物联网在环境保护工作中的应用及研究进展

引言

“物联网”(InternetofThings)是利用互联网将各种物与物的信息传感设备合起来而形成的一个巨大网络，可实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理。它是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业的第三次浪潮。环境保护是物联网技术应用的典型领域，物联网的应用将成为推动环境管理升级、培育和发展战略性新型环保产业的重要手段，对促进我国环保事业的发展具有重要而且深远的意义。

1物联网的发展

物联网的概念最早起源于比尔•盖茨1995年《未来之路》一书[2]；2005年《ITU互联网报告2005：物联网》报告指出，无所不在的“物联网”通信时代即将来临2008年3月，在苏黎世举行了全球首个国际物联网会议，探讨了“物联网”的新理念和新技术与如何将“物联网”推进发展到下个阶段；2009年，奥巴马就职后，对IBM提出的“智慧地球”给予了积极响应，此后，物联网再次引起广泛关注。

与此同时，在我国，2009年8月24日，中国移动总裁王建宙赴台首次发表公开演讲，提出了“物联网”理念；2009年11月1日，包括企业、科研机构和应用机构在内的40余家单位联合成立了中关村物联网产业联盟，期望通过加强企业间的协作、创新与联动，推动物联网产业的发展壮大。

2物联网技术的体系结构

物联网体系的结构由感知层、网络层和应用层构成。感知层由各种传感器组成，主要功能是识别物体和采集信息；网络层由各种网络组成，是物联网的驮载网，具有“载波”作用，主要功能是传递和处理感知层获取的信息；应用层是物联网和用户的接口，负责对获取的信息进行整理。

事实上，物联网是互联网向物理世界的延伸和扩展，互联网可以作为物联网传输信息的重要途径之一。物联网可实现任何人、任何物体在任何时间、地点，使用任何路径、网络以及任何设备的链接。因此，物联网的相关属性包括集中、内容、收集、计算、通讯以及场景的连通性，这些属性表现的是人们与物体之间或物体与物体之间的无缝连接。

3物联网在环境保护领域中的应用

环境自动监控系统对于物联网在环保领域中的应用具有重大的突破与创新意义。环境自动监控是在污染源的合适点位上安装各种自动监测仪器、仪表和数据采集传输仪，通过各种通讯信道与环境监控中心的通信服务器相连，实现在线实时通讯。这样，传感器感知的点位的环境状态就可以被源源不断地送到环保部门，并存储在海量数据库服务器上，以供环保信息化中心的各种应用系统使用。

环境自动监控是对物联网技术的典型应用。比照物联网的体系结构和构成要素，可以发现，环境自动监控中的环境自动监测设备就是感知层，用于收集相关污染源的监测信息；而传输自动监测数据的环保专网就是传输层，支持环境信息在环保部门间的传递；各类业务系统是应用层，可为各类用户提供所需的服务和交互界面。

4环保物联网的研究进展

目前，全球面向环境保护的物联网发展还处于初级阶段,但已具备了较好的基础。国外已有较早开展物联网在环境保护领域中的应用研究。例如，美国环保局为国家和欧洲环保机构以及污染控制部门开发的BASINS系统，就集成了整个美国的流域数据、流域分析和水质分析软件，可为用户提供一个简明的、将点源和面源统一起来的流域管理工具;美国同时还部署了用于实时监测城市环境污染数据的“CitySense”监测系统和用于监测大鸭岛海鸟栖息情况的生态监测系统；世界银行在一些发展中国家援助开发了工业污染预测系统PIPs，该系统可在利用工业调查信息的基础上，估计污染强度，从而预测国家、地区、城市或项目的工业污染；澳大利亚有用于监测蟾蜍分布情况的生态监测系统；日本也开发了SAPIENS环境综合分析信息系统等。

我国的环保物联网建设经历了环境监测网络的发展、污染源自动监控网络的建设等不同历史阶段，起初是由各类环境监测网络的发展而构成的，随后，随着污染物自动监控体系的建立则日趋成熟。“十一五”期间，我国大规模开展了污染源自动监控网络的建设，对重点污染源的废气和废水排放进行自动监控，同时，国家级、省级、地市级网络的建设，大大推动了环境监测自动化的进程。“十二五”期间，随着云计算技术的应用，我国的环保物联网将进入一轮新的发展高潮。

在全国环境自动监控大发展的背景下，内蒙古自治区秉承以科技创新推动环境管理进步的思想，引入了当前最先进的3G移动通信技术、3S空间信息管理技术，同时采用“云计算”理念，将传统手段与现代信息技术相结合，并将计算机网络技术、通信技术和空间信息等高新技术进行集成，建立了环保物联网，为环境监测、环境管理、环境模拟等提供决策支持平台。环保物联网的建立，加大了内蒙古自治区环境监测范围，加强了环境监测管理力度，有效提高了环保部门的科学决策能力，为构建和谐社会，实现国民经济、社会和环境的协调发展做出了贡献。

5结语

物联网在环境保护领域的应用是提高环境监管水平的重要技术手段，是随着信息化水平发展而出现的新手段、新思路。通过环保物联网的应用，可以随时掌握企业排污情况及环境质量状况，变事后监管为事前预防，由粗放式监管转向精细化监管，从而大大提高了工作效率。

总的来说，环保物联网是新时期物联网背景下环境保护领域信息化的必然趋势。现阶段，我国面向环境保护物联网的发展已经具有一定的技术储备，同时也有相当的应用和产业化基础，但是总体而言，环保物联网仍处于起步阶段，在关键技术、标准体系、应用和产业化方面仍存在着一些亟待解决的问题。随着经济社会及科学技术的不断发展，这些问题终将会得到有效解决，从而使物联网技术在环境保护中发挥出更大的作用。

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