在线监测技术在环保领域应用研究

在线监测技术在环保领域应用研究

陆小川

身份证号码： 37078519891112****

摘要：近年来随着环境保护的日益重视，对环境监测的要求越来越高、相关的法律法规、标准变的越来越严。环境监测是判断环境污染是否最直接的体现，环境监测技术在环境保护中发挥重要作用。传统的环境监测主要是通过物理、化学方法进行指标检测，存在检测效率低问题已经不能满足环境保护监测需求。随后各种测量传感器应用，提高了监测效率。随着移动互联网技术不断发展，在线监测技术的应用更加大了环保监测效率。本文就在线监测技术在环保领域的应用进行深入研究，并分析发展方向为环保监测提供新的思路。

关键词：在线监测；环保

1 无线传感器+在线环保监测

传统环境监测方法已经不能满足监测数据准确、传输效率高问题。随着Zigbee无线传感器网络的不断发展，将其应用到环境监测领域中促进了环境监测发展。如图1为基于Zigbee无线传感器网络监测总体结构图。

图1 基于Zigbee无线传感器网络监控结构图 

所设计的无线传感器环境监测系统是由传感器节点、网关节点、控制中心组成。由分布在监测点的无线传感器将采集数据传输到网络中，然后传输到服务器端存储。无线传感器采集数据的流程图可归纳为见图2所示的采集图。

2 无线传感器环境监测流程图 

目前无线传感器监测环境的流程大致相同，都是首先进行系统初始化、连接到网络。根据无线传感器的连接状况进行相应的事件处理，如果能够正常的接受信息则将采集信息传输到服务器端进行存储，便于应用层管理。左航[1]针对当前市场上所使用的水质氨氮在线检测仪测量精度已不能满足日益严格的环保监测需求，构建了新的水质氨氮在线监测数据分析方法，应用结果表明所设计的实验处理方法能够满足低浓度水质氨氮在线测量。

2 图像技术+现在环保监测

随着大气雾霾的增加，对大气环境造成了严重的影响。如何监测大气中污染颗粒是当前环保监督部门急需解决的问题。大气雾霾监测方法主要有激光散射法、天平法、粒子计算器法，三种检测方法中激光散射法具有检测效率高、结果精度高的优点被广泛应用到颗粒检测中。张所容[2]根据这一原理设计了基于激光检测法的大气扬尘实时在线监测系统。所设计的系统由软件、硬件组成，软件方面使用B/S结构并配置了相应的图像识别功能；硬件方面有GIS定位器、摄像头。应用结果表明使用该方法能够有效监测环境中大气扬尘。吕阳[3]针对夜间粉尘污染点多、偷放难以监测的问题，在图像技术基础之上增加了激光雷达测量粉尘污染技术。使用地基微脉冲激光雷达进行粉尘测量，激光雷达测量关键计算公式为：

式中：P(Z）表示接收的信号，Z表示激光雷达与信号之间距离；C为一常数；E为激光脉冲能量；β表示后向散射系数；T2表示双向透过率。

应用结果表明经过距离校正后，激光雷达信号与浓度呈正比关系，这样可对污染点进行确定。赵少华[4]采用遥感技术进行了环境保护监测数据监测，指出当前高光谱遥感技术在我国大气污染气体监测中有重要应用价值。不足之处是当前国内缺乏高光谱卫星以及采集数据处理还需提高。

3 互联网+智能环保监测应用

无线传感器和图像识别方法都属于底层数据采集。随着大数据发展，出现了“互联网+”智慧环保监测系统。

所设计的“互联网+”智慧环保体系是由数据中心、感知层、云服务层以及应用层组成。数据中心包括水资源、大气资源、土壤资源、自然资源、核辐射资源、气象资源、标准资源等组成。感知层是由传感器组成，这些传感器使用网络主要有环保物联网、环保专网、环保内网、移动互联网等，传感器可进行数据预处理、监测数据融合、异常数据处理以及数据质量管理。云服务平台层包括专业云服务资源层、云服务支撑层以及智慧用户层，云专业服务资源层是进行数据化污染、数据监督服务、环境综合治理管理；云服务层是由各种大数据功能模块组成比如Iaa S、Saa S等。智慧用户界面包括政府、企业、移动APP等终端。应用层包括环保数据软件服务、产品服务、咨询服务、技术服务。李屹[6]详细研究了当前环保物联网发展中所面临的问题主要有：关键技术突破，是指由于环保物联网采用感知传感器进行数据采集，收到感知传感器稳定性、可靠性、能耗等影响因素制约，仍需要改善传感器技术；感知设备多元异构建设难度高，环保监测中需要将生物、化学、物理、地理等信息数据融合在一起构成感知层；缺乏服务为导向的思维，目前环保物联网未建立信息共享机制，导致信息不对称，这样不能合理的进行能耗管理。

结语

环境监测是当前环保重要技术手段，物联网技术的应用，将改变传统的环保监测管理方式。传统的无线传感器、图像识别技术将进入更深入研究，无线传感器能耗更低、寿命更长，图像识别准确率更高。传统无线传感器、图像识别技术为大数据环境监测提供更多的数据源，借助云存储技术将实现数据共享是未来发展趋势。

参考文献

[1]左航,贺鹏,杨勇,孙海林,仇鹏.水质氨氮在线监测仪对污染源低浓度样品测定的研究[J].中国环境监测,2019,35(03):156-162.

[2]张所容.基于激光检测法的大气扬尘实时在线监测研究[J].工业安全与环保,2018,44(07):68-71.

[3]吕阳,李正强,谢剑锋,张丰,刘小强,刘诏,谢一凇,许华,陈兴峰.基于激光雷达技术的粉尘污染源监测[J].中国环境监测,2018,34(02):130-136.

[4]赵少华,张峰,王桥,姚云军,王中挺,游代安.高光谱遥感技术在国家环保领域中的应用[J].光谱学与光谱分析,2013,33(12):3343-3348.

[5]刘锐,刘文清,谢涛,杨婧文,席春秀,姚逸斐,韦维.“互联网+”智慧环保技术发展研究[J].中国工程科学,2020,22(04):86-92.

[6]李屹.环保物联网技术应用研究综述[J].中国电子科学研究院学报,2019,14(12):1249-1252.

[7]熊丽君,袁明珠,吴建强.大数据技术在生态环境领域的应用综述[J].生态环境学报,2019,28(12):2454-2463.