基于物联网技术的环境监测应用

基于物联网技术的环境监测应用2020/11/91环境监测的背景3物联网的概念以及物联网关键技术4物联网在环境监测中的应用实例2传统的环境监测1环境监测的背景背景12341234什么是环境？什么是环境监测？环境监测的特点有哪些？环境监测的意义是什么？1环境监测的背景环境是相对于中心事物而言的。与某一中心事物有关的周围事物，即为这个事物的环境。在环境科学中，是以人或人类作为主体，其他的生命体和非生命物质都被视为环境，包括自然环境和社会环境。《中华人民共和国环境保护法》中把环境明确定义为：影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土壤、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜等。1环境监测的背景环境监测：以环境为对象，运用化学、物理和生物等现代技术方法，间断地或连续地监视和检测代表环境质量及变化趋势的各种数据的全过程。1环境监测的背景特点1复杂性2持续性3跟踪性1环境监测的背景环境监测的意义：1.环境监测是掌握环境质量状况和发展趋势的重要手段。2.环境监测是科学管理环境的基础。3.环境监测是正确处理环境污染事故和污染纠纷的技术依据。2传统的环境监测1传统环境监测手段2传统环境监测存在的缺陷2传统的环境监测传统环境监测手段物理手段生物手段生态手段化学手段2传统的环境监测物理手段：主要是通过使用光谱、色谱、放射等分析法来对热、声、光、电磁辐射等的强度和能量进行物理判断．化学手段：主要是通过化学检测的方法来对监测对象进行电离、溶出、电位差等来判断监测对象中所含的各种污染物的溶度．生物手段：主要利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所表现出的各种身体状况、健康程度等进行汇总测试来阐明环境污染状况．生态手段：是对整个或局部范围的生态环境进行监测的手段，通过观察、测定生态系统的生物和非生物的数据，分析生态系统的要素、结构、功能等，以了解生态的环境的现状的变化.2传统的环境监测2传统的环境监测传统环境监测系统存在的缺陷：大部分的手段都需要人工现场取样，费时费力1受到时间与地域限制，无法获得实时性的数据2数据产生后，需要较长的数据处理时间33物联网的概念以及物联网关键技术1物联网的概念2物联网的结构3物联网的关键技术3物联网的概念以及物联网关键技术物联网的英文名称为“InternetofThings”，指的是通过无线射频识别(RFID)、红外感应器、定位系统、激光扫描仪等各种信息传感设备，把任何物体与互联网连接起来，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。通俗的解释为:指通过各种信息传感装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程的信息，与互联网结合形成的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，方便识别、管理和控制。3物联网的概念以及物联网关键技术“物”数据传输通路存储功能操作系统、专门的应用程序CPU遵循物联网的通信协议可被识别的唯一编号3物联网的概念以及物联网关键技术物联网的技术分层3感知层2网络层1应用层3物联网的概念以及物联网关键技术感知层：是用于识别物体和采集信息的，不仅包括传感网络，还包含各种物品到物品(ThingtoThing-T2T)，人到物品(HumantoThing-H2T)，人到人(HumantoHuman-H2H)之间互连的终端设备，包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器、湿度传感器、二维码标签、RFID标签和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层的作用相当于人的眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢，它是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体，采集信息。网络层：由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统及云计算平台等组成，相当于人的神经中枢和大脑，负责传递和处理感知层获取的信息。应用层：是物联网和用户（包括人、组织和其他系统）的接口，它与行业需求结合，实现物联网的智能化的管理与应用。3物联网的概念以及物联网关键技术3物联网的概念以及物联网关键技术物联网关键技术RFID技术嵌入式技术智能技术传感器技术3物联网的概念以及物联网关键技术智能交通医疗监护国防军事防灾减灾物联网智能家居环境监测城市管理工业监控物联网的应用4物联网在环境监测中的应用实例1绿野千传---GreenOrbs2面向碳汇碳排放的城市感知系统---CitySee3感知太湖智慧水利4物联网在环境监测中的应用实例森林监测系统----GreenOrbs项目概况绿野千传的系统研发工作始于2008年下半年。系统的主要任务包括：1.“绿野千传”用于森林生态环境的全年监测，通过传感器收集包括温度、湿度、光照和二氧化碳浓度等多种数据。采集的信息为多种重要应用提供支持，如森林监测、森林观测和研究、火灾风险评估、野外救援等。2.“绿野千传”是无线传感器网络研究领域就建立长期大规模无线传感器网络系统而进行的前瞻研究与探索。该项目的主要由香港科技大学、浙江农林大学、西安交大、杭州电子科大学、美国伊利诺伊理工大学、清华大学、北京邮电大学、哈尔滨工业大学、同济大学等共同研发。此外，这个项目还得到了自然基金委、科技部、国家林业局等单位专家直接或者间接的指导。2009年5月，项目组成功部署了一个120个节点的原型系统，到2009年10月，原型系统扩充至330个点，至今已经运转超过11个月。2009年8月，项目组在浙江省天目山脉实现了一个超过200个节点的实用系统，该系统至今已经连续运转超过8个月。4物联网在环境监测中的应用实例森林监测系统----GreenOrbs项目示意图4物联网在环境监测中的应用实例森林监测系统----GreenOrbs项目示意图4物联网在环境监测中的应用实例森林监测系统----GreenOrbs项目设备图光照强度感应节点无线传输节点4物联网在环境监测中的应用实例森林监测系统----GreenOrbs项目实际应用火灾风险评估4物联网在环境监测中的应用实例面向碳汇碳排放的城市感知系统----CitySee项目概况CitySee是目前在无锡市开展的城市碳排放监测项目。通过在城市中不同区域，包括工厂，火车站，太湖和居民区等，布设传感器节点，实现区域性碳浓度监测同时利用物联网智能终端，综合监测温度、湿度、光照强度、风速等多种环境因素。使用这些数据为人们日常生活提供参考和为城市规划管理提供指导。为企业节能减排和政府规划区域发展提供信息支持。到2011年底,城市碳排放检测系统”CitySee”已有超过4000个传感器节点，500多个二氧化碳节点，覆盖无锡新区约20KM2区域。系统建设完成后，地方政府可以通过城市二氧化碳监测系统平台获得直接准确的碳汇数据，为城市的经济决策提供数据支撑，避免因强制减排而导致的不必要经济损失。同时还可以对城市产业规划和招商引资提供数据支持，减少高能低效，高碳排放量类型企业的引进，摆脱碳排放对GDP高速增长需求的束缚，推动城市成为低碳减排的全国模范城市。4物联网在环境监测中的应用实例面向碳汇碳排放的城市感知系统----CitySee项目系统架构4物联网在环境监测中的应用实例面向碳汇碳排放的城市感知系统----CitySee项目外部点图4物联网在环境监测中的应用实例面向碳汇碳排放的城市感知系统----CitySee项目用户界面（1）4物联网在环境监测中的应用实例面向碳汇碳排放的城市感知系统----CitySee项目用户界面（2）4物联网在环境监测中的应用实例“感知太湖智慧水利”项目概况“感知太湖，智慧水利”主要是针对太湖水域保护建立的一套集蓝藻湖泛智能感知、打捞车船智能调度和信息综合管理于一体的智慧水利物联网系统。系统由基于智能模式识别的自适应蓝藻湖泛传感器、实时蓝藻湖泛感知传输无线网络节点设备、蓝藻打捞和运输船载以及车载智能终端等新型设备支撑，在智能传感设备、计算算法和网络通信等方面，拥有多项创新性核心技术。无锡市水利局是“感知太湖”的服务终端，系统的运用大大节约了以往人力、物力，实现了对蓝藻治理的智能感知、调度和管理，随时随地让太湖水、河道水“跟着”水利监管人员走。“感知太湖，智慧水利”物联网示范工程项目由防汛防旱指挥智能决策、水环境智能治理、水资源智能管理三大系统组成。4物联网在环境监测中的应用实例“感知太湖智慧水利”项目系统整体架构4物联网在环境监测中的应用实例“感知太湖智慧水利”项目系统设备图浮漂式水质自动检测站