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基于物联网的水环境智慧监测技术发展及应用研究
摘要:物联网以互联网为核心进行了延伸及拓展,为人物交互、物物交互提供了可能。由于水生态环境保护对于人类的可持续发展而言有着积极意义,而以往的水环境监测技术存在一定不足,无法对水生态环境形成有效保护,所以相关专家及学者对基于物联网的水环境智慧监测技术进行了研究。本文就现阶段基于物联网的生态环境感知技术、数据传输技术、智慧应用技术进行分析,并探讨智慧监测技术在数据采集、数据传输与处理、数据中心与预警中的应用,进而对其未来发展提出建议。
关键词:物联网;水环境;智慧监测技术
1.基于物联网的水环境智慧监测技术
基于物联网的水环境智慧监测技术可分为三种,一为生态环境感知技术,二为数据传输技术,三为智慧应用技术,下列进行了具体阐述:
1.1生态环境感知技术
生态环境感知技术为基于物联网的水环境智慧监测技术的核心,其可基于传感器网络以传感监测仪器设备对环境监测数据进行自动捕捉。其中,传感器可分为三种,一是化学传感器,二是物理传感器,三是生物传感器。由于化学传感器可带来二次污染、维护率高、测量效率低,所以应用次数较少。该技术的核心为:根据物质在水体中的折射现象进行含量、组成监测,通常被应用于石油污染检测、水体透明度监测中。
1.2数据传输技术
数据传输方式有两种,即有线传输、无线传输。有线传输的数据传输媒介为光纤、以太网,其虽然具有成本高、施工复杂的不足,但数据稳定性较强。无线传输可分为广域网、局域网等。局域网的主要传输为蓝牙、WiFi等。广域网的主要传输方式为LoRa、2G、3G等。数据传输技术最大的特点为:覆盖面广、适应性强。
1.3智慧应用技术
智慧应用技术包括两大构成项目,即数据展示、智慧决策。数据展示可以对相关项目、设备、数据进行有效分类、聚合,并以使用者需求为依据做到数据的有效调用、快速导入及导出。智慧决策的应用有二,一为设置水质参数阈值并联动作,形成智能化水环境状况预警预报系统;二为嵌入独立功能模块,实现深度智能决策。
2.基于物联网的水环境智慧监测技术的应用
以互联网为基础的水环境智慧监测系统可分为接入层、应用层、业务支撑平台、服务层与数据层,包含三大系统,即数据采集系统、数据中心及预警系统、数据传输与处理系统,不同的系统的应用方式如下:
2.1数据采集系统
数据采集系统多搭载智能化传感器。若智能传感器需要采集氨氮、COD,需确保其具备通用接口,且可做到即插即用,在对数据进行检测后做到自动校准、补偿。因水环境监测中涉及到较多采集数据,所以相关工作人员需在不具备智能化接口的传感器中应用统一的传感器适配技术,以确保智能感知终端设备的有效连接,在提高部署便捷性的同时为后续维修提供便利。此外,需进一步强调水环境高管理需求,做到高效配置、高效的安全管理、升级维护等。如此,便可对终端远程配置进行有效感知,储存、分发接入与通信密钥,并基于感知终端对故障问题进行自动检测、上报。
2.2数据传输与处理系统
该系统进行了数据采集技术的多元融合,可对水环境数据进行自动采集、汇总、审核、传输。同时,为避免数据被篡改、泄露,在传输数据时,通常会利用加密技术。
物联网水环境智慧监测系统进入工作状态后,感知层会经网络层实现信息的有效传输,并通过应用层对传感器位置、采集时间、数据参数等进行有效捕捉,若捕捉到不合规的排水行为,会借助互联网向系统管理者发出通知。
2.3数据中心及预警系统
物联网水环境智慧监测系统可对水环境污染物、污染源进行有效识别,并基于此构建科学完善的流域风险源数据库。数据中心通常具备数据存储、信息检索功能,可做到环境监测信息的有效利用。预警系统可对水环境污染状况进行模拟,并构建预警模型,为水环境保护工作的实施提供保障。
3.基于物联网的水环境智慧监测技术的发展
虽然我国通过研究推动了物联网水环境智慧监测技术的发展,但与发达国家相比,仍旧存在一些不足,因此,相关专家的学者需进一步进行研究、探索。就感知技术而言,应将提升国产仪器的精度、准确度,藻类、浮游生物在线检测仪器等的研究及应用当作主要方向。就通信技术而言,存在数据传输速率慢、时延高等问题,而5G技术的出现为数据传输及处理带来了新的可能,所以,相关专家及学者需对5G技术在基于物联网的水环境智慧监测技术中的应用进行深层次研究,以解决当下存在的问题。此外,在时代的发展下,各种新型技术应时而生,其可为智慧化物联网监测系统的构建提供保障,可实现远程监测、智能预警,所以,相关工作人员需对其进行关注,并结合实际情况将其运用起来。
结语:
综上所述,物联网以互联网为核心进行了延伸及拓展,为人物交互、物物交互提供了可能,而水生态环境保护对于人类的可持续发展而言有着积极意义,所以相关专家及学者就物联网支持下的水环境监测技术进行研究,并探索出生态环境感知技术、数据传输技术、智慧应用技术等,对水环境智慧监测发展起到积极作用。不过,与发达国家相比,我国的水环境智慧监测技术仍旧存在一些不足,因此未来仍需进一步研究与探索,以切实为智慧化物联网监测系统的构建提供保障,更好地实现远程监测、智能预警,进而提高水环境保护工作的有效性,为人类的可持续发展打下坚实基础。
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