物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)智能環(huán)保體系
所謂環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是指物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的智能運用。其目的在于通過綜合應(yīng)用傳感器、紅外探測、射頻識別等裝置技術(shù),實時采集污染源、生態(tài)等信息,構(gòu)建全方位、多層次、全覆蓋的生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),從而達(dá)到促進(jìn)污染減排與環(huán)境風(fēng)險防范、培育環(huán)保戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)等方面的目的。我國環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域在十幾年的發(fā)展過程中,廣泛采用傳感器、RFID等物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù),具有良好的物聯(lián)網(wǎng)運作基礎(chǔ),對實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域的深度運用提供了先決條件。
一、 構(gòu)建環(huán)保領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)體系
物聯(lián)網(wǎng)作為一個系統(tǒng),與其它網(wǎng)絡(luò)一樣,也有其內(nèi)部特有的架構(gòu)。其結(jié)構(gòu)主要有三層:一是感知層,即通過RFID技術(shù)、傳感器、二維碼等物聯(lián)網(wǎng)底層傳感技術(shù),對物體信息的實時獲取,并通過傳感網(wǎng)絡(luò);二是網(wǎng)絡(luò)層,即通過將 互聯(lián)網(wǎng)、3G網(wǎng)絡(luò)、短波網(wǎng)等多種網(wǎng)絡(luò)平臺的融合,構(gòu)建物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)平臺,將感知層采集的信息實時準(zhǔn)確地傳遞至環(huán)保信息中心,并對數(shù)據(jù)清理、整合、匯總,處理各種機(jī)械或人工造成的異常,通過數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)及數(shù)據(jù)融合技術(shù)實現(xiàn)對采集信息價值的深度提煉;三是應(yīng)用層,即把感知層采集的信息,根據(jù)各功能模塊需要進(jìn)行智能化處理,實現(xiàn)污染的早期預(yù)警、治理的自動調(diào)節(jié)、環(huán)保信息的實時發(fā)布等環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用功能,并補救各種不穩(wěn)定的技術(shù)結(jié)構(gòu),和程序、硬件和網(wǎng)絡(luò)的錯誤,以及調(diào)整數(shù)據(jù)采集傳感器不穩(wěn)定的工作環(huán)境。
二、開發(fā)智能化處理功能
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的目的在于,通過廣泛采集的數(shù)據(jù),運用數(shù)據(jù)挖掘等智能化技術(shù),對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選和提煉,為決策層提供安全、可靠、有效的決策依據(jù)。所以,數(shù)據(jù)的智能化處理是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)特征之一。任何領(lǐng)域?qū)ξ锫?lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,如果缺乏智能化開發(fā),都不能充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢。充分發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)智能化優(yōu)勢,對環(huán)境監(jiān)測進(jìn)行智能化處理,將簡單的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)提煉為各有價值的統(tǒng)計數(shù)據(jù),至少可以達(dá)到以下兩點目的。
一方面,延長污染預(yù)警時間。傳統(tǒng)的方式在數(shù)據(jù)到達(dá)信息中心后,根據(jù)各項數(shù)據(jù),對比預(yù)警指標(biāo),從而得到預(yù)警信息。傳統(tǒng)的環(huán)保預(yù)警方式的實時動態(tài)監(jiān)測能力不強(qiáng),面對緊急狀況下的環(huán)境污染問題處理能力不足,對預(yù)警監(jiān)測的精確度、穩(wěn)定性甚至下一步采取防污措施都造成一定的負(fù)面影響。要發(fā)揮物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化優(yōu)勢,根據(jù)實時監(jiān)控的環(huán)保數(shù)據(jù)變化,分析污染發(fā)展趨勢,推算達(dá)到預(yù)警指標(biāo)的時間和趨勢,充分延長污染監(jiān)測的預(yù)警時間。
另一方面,為環(huán)保部門治理環(huán)境污染提供可靠的決策依據(jù)。環(huán)境污染并不是孤立、無序的,對大多數(shù)環(huán)境污染的治理都具有一定的經(jīng)驗。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用可以根據(jù)環(huán)境變化的區(qū)域、時間、事件等信息,根據(jù)已有的環(huán)境治理經(jīng)驗,分析環(huán)境污染產(chǎn)生的原因及規(guī)律,提出治理環(huán)境污染的重點和難點問題控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,提供污染治理的可靠方式,縮短環(huán)境治理決策周期,降低人工決策風(fēng)險。
三、 實現(xiàn)自動化控制作用
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域中的應(yīng)用,不能單單對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集然后傳輸至環(huán)保部門信息處理中心。除了要達(dá)到對環(huán)境污染提前預(yù)警和智能決策之外,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用實現(xiàn)在污染擴(kuò)大之前,自動對污染做出早期處理,緩解或阻止環(huán)境污染的進(jìn)一步擴(kuò)大。
物聯(lián)網(wǎng)的特征之一,就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集設(shè)備與自動控制設(shè)備之間的信息互通,自動控制設(shè)備根據(jù)采集數(shù)據(jù),結(jié)合已輸入的自動處理程序,從而實現(xiàn)快速的自動處理,形成類似于感受器到神經(jīng)反射弧的條件反射機(jī)制。
環(huán)保領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用,可以通過將環(huán)境保護(hù)區(qū)域內(nèi),布置的環(huán)境感應(yīng)裝置與控制裝置連接,構(gòu)成信息傳輸整體網(wǎng)絡(luò),通過加載智能芯片,使環(huán)保設(shè)備具備獨立計算及控制能力,構(gòu)成自動控制系統(tǒng)。當(dāng)污染達(dá)到一定指標(biāo)時,自動控制系統(tǒng)自動采取一系列措施,達(dá)到快速調(diào)節(jié)污染的目的。實現(xiàn)環(huán)保的自動化控制功能,也是為了緩解信息中央處理部門的工作壓力, 在緊急狀況下,為下一步治理工作延長處理時間。
四、強(qiáng)調(diào)簡易化發(fā)展方向
在環(huán)保領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用,首先應(yīng)強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)的簡易化發(fā)展,使環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)設(shè)備朝微型化發(fā)展,適應(yīng)人們?nèi)粘I钪械沫h(huán)保需要。比如將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)投入垃圾桶的檢測、垃圾車的控制、生活污水的處理等生活方面,不能僅將物聯(lián)網(wǎng)用在大型的環(huán)保項目中。
當(dāng)前,在水資源、空氣、土地等方面的環(huán)保工作已有突出的成績,但在日常生活環(huán)保方面的發(fā)展并不是非常明顯。隨著人們物資生活的不斷豐富,生活污染問題也隨突顯出來,迫切需要新技術(shù)改善生活環(huán)境?,F(xiàn)階段,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展處于初步階段,智能化、自動化等方面有一定的應(yīng)用基礎(chǔ),RFID標(biāo)簽、紅外線感應(yīng)等物聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)應(yīng)用具有結(jié)構(gòu)簡單、目的明確、智能運用條件低等優(yōu)勢。在生活環(huán)境污染控制方面,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需求突出。
環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展,要充分開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)底層技術(shù)的專業(yè)化功能,形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模,降低總體成本。通過提高智能芯片嵌入技術(shù)的應(yīng)用,在降低使用成本的同時,有利于改造已有的環(huán)保設(shè)施設(shè)備,便于智能芯片的更換和淘汰,適應(yīng)多樣化環(huán)保功能需要。
五、提高抗損壞能力屬性
在部分省市,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用已投入到環(huán)保領(lǐng)域當(dāng)中,作用明顯,但在使用的過程中,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的耐用性問題也越發(fā)突出。在環(huán)保領(lǐng)域,大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備需要長期暴露在不同的自然環(huán)境,如空氣、水源等自然環(huán)境中,這會對物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備造成一定負(fù)面影響,尤其是在垃圾收集、生活污水處理、工業(yè)廢氣的檢測等污染較嚴(yán)重的區(qū)域,對傳感設(shè)備的損害程度十分嚴(yán)重。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施設(shè)備的耐用性問題,是目前制約其在環(huán)保領(lǐng)域應(yīng)用的主要瓶頸。
雖然當(dāng)前使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施設(shè)備成本不高,但面對設(shè)施設(shè)備失靈或損壞的狀況,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在環(huán)保領(lǐng)域的運用并不十分流暢。比如,在山東某市,環(huán)保部門將RFID標(biāo)簽裝入垃圾桶當(dāng)中,用于感應(yīng)垃圾桶垃圾是否裝滿,便于及時回收。在實際使用過程中,由于長期與雨水、垃圾接觸,大量的RFID標(biāo)簽出現(xiàn)失靈破損等狀況,頻繁的更換與修復(fù)工作消耗了不少人力與物力,同時也使最初的設(shè)想沒有充分實現(xiàn)。
在環(huán)保領(lǐng)域中,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用版權(quán)所有,需要采用抗酸、抗潮、防曬、防火等抗損壞能力較強(qiáng)的材料增強(qiáng)物聯(lián)網(wǎng)傳感設(shè)備的耐用性。同時在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)施設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)上做改善,避免傳感設(shè)備與惡劣環(huán)境的直接接觸。
六、構(gòu)建多平臺網(wǎng)絡(luò)模式
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的運用,網(wǎng)絡(luò)平臺是基礎(chǔ),缺乏安全穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境,環(huán)保工作中的監(jiān)測、控制工作則難以實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)通過廣泛散布傳感設(shè)備,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的廣泛采集和實時傳輸,并及時匯總,數(shù)據(jù)采集量、傳輸量和處理量較大,對網(wǎng)絡(luò)平臺的要求較高。當(dāng)前,在不同領(lǐng)域,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)平臺大多數(shù)是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ),原因在于一方面互聯(lián)網(wǎng)使用成本低,另一方面在于互聯(lián)網(wǎng)運行情況穩(wěn)定,便于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的開發(fā)和使用。
由于環(huán)保工作中,環(huán)境監(jiān)控的主要對象分布較廣泛,遠(yuǎn)離基礎(chǔ)設(shè)施較好的區(qū)域,網(wǎng)絡(luò)條件較差,為實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的高速穩(wěn)定傳輸造成一定負(fù)面影響。若以互聯(lián)網(wǎng)為單一的網(wǎng)絡(luò)平臺基礎(chǔ),一方面需要在不同的自然環(huán)境中布置大量互聯(lián)網(wǎng)接入設(shè)備,需要耗費一定的物質(zhì)成本;另一方面,以單一網(wǎng)絡(luò)平臺為基礎(chǔ),若面對復(fù)雜的自然環(huán)境變化,互聯(lián)網(wǎng)使用受到破壞,物聯(lián)網(wǎng)運作停滯,運作流暢性得不到充分保證;且由于互聯(lián)網(wǎng)屬于開放性網(wǎng)絡(luò),物聯(lián)網(wǎng)使用需要面對各類網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。
為保證環(huán)保工作中,物聯(lián)網(wǎng)的正常運作,需要建立以互聯(lián)網(wǎng)為主體,多網(wǎng)絡(luò)平臺共同適用的網(wǎng)絡(luò)平臺環(huán)境。以互聯(lián)網(wǎng)為主體,原因在于需要環(huán)保工作中,信息采集處理的范圍廣,需要互聯(lián)網(wǎng)作為主要運作平臺,且面對城市、大型環(huán)保工程等基礎(chǔ)設(shè)施較好的區(qū)域,互聯(lián)網(wǎng)平臺優(yōu)勢明顯。多網(wǎng)絡(luò)平臺共同適用,原因在于,雖然大部分環(huán)保監(jiān)控區(qū)域是孤立的,但大多數(shù)已具備一定的信息傳輸基礎(chǔ),如電信3G網(wǎng)絡(luò),充分利用已有的電視、電話等網(wǎng)絡(luò)平臺,為數(shù)據(jù)傳輸提供硬件基礎(chǔ),同時積極開發(fā)小范圍內(nèi)無線傳感專用網(wǎng)絡(luò),為實現(xiàn)環(huán)保監(jiān)控區(qū)域系統(tǒng)化提供條件。

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