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浅析基于物联网的沿海湿地环境监测系统

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介绍了一种基于物联网的沿海湿地环境监测系统，包括传感器网络和与其连接的上位机，上位机连接服务器和移动监测终端；湿地环境传感器网络包括通过Zigbee协议自组织形成无线多跳网络的传感器节点，并通过协调器连接上位机；上位机对环境数据进行处理，并存储于服务器，与移动监测终端进行通信；上位机监测模块，用于监控协调器和移动监测终端，并对环境数据进行实时动态曲线展示；异常报警模块，用于当监控的环境数据超过设定报警阈值时进行报警；移动监测终端安装有监测控制APP，用于对环境数据进行分类实时动态曲线展示，历史数据查询，设定报警阈值。实现对湿地环境进行智能监测，提高湿地环境监测效率。

物联网 zigbee技术 沿海湿地 环境监测系统

1 引言

湿地指天然或人工形成的沼泽地等带有静止或流动水体的成片浅水区，还包括在低潮时水深不超过6米的水域。湿地是地球上具有多种独特功能的生态系统，它不仅为人类提供大量食物、原料和水资源，而且在维持生态平衡、保持生物多样性和珍稀物种资源以及涵养水源、蓄洪防旱、降解污染调节气候、补充地下水、控制土壤侵蚀等方面均起到重要作用。湿地覆盖地球表面仅有6%，却为地球上20%的已知物种提供了生存环境，具有不可替代的生态功能，因此享有“地球之肾”的美誉。湿地与森林、海洋并称全球三大生态系统，是人类最重要的生存环境之一，很多湿地被列为自然保护区。因此湿地是珍贵的自然资源，也是重要的生态系统，具有不可替代的综合功能。

传统的湿地环境监测，是在湿地区域安排人员定期进行巡查，其财力、物力、劳力的开销较大，且无法实现大面积、周期性的实时监测。

近年来，物联网技术被国家列为战略性新兴产业，并被写入国家战略发展规划而受到重点支持发展。物联网就是物物相连的网络，它主要通过把传感器、RFID（Radio Frequency Identification）、二维码等智能感知系统嵌入“物理实体”以随时获取其信息，从而将它们连接起来。在物联网中，“物理实体”无需人工干预就能够彼此“交流”，以实现智能识别、定位、跟踪、监控和管理。

无线传感网是物联网的核心技术之一。无线传感网是由一组传感器节点以自组织方式构成的无线多跳网络，其目的是协作地感知、采集和处理网络覆盖的地理区域中感知对象的信息，并进行发布。通过无线传感网可以实现人与物、物与物的深度感知和互联，人们可以更加深入地感知物理世界。

2 系统介绍

针对上述技术问题，本文介绍一种基于物联网的沿海湿地环境监测系统，利用物联网技术构建湿地环境监测无线传感网，实现对大面积湿地环境的感知覆盖。感知的湿地环境数据，实时上传到后台数据中心，用户可通过PC客户端、手机APP等方式实时查看湿地环境数据。当发生异常，可通过短信等方式向用户报警。从而实现实时、自动化的沿海湿地环境的智能监测，提高湿地环境监测效率，促进沿海湿地环境保护。

图1 基于物联网的沿海湿地环境监测系统的结构框图

（1）湿地环境传感器网络包括布设于沿海湿地不同场所的多种类型的传感器节点，多种类型的传感器节点通过Zigbee协议自组织形成无线多跳网络，并连接协调器；传感器节点为低功耗无线传感器节点，至少包括温度传感器节点、湿度传感器节点、光照传感器节点、PH传感器节点、水体浊度传感器节点、PM2.5传感器节点、结露传感器节点、气压传感器节点、以及烟雾传感器节点。

（2）上位机连接协调器，对环境数据进行处理，并存储于服务器，与移动监测终端进行通信；上位机包括：数据分析模块，用于数据分类、数据汇总、数据分发和数据库管理；无线多跳网络的形状为树状、星形或网状。上位机还包括数据预测和建议模块，用于对数据分析模块处理的数据通过预测模型进行预测分析，并根据预测分析的结果提供维护建议。

（3）上位机监测模块，用于监控协调器，并对移动监测终端访问服务器进行监控，并对数据分析模块处理后的环境数据进行实时动态曲线展示。

（4）异常报警模块，用于设定不同类型的传感器采集的环境数据的报警阈值，当监控的环境数据超过设定报警阈值时进行报警。

（5）移动监测终端安装有监测控制APP，监测控制APP，用于对环境数据进行分类实时动态曲线展示，历史数据查询，设定报警阈值。

3 小结

（1）利用物联网技术构建湿地环境监测无线传感网，实现对大面积湿地环境的感知覆盖。感知的湿地环境数据，实时上传到后台数据中心，用户可通过PC客户端、手机APP等方式实时查看湿地环境数据。当发生异常，可通过短信等方式向用户报警。从而实现实时、自动化的沿海湿地环境的智能监测，提高湿地环境监测效率，促进沿海湿地环境保护。

（2）可以对湿地环境数据进行自动、实时感知；实现湿地环境数据自动存储、多种方式的实时访问和展现；实现湿地环境数据发生异常时的及时报警；针对湿地环境数据的变化，给出后续数据预测、以及保护管理方面的建议。

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