莫雪莲

（1.桂林理工大学环境科学与工程学院，广西 桂林 541002；2.桂林市环境监测中心站，广西 桂林 541002）

环保物联网技术在环境监测中的应用

莫雪莲1,2

（1.桂林理工大学环境科学与工程学院，广西 桂林 541002；2.桂林市环境监测中心站，广西 桂林 541002）

文章介绍环保物联网的概念及应用的总体架构，论述了环保物联网在中国环保领域的发展与实践。对环保物联网在桂林市环境监测中的发展现状进行分析，并指出环保物联网在环境监测中应用存在的问题，提出推动环保物联网在桂林市环境监测建设和发展的建议。

环保物联网；环境监测

1 环境监测新内涵

我国改革开放后，工业的不断发展加剧了人们对自然资源的需求与生态环境的破坏，直到20世纪70年代，人们才开始意识到环境保护的重要性，对环境监测工作也逐渐重视起来。传统的环境监测是使用人工采取样品进行试验分析的方式，过程包括：①有针对性地进行样地调查，根据污染源的排放规律以及污染源所处位置的水文地理条件，设置最优监测点位以获取最有空间代表性的监测数据，提高采集样品的真实性、代表性；②根据监测目的的具体要求，选用相应的方法进行样品的采集、处理、保存以及运输，使样品得到妥善管理；③采用相应的标准，对样品进行分析测试，并将得到的测试结果进行分析处理；④整理分析结果，对应相关的标准，作出综合评价［1］。这种传统的检验方式结果缺乏时效性，且准确度不高，需要耗费大量的工作量和成本，不利于环境监测结果的质量和准确度。

自 2010 年《政府工作报告》［2］特别提出“加快物联网的研发应用”后，物联网在环境监测方面已经进行了大气质量监测、地表水质检监测、生态环境监测、重点污染源监控和环境卫星遥感等方面的应用，极大地提高了环境监测效率及质量，是实现环境监测智能化、信息化的重要形式。

2 物联网在环境监测中的应用

物联网技术在我国环保行业中已开始初步推行。1999年，原国家环保总局第一次在全国开始推广环境在线监控系统是物联网的最早探索和实践；2008 年开始在全国 31省、自治区、直辖市，6 个环保督查中心和 333个地级市部署国控污染源在线监控系统，该系统是物联网在环保领域的规模建设和行业级实践。2013年，污染源自动监控有效传输率纳入政绩考核中［3］，推动政府开展环保物联网系统建设。近年来，由国家财政投资，全国约 7000 多个重点污染企业安装了自动监测设备，通过互联网建成全国重点污染源监控系统。目前，物联网已被应用于大气监测、水质监测、土壤墒情监测、生态监测、核辐射监测、噪声监测等多个方面。

面对日趋严峻的环境问题、环境保护和监测的海量多元数据以及日益复杂的应用需求，为了推动环保桂林市也致力于研究物联网在环境监测中的应用。桂林市环境监测中心站通过自主开发，开展环境监测信息化、环境遥感及GIS云平台的环境状况三维可视化综合分析以及高分辨率卫星影像的环境综合应用，将物联网技术作为提高环境监测技术的一个重要手段，2015年此项研究成果荣获得桂林市科学技术奖。

2.1 物联网技术在大气监测中的应用

物联网技术在空气在线质量监测中的应用，主要是针对人流相对集中的敏感区，在现有空气质量自动监测站点的基础上，按照网格化布点的要求增加自动监测点的部署，提高对该监测区域的实时监测，确保该区域的空气质量［4］。我国在实际的环境空气监测过程中，注重常规监测指标的实时监测，通过对多个监测子站加以建立，在传感器设备的应用中，做好大气环境中可吸入颗粒物、一氧化碳、二氧化硫和氮氧化合物等污染因子的相关数据进行采集，并借助网络，将实时数据逐渐向监控中心传输，最终实现环境空气自动监测。

桂林市不断加强物联网技术在大气监测中的应用，大力推进环境空气质量网格化预警监测系统建设和新增空气自动监测站点建设，截止2015年年底，已完成空气质量预警监测系统网格划分工作，将市区用44个预警网格进行覆盖。完成了11个县大气自动监测子站和市区8个大气自动监测站的建设，市区8个空气自动监测站点分别位于电子科大尧山校区、市环保局监测站、龙隐路小学、八中、桂林旅游学院、桂林师院、临桂区环保局和桂林林科所，实现了环境空气自动监测市区全覆盖。实时监测项目包括二氧化硫、二氧化氮、可吸入颗粒物、细颗粒物、一氧化碳、臭氧等。桂林市空气自动监测站点位分布图如图1：

图1 桂林市空气自动监测站点位分布图

从点位布置图看，桂林市空气自动监测站均建设在人流相对集中区或重要敏感区，并实现了环境空气自动监测市区全覆盖。但是，目前桂林市空气质量严重下降，列广西各城市之尾的严峻形势，也暴露了桂林市日趋严峻的环境问题，建议桂林市继续加大空气自动监测站点建设，可在现有站点的基础上，按照网格化布点的要求将空气自动监测点覆盖面向市区外围扩展，扩大实时监测的监测区域，及时了解空气质量及变化情况，制定科学有效的预防措施，从根本上解决桂林市环境空气质量问题。

同时，桂林市已建立的环境在线监控系统中，全市共有24家废气企业安装了废气污染源自动监测系统，监测项目包括烟尘、烟气参数、二氧化硫、氮氧化物等。

2.2 物联网技术在水质监测中的应用

水质在线监测主要有饮用水监测和水质污染监测，这两种类型的在线监测方法类似，主要是在监测目的地布置各种传感器、视频监视等传感设备，形成感知层，然后经过网络层将数据传输至应用层，应用层根据传感器的位置、数据采集时间等信息综合分析监测数据组成监测体系，从而实现对水质、水污染源的监测和综合监管。

物联网技术在污水监测中的应用，主要是将电子传感器直接放置在入水口和出水口处（主要是出水口），实时监测各类污染因子的含量。目前，桂林市已建立环境在线监控系统，全市共有44家污水企业安装了水污染源自动监测系统，监测项目包括PH、流量、化学需氧量、氨氮、总氮、总磷等。通过物联网技术的污水监测方法，做到实时监测，企业一旦排水不符合标准，系统直接将监测信息传递给计算机，通知企业和环保管理部门相关人员及时核查和处理，避免污染事故的发生。另外，桂林市已建有 3个水质自动监测站点，点位分别设置在：阳朔县龙头山码头、叠彩区大河南洲桥西岸和全州县黄沙河大桥东岸。监测项目为水温、浊度、电导率、CODMn、pH、氨氮、溶解氧等。但是，目前桂林市水质自动监测站点建设存在站点偏少、监测参数较少的现象，全市仅在漓江流域的上游、下游及广西与湖南的交接省控断面处布设了水质自动监测站点，一旦地表水水质受到污染，将很难及时掌握污染因子及污染源，也无法采取应变措施保护饮用水源。建议桂林市下一步可根据环境管理需求，增加在漓江中游和流域交界断面处水质自动监测站点的建设及监测项目。

2.3 物联网技术在生态监测中的应用

物联网技术在生态监测中的应用，主要是将监测区域划分为若干个分簇区域。在分簇区域的监测过程中，采用多个传感器节点，通过对传感器进行设定，实现水文质量、空气质量、光照强度、噪声、温度以及湿度等监测数据的搜集。同时，会做好各类监测数据之间的信息控制，实现环境监测过程中数据的采集和传输，并注重数据传输的可靠性和实时性。在实际的监测过程中，整个网络设置了若干个移动Agent节点，通过对移动 Agent 节点的设置，利用簇内传感器节点能耗实时建立起的二维定位表，选择最优的路径进行数据传输，使网络整体的能耗达到相对最低。桂林市生态监测发展较为缓慢，目前未建成基于物联网技术的桂林生态监测系统。

3 物联网技术在桂林市环境监测应用中存在的问题

3.1 监控要素不够全面

由于现有的环境监测系统受限于设备条件，目前桂林市只能覆盖部分水环境、空气环境等，可监测的污染物种类也不多。重金属、噪声、土壤、生态环境等尚未纳入自动监控体系。

3.2 气环境、水环境、污染源自动监控建设尚处于初级阶段

目前桂林市气环境、水环境、污染源自动监控处于初级阶段，受布点数量和布点区域的限制，尚未覆盖全市所有的区县及污染源；大部分自动监控仅监管排污末端，尚未监控全过程。 3.3 缺乏有效的统筹规划和建设标准

目前监测数据管理平台没有构建统一的标准，数据标准规范未遵循统一标准，不支持多个系统数据共享，不支持企业、环保相关部门系统和信息平台间的数据级和应用级整合。水环境、气环境、污染源等监测数据管理系统大多是独立建设，在数据共享、业务协同方面缺乏统筹规划，导致重复建设、“信息孤岛”现象普遍、严重，数据利用程度低，难以支持便捷、高效的信息共享和污染因子综合评价。

4 应对策略

针对上述问题，在物联网技术的实际应用中，为不断改进，增加物联网技术的应用效果，提出如下建议。

首先，加大环境监测物联网的监测内容，通过物联网技术实现对水、气、声、核辐射、土壤、生态等环境要素，特别是对核与辐射、危废、医废等危险源进行全方位的监测，展开全面、有效的监管，形成天空地一体化感知体系建设，从而可以更快速感知影响城市环境、人体健康、生命安全的实时指标，更全面感知污染排放、环境污染、应急事故的变化过程。

其次，采用科学化管理方法，对现有的管理制度进行完善，改革不合理的管理制度，使整体管理适应实际工作的需要。建立物联网监测数据集成共享机制，构建完善的物联网监测数据共享平台，统一发布物联网监测信息，让政府部门与相关企业的信息能够相统一，实现有效集成、互联共享。

最后，改进物联网技术在环境监测中的应用水平，提高信息处理系统的自动化和智能化。强化污染源追踪与解析，建立自动预警系统，对于超出标准的参数进行预警，从而提高环境监测的准确性和智能化，同时也提高环境风险防控和突发事件应急监测能力。

［1］ 李国刚，万本太.中国环境监测科技发展需求分析［J］.中国环境监测，2004，20（6）:5-8.

［2］ 温家宝.2010年政府工作报告［N］.人民日报，2010-03-04.

［3］ 国务院办公厅.《国务院办公厅关于印发<生态环境监测网络建设方案的通知>的通知》（国办发［2015］56号）［Z］.北京:国务院办公厅，2015.

［4］ 贾益刚.物联网技术在环境监测和预警中的应用研究［J］.上海建设科技，2010（6）:65-67.

The application of environmental protection Internet Of Things during the environmental monitoring

This paper introduced the concept and application of environmental protection Internet Of Things （IOT），discussed the dev elopment and practice of the environmental protection IOT in China's environmental protection field， analyzed current situation of the development during the environmental monitoring in Guilin. It also pointed out the problems existed in the application of the environmental protection IOT and proposed suggestions on promoting the development and construction of environmental monitoring in Guilin.

Environmental protection Internet Of Things； environmental monitoring

X131.1

A

1008-1151（2016）08-0038-02

2016-07-

莫雪莲（1985-），女，桂林理工大学环境科学与工程学院研究生，供职于桂林市环境监测中心站，从事环境监测工作。