染事故快速反应能力，满足环境监测和环境管理的业务需求。 关键词：物联网；水环境监测；水环境分析 0引言 随着环保产业的发展及物联网概念的兴起，将物联网与环境监测融合已成为环境监测与管理新的发展趋势[1]。环境参数、设备状态、视频监控等信息通过具有定位功能的传感器、智能监测分析仪器等感知设备进行采集后，经由网络设备和通道实时传输至信息平台进行存储和分析，实现环境管理部门对水环境信息的实时监控，同时实现其对监测站点测控、数据传输装置及排污口闸门等设备进行远程控制和工况监测，增加系统运行的稳定性和可靠性，有效防止和应对突发性环境污染事故的发生。物联网技术在环境监测中的应用使得环境监测与管理更加便利和准确[2-3]。 传统的水环境监测以实验室监测为主，还包括便携式仪器现场人工取样检测和固定监测站点连续取样监测[4]，各方式分别具有其优缺点。如实验室监测响应时间长，检测频次有限，但监测参数全面且分析结果精确；自动在线监测投资运行成本高，但监测及时，预警能力强等。物联网将3种监测手段结合起来，充分利用传感器技术、射频技术、无线通信技术等，快速有效获取大范围（甚至是整个水域）水质信息并对这些信息进行综合挖掘利用，作出整体有效的评价[5-6]。水质信息的快速准确获取以及数据的高效利用是水环境监测中物联网技术运用的关键。 水环境监测及分析系统在物联网先进感知技术的基础上，充分利用网络技术、数据库技术、GIS技术、Web发布技术，以智能传感器为基础，结合自由组网传输方式将采集数据传输至环境业务数据中心。系统对业务应用进行扩展，其业务应用模块依据水质规范，对监测项目各种动态数据进行综合性地分析和评价，实现有效的监控预警；并且根据内置的各种水质模型，为污染物总量控制、水功能区环境治理提供科学依据及技术支持，提高环境管理部门监察监管能力，增强其应对突发性污染事故快速反应能力，实现环境监测管理“测得准、传得快、说得清和管得好”的总体目标。

根据物联网的环境监测实现研究

-` 基于物联网的环境监测实现研究 戴礼森

摘要 近年来物联网（The Internet of things）的概念和技术逐渐成为研究的热点，被认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。物联网是通信网络的延伸，它能够使我们的社会更加自动化，降低生产成本提高生产效率，借助通信网络随时获取远端的信息。而作为物联网技术基础的无线传感器网络是当前国际上备受关注的、涉及多学科高度交叉、知识高度集成的前沿热点研究领域。本文研究了物联网技术在环境监测系统的应用，尤其是在严酷环境中对环境参数的检测和采集，对无线传感器网络的几种关键技术，如节点供电、自组织路由，以及和互联网的连接等进行了研究，给出了具体解决方案、硬件和软件路由设计等。 关键词：物联网、无线传感网、环境监测、ZigBee、TinyOs

目录 1 前言 (3) 2物联网与无线传感网 (5) 1.1.环境监测典型应用 (5) 3 物联网环境监测系统设计 (7) 3.1无线采集节点设计 (7) 3.1.1节点结构及功能设计 (7) 3.1.2 硬件设计 (10) 3.2 节点路由协议实现 (12) 3.3 无线网关设计 (16) 3.3.1网关与上位机通讯协议 (17) 3.3.2 网关路由协议实现 (21) 3.4 上位机通信与数据分析处理 (23) 3.4.1 上位机通信软件结构 (23) 4 结束语 (27) 1前言 近年来物联网的概念和技术被广泛关注，普遍认为它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业发展又一次浪潮，开发应用前景巨大。美国研究机构Forrester预测，物联网所带来的产业价值要比互联网大30倍，将形成下一个万亿元级别的通信业务。 所谓物联网是指通过信息传感设备，按约定的协议实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络，其主要特征是通过射频识别、传感器等方式获取物理世界的各种信息，结合互联网、移动通信网等网络进行信息的传送与交互，采用智

物联网智能环境监测系统

物联网智能环境监测系 统 Document number：BGCG-0857-BTDO-0089-2022

《传感器与物联网技 术》 综合报告 题目：智能环境与物联网技术 专业： 学号： 姓名： 提交日期：二О一六年六月 摘要 环境与所有人的日常生活都息息相关，而物联网技术也随着计算机技术，信息技术，以及智能技术的发展越来越多的开始被应用到我们的日常生

活中来。本文主要针对物联网技术应用到环境监测中的相关问题进行了分析与探讨。 智能环境利用各种传感器技术，移动计算，信息融合等技术对空气环境，海洋环境,河,湖水质，生态环境，城市环境质量进行全面有效地监控，通过构建全国各地环境质量的检测实现对全国范围内的环境进行实时在线监控和综合分析，建立全国性的污染源信息综合管理系统，为采取环境治理措施和污染预警提供更客观，有效的依据。 关键字：智能环境物联网技术传感器

目录 1引言 (4) 物联网简介 (4) 智能环境研究的目的和背景 (4) 2需求分析 (4) 智能环境功能需求分析 (5) 各子系统需求分析 (5) 大气污染监测子系统需求分析 (5) 海洋污染监测子需求分析 (5) 水质监测子系统需求分析 (5) 生态环境检测子系统需求分析 (5) 城市环境检测子系统需求分析 (5) 其他非功能需求分析 (6) 可靠性需求 (6) 开放性需求 (6) 可扩展性需求 (6) 安全性需求 (6) 应用环境需求 (6)

3详细设计 (6) 各环境监测子系统解决方案 (6) 智能环境监测系统结构图 (5) 各子系统环境监测拓扑结构图 (6) 4结论 (12) 参考文献 (13) 1引言 物联网简介 物联网是一种新兴技术，其核心内容是将各种信息传感设备和互联网结合起来而形成的一个巨大的网络，实现信息的高速获取和交换，是人类的生产和生活具有更高的智能化。物联网作为一种新理念，却非凭空产生，而是随着传感器技术，无线网络技术，人工智能技术和数据融合技术的发展而出现的。目前的传感器已经能够实现对温度，湿度，声音，光线，辐射等多种环境信号的采集；物联网技术领域也出现了一种Wifi，CDMA以及Adhoc等高速网络接入和容错组网的方式，使得高速数据传输成为可能；人工智能技术经过多年的发展，目前已经能够实现一定程度的自动控制；高性能计算技术的出现也使得海量数据处理和融合不再成为控

基于物联网的远程环境监测技术探究

基于物联网的远程环境监测技术探究 在经济快速发展的背景之下，生态环境问题日益激烈，已经影响到人们的日常生产生活。例如水系污染、饮水安全以及土壤污染严重等问题，都对后续可持续发展目标的实现造成诸 多阻碍。因此，针对基于物联网的远程环境监测系统进行构件是社会发展客观要求，是进一 步推动环境监测现代化水平的重要前提。也可改善我国环境监测信息化建设不足的问题，逐 步实现生态文明建设的目标。改善人们现有生活环境与生活质量。 一、环境监测与物联网的相关概念 环境监测的概念是贯穿在环境质量整个监测的过程中的,以前的环境检测对象都是相对单一的,但是随着环境问题的严重化趋势越来越明显,环境监测的范围必须要扩大发展方向,要加 上对于环境质量与环境污染的监测。其中环境监测的主要流程包括现场调查、样品收集与处理、样品保存、数据处理与综合评价。数据分析后必须以报告的形式进行数据的综合评价,这 样的形式也为今后的环境监测工作提供必要的依据。物联网简单来说就是通过先进技术将待 识别物体与互联网技术相融合,可以做到对这些事物的识别、定位、追踪、监控和管理。物联网，顾名思义就是物物相连。 二、环境监测中物联网的作用 1.物联网技术与空气质量监测 近年来人们越来越关系空气质量，"灰霾天气"中PM2.5、有害气体含量等成了大众所关 心的话题。传统的监测是监测人员直接观察并记录，从数据入手分析各污染物的含量是否满 足国家标准。这种方式往往耗费许多的人力和物力资源，缺乏动态性。由此本文提出基于物 联网的空气远程式的监测系统，系统原理是利用物联网的相关技术实现对空气情况实现实时 监测、传输和处理等。物联网技术对空气的质量有一个实时全面的监测，根据反馈回来的数 据对空气污染成分分析及对污染来源进行追溯，确保预防工作和消除污染措施的落实，因此 物联网技术在空气质量的监测和溯源应用中的作用十分重大。 2.物联网技术在水污染监测中的应用 在环境监测中，水污染监测占据重要位置，是其不可缺少的一部分内容。水质监测概念 设计到相当大的范围。水温、溶解氧以及电导率等是传统水质自动监测站在开展工作时间测 的主要对象，同时不能忽略浊度以及氧化还原电位等指标的重要性。生活水以及水污染是我 国开展水质监测与检测工作的两个重要内容。在检测过程中，传统的检测方式需要在每段时 间内通过反复取水的方式了解水质，这种方法存在一定的弊端。为在真正意义上实现对上述 现象的改善。利用物联网技术构建科学的水质自动监测系统，是满足实时、连续、准确监测 水域的重要前提，也可以有效掌握水域的变化状况。检测所得的数据会直接与调度中心来回 传输，通过自动储存与取出的方式判断目标水域。如果有问题出现，系统会第一时间报警， 在便捷性方面占据绝对优势。 三、基于物联网的远程环境监测技术的系统设计 1.架构设计 物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。其自下而上可以分为以下 几个层次： （1）感知层目的是全面感知 利用传感器技术等感知、捕获采集物体的各种信息；

基于物联网的远程环境监测技术探究

基于物联网的远程环境监测技术探究 发表时间：2019-04-04T15:06:21.573Z 来源：《中国西部科技》2019年第3期作者：王斌[导读] 物联网技术可以说是顺应时代发展潮流的一种产物，在各个领域中，物联网技术的应用范围不断拓宽，环境监测工作也已经逐步实现与物联网技术的充分融合。在构建环境监测系统时，利用物联网技术可满足方位全面、层次多元这一需求，利用相应的技术科学检测各项环境参数。改善环境污染检测随机性较强的问题，这不仅可实现对环境监测难度的有效降低，同时也可提升监测质量，将更为全面的技 术提供给环境监测工作。 大庆市环境监测中心站 在经济快速发展的背景之下，生态环境问题日益激烈，已经影响到人们的日常生产生活。例如水系污染、饮水安全以及土壤污染严重等问题，都对后续可持续发展目标的实现造成诸多阻碍。因此，针对基于物联网的远程环境监测系统进行构件是社会发展客观要求，是进一步推动环境监测现代化水平的重要前提。也可改善我国环境监测信息化建设不足的问题，逐步实现生态文明建设的目标。改善人们现有生活环境与生活质量。 一、环境监测与物联网的相关概念 环境监测的概念是贯穿在环境质量整个监测的过程中的,以前的环境检测对象都是相对单一的,但是随着环境问题的严重化趋势越来越明显,环境监测的范围必须要扩大发展方向,要加上对于环境质量与环境污染的监测。其中环境监测的主要流程包括现场调查、样品收集与处理、样品保存、数据处理与综合评价。数据分析后必须以报告的形式进行数据的综合评价,这样的形式也为今后的环境监测工作提供必要的依据。物联网简单来说就是通过先进技术将待识别物体与互联网技术相融合,可以做到对这些事物的识别、定位、追踪、监控和管理。物联网，顾名思义就是物物相连。 二、环境监测中物联网的作用 1.物联网技术与空气质量监测 近年来人们越来越关系空气质量，"灰霾天气"中PM2.5、有害气体含量等成了大众所关心的话题。传统的监测是监测人员直接观察并记录，从数据入手分析各污染物的含量是否满足国家标准。这种方式往往耗费许多的人力和物力资源，缺乏动态性。由此本文提出基于物联网的空气远程式的监测系统，系统原理是利用物联网的相关技术实现对空气情况实现实时监测、传输和处理等。物联网技术对空气的质量有一个实时全面的监测，根据反馈回来的数据对空气污染成分分析及对污染来源进行追溯，确保预防工作和消除污染措施的落实，因此物联网技术在空气质量的监测和溯源应用中的作用十分重大。 2.物联网技术在水污染监测中的应用 在环境监测中，水污染监测占据重要位置，是其不可缺少的一部分内容。水质监测概念设计到相当大的范围。水温、溶解氧以及电导率等是传统水质自动监测站在开展工作时间测的主要对象，同时不能忽略浊度以及氧化还原电位等指标的重要性。生活水以及水污染是我国开展水质监测与检测工作的两个重要内容。在检测过程中，传统的检测方式需要在每段时间内通过反复取水的方式了解水质，这种方法存在一定的弊端。为在真正意义上实现对上述现象的改善。利用物联网技术构建科学的水质自动监测系统，是满足实时、连续、准确监测水域的重要前提，也可以有效掌握水域的变化状况。检测所得的数据会直接与调度中心来回传输，通过自动储存与取出的方式判断目标水域。如果有问题出现，系统会第一时间报警，在便捷性方面占据绝对优势。 三、基于物联网的远程环境监测技术的系统设计 1.架构设计 物联网的基本特征可概括为全面感知、可靠传送和智能处理。其自下而上可以分为以下几个层次：（1）感知层目的是全面感知 利用传感器技术等感知、捕获采集物体的各种信息； （2）网络层就是传输数据 通过各种互联网将得到的数据信息进行远距离的传输；应用层即智能处理：利用各式各样的智能数据处理技术，对下两层采集、传输上来的数据和信息进行分析及处理,使用具体的作业场景来实现信息的存储、数据的挖掘、应用的决策等。 2.具体系统组成设计 这个系统也很大程度的精简了工作的人员数量，积极响应国家的创新政策。基于物联网的环境远程监测系统可以更好的更加全面的对相关环境进行监测，并且与专业人员的合理配合可以更加透彻的了解相应的环境状况对于环境治理工作的开展有很大的积极作用。 （1）感知层 主要目的就是收集相关数据，根据具体的环境监测的对象我们应该先确定需要采集的信息，例如对大气空气质量的监测我们就需要监测各种气体的浓度和温度等参数。为了采集这些信息布置相应的传感器，传感器组成的网络应确保对监测区域有一个很好的覆盖。这些个传感器节点构成无线传感器网络再通过ZigBee技术等近距离无线传输技术来确保采集到的数据可以向上层传送。 （2）网络层 这部分是将上一步的数据等打包再传送到环境检测中心等终端，也就是说网络层是联通感知及应用层的一座必不可少的桥梁。网络层的工作方式为：先存储于现场数据库之中、再上传至位于公网云计算网络中的中间件服务器。中间件服务器接收现场服务器根节点上传的数据集，并存储于数据中心数据库，实现现场实测数据向公网中数据中心数据库的传输和迁移。在网络传输方面涉及到一系列的远距离网络技术譬如GPRS、3G、4G等，综合各方面的优势，通过对比选择一种适合系统且经济实惠的远距离网络传输技术来对下层采集到的数据进行有效并且安全的传送，数据全面、不重不漏的传送是一个需要解决的问题。 （3）应用层 对于该系统的应用层方面主要的目的就是利用远程监测平台完对环境监测的各种信息数据的接收、处理和显示等，这一部分是对下面两层的工作情况进行一个全面立体的展示，通过各种数据库以及组态软件对采集到的数据进行分析，然后有一个动态的曲线、趋势之类的展示，目的就是让环境监测的相关工作人员能够一目了然的看懂所监测的环境的具体信息，好做出一些相关的结论和分析。以上框架设计好之后就着手搭建相应的软硬件的平台来确保改远程环境监测功能的良好实现。

环境监测监控物联网系统

环境监测监控物联网系统 核心提示：环境监测监控物联网系统是一个新生产物，是在延续传统环境监测监控系统优势基础上，研发而成的，可以实现自动监控系统中安全可靠的数据采集、处理和传输。数据采集终端设备纳入物联网系统，并且它们直接可以互联互通、实现自主组局域网，相互协作完成特定的业务（比如河流上中下游数据的一致性检查和数据采集终端设备的故障诊断等等）。可应用于各种行业的自动监控，作为信息采集、处理和通信终端应用产品。 近几年来，我国不断投入了大量的人力、物力和财力，加强环境保护的信息化建设，在环境监测监控系统、环境应急系统等软硬件建设方面做出了大量的探索和努力。现阶段，我国的环境监测监控领域的发展并没有太大突破，尤其是环境监测监控系统的体系结构以及环境监测监控中的硬件设备等等。山东省的环保信息化工作在全国一直走在前列，相关部门不断探索环境监测监控的新途径、新方法和新技术。在当今物联网技术大发展的趋势下，我们探索出了环境监测监控物联网系统的解决方案。该方案中，把符合了"物物相连"等要求的数据采集终端设备纳入环境监测监控物联网系统。数据采集终端设备之间能够互相通信，相互协作，完成相关的环境监测业务。系统中的终端设备之间通过相互协作，进行河流的上中下游相关监测数据的一致性检查和数据采集终端设备的故障诊断。采用代码分发机制，通过各种类型数采终端的主节点向其余节点分发软件升级程序，在最快、最安全的前提下，完成一次网络系统的升级。该系统可应用于各种行业的自动监控，作为信息采集、处理和通信终端应用产品。产品应用范围广阔，可应用于环保、电力、热力、工矿、电信、市政、水务、燃气、交通等工业和公用事业中的各种类型自动监测站的数据采集与传输领域。为实现环境监测监控物联网系统的长足发展打下了坚实的基础。