物联网环境监测方案范文
时间：2024-03-11 18:05:12
导语：如何才能写好一篇物联网环境监测方案，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
物联网（TheInternetofthings，IOT）是指在互联网的基础上扩展和延伸到物体与物体之间信息交流的一种新型信息技术，物联网的定义是实现物体与物体、人与物体、人与人之间的信息交流。物联网在国内的应用一般是使用定位系统、红外线感应仪、全球定位系统（GPRS）、激光扫描仪和气体感应器等设备间的信息，进行交换和记录，实现检测、定位、监测和扫描的一种信息技术，实现各种设备之间信息的交流，让使用者能够在物联网中得到需要的信息，让监测和管理的信息具有时效性和保证其准确性，达到人工智能化的监控，提高工作效率和生产力，弥补传统工作中的不足。物联网在现代被广泛运用于各个领域中，例如医疗健康、道路交通、店铺监控等各种方面，也体现了物联网的智能化与实用性。
2物联网技术在环境监测中存在的问题
2.1物联网技术在环境监测管理系统中使用不完善
由于我国环境监测建立是在20世纪70年代，早期的环境监测技术是通过人工采集样品进行检测，其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。现代使用物联网技术监测环境，虽然减少提高环境监测的工作量，但是由于现代环境监测管理系统中对于物联网技术使用不完善，让物联网技术监测环境的作用受到影响。在环境监测管理系统中，物联网数据管理没有制定相关的标准，让物联网信息不规范，缺失了其准确性，且由于物联网技术在环境监测管理系统的数据共享方向单一，让政府部门、相关企业的信息得不到统一和整合，让物联网技术在环境监测管理系统中的应用受到限制[2]。
2.2环境监测内容不周全
根据目前物联网技术应用与环境监测中的状况分析，由于地域和环境等因素影响，环境监测中的水质量、空气质量和污染源等方面的监控技术还处于不成熟的阶段，物联网技术应用与环境监测中的内容不够详细，所以，只能监测到物联网技术设定范围内的环境改变。而且，在范围内的环境监测，只能对于污染后续工作进行监测，不能对与环境变化的整个过程进行有效的监督，而不能提出很好的解决方案，让物联网技术在环境监测中的监督管理职能受阻。2.3环境监测范围没有明确物联网技术应用于环境监测中的信息分析显示：物联网技术在监测记录数据的结果会受气温、空气水含量和其他各种方面的影响而产生变化，使得其监测数据的准确性受到严重影响。由于我国的物联网技术尚未成熟，环境监测的范围和事项是不完整的，使得环境监测范围没有得到明确的确认，例如物联网技术目前无法对生活噪音、辐射污染和粉尘污染进行智能监测。
3物联网技术在环境监测中的发展方向
为了确保环境监测信息的时效性和准确性，要深化物联网技术在环境监测中的应用，加大对物联网技术的开发水平，扩大物联网技术在环境监测中的应用范围，加强其环境保护的作用。所以，未来物联网技术在环境监测中的发展方向是以下几点[3]：
3.1加强环境监测中的噪音监控能力
可以根据国家相关法律法规和噪音标准，制定合理、科学的噪音监控，提高物联网技术在环境检测中的噪音监控力度，扩大物联网技术的应用范围。引起噪音污染的原因有许多方面，可以根据实际情况制定相应的监测政策，提高物联网对环境检测数据的准确性，保障物联网的检测结果。比如：根据住户反映日常噪音的来源与发生的时间段，制定符合实际要求的监测方案，将噪音污染程度较高的地区统一，使用新的监控方式，对噪音污染进行物联网技术的监控，加强环境监测中的噪音监控能力。
3.2建立健全的物联网水质监测系统
可以根据物联网对水质监测的相关信息和监测地区的水质状况相结合，建立健全的物联网水质监测系统，对于检测地区的江河或其他水源的水质进行严格的监测。监测内容从常规的项目扩大到有毒物质、重金属等危害饮用者生命安全的因素，尤其是在重工业或污染严重的地区。例如，在居民饮用水源进行严格的物联网监测，并设置科学的水质标准，并提出相应的预防措施，一旦物联网监测到居民饮用水源水质出现变化，就采取有效的应对措施，防止居民饮用有毒水源。建立健全的物联网水质监测系统，能够保证环境监测中的水质监控能力，保障居民的用水安全。
3.3完善物联网监测数据共享平台
完善物联网检测信息共享，能够确保物联网监测数据的准确性，将环境监测的结果分享给更多的群众，提高群众的环保意识，让社会对于环境监测和环境保护引起更多的理解与支持，从而促进物联网技术在环境监测中的发展。而要做到这一点，首先要建立完善的物联网监测数据共享平台，让政府部门与相关企业的信息能够相统一，提高监测数据的准确性，然后需要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，并建立警报系统，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。
4结束语
篇2
一、目标任务
2013年区减排监测体系建设与运行要实现三大目标：一是全面完成国控污染源自动监控系统安装及验收工作；二是全面完成国控污染源自动监测数据有效性审核工作；三是全面完成企业自测及自测结果的工作。同时，主要污染物总量减排监测体系建设要完成5项指标：企业自行监测完成率达到75%以上；污染源自动监控数据传输有效率达到80%以上；监督性监测完成率达到95%以上；自行监测结果公布率达到95%以上；监督性监测结果公布率达到100%。
二、重点工作
（一）继续做好国控污染源和污染减排重点项目以及区域内重点污染源的监测工作
1、环境监测站配合市环保局组织完成环保部确定的《省国家重点监控企业污染源名单》中所列企业的监督性监测；
2、环境监测站要配合污控股完成减排项目的监测工作；
3、环境监测站根据我区确定的一类、二类、三类污染源分别制定监测计划，并按照这三类污染源监测频次，开展日常监测，确保及时高效地服务于环境执法及环境管理。（以上工作由监测站、污控股配合）
（二）不断完善自动监控系统建设
1、进一步规范自动监测数据的有效性审核。一是监察大队要严督促企业按照环境保护部《国家监控企业污染源自动监测数据有效性审核办法》和《国家重点监控企业污染源自动监测设备监督考核规程》的要求和程序，及时接受市环保局、市环境监察大队对国控企业自动监测数据进行有效性审核；二是监察大队每季度要配合市局对通过验收的国控企业污染源自动监测数据进行一次有效性审核，对未通过有效性审核的企业限期整改，确保已通过有效性审核的重点污染源自动监测数据的准确性和科学性；三是监察大队要严格按照国家规范要求，督促企业及时传送在线监测数据。
2、完成国控源在线监测设备的安装及调试工作。污染控制股要根据国务院下达的《省国家重点监控企业污染源名单》，督促我区汇能生物等国控企业于今年8月完成在线监测设备的安装，10月底完成比对监测及联网验收工作。
（三）充分发挥企业在节能减排中的主导作用，督促国控重点污染源开展企业自行监测工作
企业自行监测工作是今年减排监测体系建设的重点。各国控企业采用手工监测的，每日至少开展一次自行监测；采用自动监测的，按照相关规定执行。企业要高度重视自测工作。
1、各国控企业要制定内容全面的自行监测方案，并报经市环保局认定；
2、各相关股室要督促各国控企业按照自行监测方案在生产时段内每天开展自行监测，没有自测能力的企业要委托有资质的机构进行监测；
3、各国控企业要建立自行监测原始记录台账制度，并认真执行。
4、监察大队和监测站要依据市环保局批复认定的企业自测方案，对企业的日常监测工作进行监督核查，确保企业自测工作落到实处。
（四）保障公众知情权，完成企业自行监测结果和监督性监测结果公布工作
监察大队和监测站要配合市环保局将企业自行监测结果和监督性监测结果在市环保信息网站上进行公布。
1、按月公布生产期间内每日企业自行监测结果，公布的数据应包括企业名称、排放口及监测点位、监测日期、监测结果、执行标准及排放限值是否超标及超标倍数等；
2、按季度公布生产期间内的各次监督性监测结果，公布的数据包括企业名称、排放口及监测点位、监测日期、监测结果、执行标准及排放限值、是否达标及超标倍数。
三、保障措施
篇3
2015年，__主要污染物总量减排监测体系建设与运行要实现“6个目标”，即：污染源自动监控数据传输率达到95%以上，数据传输有效率达到80%以上；企业自行监测完成率达到80%以上，自行监测结果公布率达到85%以上；监督性监测完成率达到90%以上，监督性监测结果公布率达到95%以上。
（一）制订并组织实施污染减排监测体系建设计划。
州环保局按照环保部办公厅 《“十二五”主要污染物总量减排监测办法》精神和省环保厅《关于印发贵州省“十二五”减排监测体系指标职责分解的通知》要求，结合本地区主要污染物总量减排监测体系建设情况和存在的问题，制定切实可行的监测体系建设年度计划。并将建设计划任务进一步分解到县（市）区和企业，强化责任，狠抓落实，确保主要污染物总量减排监测体系建设有序推进，建设任务按时完成。
（二）全面推进国控污染源自动监控系统建设、验收、有效性审核工作，提高污染源自动监控数据传输有效率。
1.州环境监察局按照环保部下发的2015年国家重点监控企业名单，依据有关文件要求，确认考核基数。同时要推进排污口规范化整治和仪器设备更新换代工作，规范数采仪的安装，做好自动监控设备新建与更新安装计划。各县（市）区环保局应密切配合州环境监察局，根据计划任务积极推动工作开展，确保按计划实施并按时完成主要污染物自动监控设施安装、联网、验收等工作。
2.州环境监察局每季度对本地区通过验收的国控企业污染源自动监测数据进行一次有效性审核，对未通过有效性审核的企业限期整改，并及时跟踪整改进度、完成整改验收，确保已通过有效性审核的重点污染源自动监测数据的准确性和科学性，提高数据传输有效率。
3.严格按照国家规范要求，完善污染源监控中心和现场端数据传输建设，加强对监控中心运行的维护和管理，确保在线监测数据及时稳定传输，有效发挥监控中心对污染源的监控作用。
（三）大力推动国控企业污染源自行监测与信息工作。
企业自行监测工作仍然是今年减排监测体系建设的重点。环境保护主管部门要充分发挥企业在节能减排中的主导作用，督促国控重点污染源开展企业自行监测工作。企业自行监测与信息要严格按照《国家重点监控企业自行监测及信息公开办法》（试行）和省有关文件的要求开展。要高度重视企业自测工作，健全完善企业自行监测方案；督促企业按照自行监测方案在生产时段内按要求开展自行监测，没有自测能力的企业需委托有资质的机构进行监测；各国控企业要建立自行监测原始记录台账制度，并认真执行；州环境监察局、州环境监测站和国控企业要按照办法中的要求在贵州省国控企业减排监测信息网上及时、完整地自行监测结果。
（四）继续做好国控污染源监督性监测与信息工作。
州环境监测站完成2015年贵州省国家重点监控企业污染源监督性监测工作。监督性监测与信息要严格按照《国家重点监控企业污染源监督性监测及信息公开办法》（试行）的要求开展。
1.制定国控重点污染源监督性监测工作计划与实施方案；
2.制定国控污染源监督性监测质量保证与质量控制措施；
3.对10%的国控企业开展质量控制检查和现场抽测；
4.建立国控企业监督性监测数据库；
5.编制国控污染源监督性监测和比对监测季报、年报、质量保证与控制报告并及时州环保局及省环境监测中心站；
6.州环保局要按照办法中的要求在州环保局官网及贵州省国控企业减排监测信息网站上及时、完整地监督性监测结果。
（一）加强组织领导。各县（市）区政府要高度重视主要污染物总量减排监测体系建设工作，按照“谁主管、谁负责”的原则，对减排监测体系建设计划制定和落实情况定期进行检查督促，确保主要污染物总量减排监测体系建设工作顺利进行。
（二）理顺、完善工作机制。减排监测体系建设涉及总量、监测和监察等部门。要明确减排监测体系的建设和运行工作任务，量化指标，分解任务，将任务落到实处。各部门之间要各司其职，互相配合，形成合力，共同推进，确保污染减排监测体系建设及运行工作经常化、网络化、制度化。
（三）加大建设力度。加大对主要污染物总量减排监测体系建设的投入，落实配套资金、专项经费，并及时拨付到位，保障污染源监控、监督性监测、环境监测能力建设所需的资金支持，确保主要污染物总量减排监测体系建设和运行工作顺利开展。
篇4
核定污染源化学需氧量和二氧化硫的排放量，规范主要污染物总量控制减排监测，按照《国务院批转节能减排统计监测及考核实施方案和办法的通知》(国发〔20*〕36号)、《*省人民政府关于进一步加强污染减排工作的通知》（浙政发〔20*〕34号）、《*省人民政府关于印发节能减排综合性工作实施方案的通知》（浙政发〔20*〕63号）的有关规定，制定本办法。
第二条主要污染物总量减排监测是对污染源排放的主要污染物总量进行核定，并为国家及我省确定的主要污染物总量减排工作提供数据的监测活动。污染源化学需氧量和二氧化硫排放量的监测技术采用污染源自动监测技术和污染源监督性监测(包括手工监测和实验室比对监测)技术相结合的方式。
第三条污染源监督性监测工作原则上由县级以上环境保护行政主管部门负责。
国控及省控重点污染源监督性监测工作由设区市环境保护行政主管部门负责。省环境保护行政主管部门负责装机容量30万千瓦及以上火电厂的污染源监督性监测工作。国控及省控重点污染源监督性监测数据共享使用，不重复监测。
第四条国控及省控重点污染源名单按国家及省环境保护行政主管部门每年公布的名单为准。
国控重点污染源指国家环境保护行政主管部门监控并公布的占全国主要污染物工业排放负荷65%的工业污染源和城市污水处理厂。
省控重点污染源指省环境保护行政主管部门监控并公布的占全省主要污染物工业排放负荷65%的工业污染源和集中式污水处理厂。
第五条以污染源监督性监测数据为基础，统一采集、核定、统计污染源排污数据，根据污染物排放浓度和流量核算污染物排放量。
排污单位应当保证污染防治设施正常运行，对污染物排放状况和污染防治设施运行情况进行定期监测，建立污染源监测档案。排污单位应在每月5日前向当地环境保护行政主管部门上报上月排放的化学需氧量和二氧化硫数量，并提供有关资料。
对于安装自动监测设备的污染源，以自动监测数据为依据上报化学需氧量和二氧化硫的排放量。
对于未安装自动监测设备的污染源，由排污单位提供具备资质的环境监测机构出具的化学需氧量和二氧化硫监测数据，以此上报化学需氧量和二氧化硫排放量。
对于无法安装自动监测设备和不具备监测条件的污染源，化学需氧量和二氧化硫的排放量按环境统计方法计算，并向当地环境保护行政主管部门上报。
当地环境保护行政主管部门对排污单位每月上报的化学需氧量和二氧化硫排放量进
行核定，并将核定结果告知排污单位。
第六条污染源自动监测设备的建设由排污单位负责，验收由当地环境保护行政主管部门负责，日常运行由排污单位委托有资质的运营单位负责。
重点污染源自动监测设备必须与省市县环境保护行政主管部门直接联网并实时传输数据，其中国控重点污染源自动监测设备必须直接传输上报国家环境保护行政主管部门。
第七条各级环境保护行政主管部门应按照属地管理要求，负责辖区内污染源自动监测设备的实验室比对监测，其中总装机容量30万千瓦以上火电厂的自动监测系统的实验室比对监测由省环境监测中心负责。
第八条实验室比对监测与自动监测设备同步现场采样，国控重点污染源和省控废水重点污染源自动监测设备实验室比对监测为每季度一次，省控废气重点污染源和其它污染源为每半年一次。
第九条对未安装自动监测设备或自动监测设备未按要求联网的污染源，各级环境监测机构应定期对其进行手工监测，依此数据进行核定。
国控重点污染源和省控废水重点污染源监测频次不少于每季度一次，省控废气重点污染源监测频次不少于每半年一次，其它污染源监测频次由当地环境保护行政主管部门自行确定。
第十条设区市环境保护行政主管部门负责本辖区内的污染源监督性监测数据的质量管理工作。承担化学需氧量和二氧化硫排放量核定的环境保护行政主管部门具体负责污染源监督性监测数据的质量和排放量的准确性与可靠性。
实验室比对监测结果表明同步的自动监测数据质量达不到规定时，则从本次实验室比对监测时间上推至上次实验室比对监测之间的时段按自动监测系统数据缺失处理。数据缺失时段的排放量按照有关技术规范的规定核算。
地方实验室比对监测结果与上级环境保护行政主管部门的检查、抽查监测结果不一致时，由上级环境保护行政主管部门确认自动监测数据的有效性。
省环境保护行政主管部门定期和不定期组织对污染源监督性监测的统一质量控制考核，并适时组织交叉检查。
第十一条各级环境监测机构采用的监测方法必须符合国家标准或环保行业标准，并按照国家和地方技术规范要求实行质量保证和质量控制。
第十二条各级环境保护行政主管部门要建立完整的污染源基础信息档案，建立污染源监督性监测信息库。污染源监督性监测数据按季度逐级报送上级环境保护行政主管部门，用于监测质量管理和统计等相关工作。
第十三条各级政府要切实保障环境监测机构的工作条件，在人员配置和培训、设备购买和更新、工
作和实验用房供给、工作经费保障等方面制定切实可行的计划并予以落实，特别要切实保障直接为污染减排统计、监测和考核服务的污染源监督性监测工作经费，补助国控和省控重点污染源自动监控系统的建设和运行经费，将其纳入各级政府的财政预算。
篇5
关键词: 环境监测 多媒体课件 网络课堂
1.环境监测课程特点
环境监测是环境科学专业的一门重要的必修课程。主要讲述水和废水监测、大气和废气监测、固体废物监测、土壤污染监测、生物污染监测、噪声监测、环境放射性监测、连续自动监测技术与简易监测技术、监测过程的质量保证的内容、方法及分析评价。该课程的主要目的在于使学生掌握有关环境监测的基本理论和基本知识;掌握环境监测方案的制定及实施的原则;了解环境监测的全过程,从布点、采样、样品保存、样品预处理到样品分析测试和数据处理;培养学生今后在监测数据收集、整理和评价等方面独立开展工作的能力,培养综合应用多种方法处理环境监测实践问题的能力。[1]
本课程涉及化学、物理学、生物学、电子技术和数学分析等不同学科,固体、液体、气体、生物体等不同的环境载体,对不同环境载体中引起污染的各种项目的采用不同的监测手段和方法,课程知识覆盖面广、综合性强、教学课时有限,学生普遍反映较难。[2]在教学过程中,我们通过多媒体课件及网络课堂的应用,不仅解决了课程内容多,课时少的问题,而且加深了学生对重点及难点问题的理解,更拓宽了学生的知识面,使课程的教学情况有了很好的转变,取得了较好的教学效果。
2.多媒体课件在课堂教学中的应用
环境监测是一门理论性和实践性都很强的课程,课程中既涉及许多监测布点、采样、分析方法,又涉及较多的仪器设备,以及它们在环境监测过程中的运用。在传统的课堂教学过程中,教师仅以教材为中心进行传统的板书式讲授,可用的挂图极少,形式单一,很难使学生理解某些抽象的概念和复杂的仪器原理。多媒体技术集文字、图形、音频和视频等多种媒体信息于一体,不但能将教师用语言和教具演示难以解决的教学问题进行形象化处理,营造出一个色彩缤纷、图文并茂、动静相融的教学情境,而且能提高学生在有限的时间内获取较大的信息量,使教学内容形象生动,更具吸引力,有利于调动学生学习的积极性和主动性,激发学生的创造性思维。
2.1展示实物照片。
环境监测中有许多内容涉及多种采样工具,环境监测分析设备、仪器,比如深水采样器,颗粒物采样器,原子吸收光谱装置、气相色谱装置、可见―紫外吸收光谱装置、红外吸收光谱装置、高效液相色谱装置、ICP原子发射光谱装置等,因为学生以前很少见过这些设备,传统教学方法不能充分展示,所以学生对设备的结构很难了解清楚,从而影响其对设备工作原理的正确理解,而多媒体教学方式则可以克服这一缺点。在教学时,对每种仪器设备,教师通过教学课件展示自己拍摄的一些大型仪器的结构照片或从网上搜索到各种监测分析仪器的实物照片,可使学生对这些设备仪器有直观的认识,从而在掌握这些仪器设备的操作时觉得轻松得多。
2.2Flas的应用。
环境监测是一门实践性很强的课程,课程中涉及较多的监测点的布设,样品的采集,监测项目的分析过程,分析仪器、设备工作原理等内容,不仅包括理论性知识,而且有大量的操作知识。单靠教师口头表述,学生听起来索然无味,难以掌握。而利用Flash技术中图形的移动、解说、色彩变化等手段以动画形式演示教学内容,则可以使教学过程更直观、便于理解和记忆。如在讲解紫外及原子吸收分光光度计、气相及液相色谱仪等大型仪器的结构及操作过程时,我们把复杂的结构及测定流程通过动画的形式呈现出来,使学生一目了然,记忆深刻,为学生上机实际操作奠定基础;在讲解河流采样点位布设时,自行设计了确定断面―垂线―点位的动画,使学生在头脑中形成了河流的立体图像,对于如何设置河流的采样点位,思路更加清晰。又如在讲解项目测定时,对于各测定步骤中所加试剂用不同的颜色按加入的先后顺序展现给学生,使他们更形象、细致地了解整个测定过程是如何进行的。这样的教学使学生能够对授课内容了解地更真实和清晰,并增加课堂的趣味性和吸引力,大大地提高学习效率。
2.3播放实际监测录像。
利用多媒体的摄像、声像结合功能,将对某水体或某一污染源进行环境监测的全过程的录像资料以短片的形式展示给学生,不仅可以极大地丰富课堂教学内容,增加课堂的趣味性,而且多媒体声画并茂、视听结合的特点,能够调动学生的各种感觉器官参与活动,增强教学效果。在授课中,我们给学生播放了河流断面监测实验、锅炉烟道气烟尘监测实验、金鱼毒性监测实验录像,学生反响很好,既加深了对课堂知识的理解,又了解了具体的监测过程。
3.网络课堂对课堂教学进行补充
3.1通过网络课堂对学生进行课外辅导。
在校园网上开设了环境监测网络课堂,向学生提供学习的资源,包括多媒体教学课件、课后自我练习、课后习题、复习资料等,所有资料可通过校园网在线观看学习和下载,以方便学生自测和复习,通过网上的再学习,加深对教学内容的巩固和掌握。网络课堂还设置了网上答疑系统,对学生学习环境监测知识过程中所遇到的问题进行答疑,进一步加深师生之间的相互交流与沟通,提高教学效果。
3.2通过友情链接扩充学生知识面,开阔学生的视野。
互联网上科技信息资源的共享,是网络教学的最大优势。在以往的教学中,学生苦于资料的缺乏,知识面的充实和扩展受到极大的阻碍。为使学生视野扩大,深入了解有关环境监测的新技术,新方法,充分发挥网络的优势,网络课堂提供了丰富的与教学内容相关的信息链接。
3.2.1链接知名大学环境监测精品课程网站。
学生可以登入知名大学校园网,浏览课件,享受一流大学的教育,感受网络时代的无穷魅力,学习热情也会有极大的提高。
3.2.2链接环境保护相关网站。
学生可浏览国家环境保护总局、中国环境监测总站、中国环境资源网、中国环境新闻网,国家大气质量网、中国室内空气网等网站,在这些网站阅读近期的环境新闻,了解当前的环境监测现状,查阅最新环境法规、环境标准。
3.2.3链接有关环境监测学术期刊。
学生可浏览中国环境监测,环境监测管理与技术,干旱环境监测等期刊杂志文章,了解新的监测技术、新的监测方法和设备,熟悉科技文章的格式和写作方法。
学生通过这些链接进行个性化的自主学习,更新和补充教学内容,增加了专业知识信息,激发了学习的积极性,培养了积极探索、勇于创新的科学素质,在立足教材基本内容的前提下更加关注环境监测技术的最新发展,为以后的工作和学习打下了良好的基础。
4.结语
多媒体教学是现代化教学手段在教学实践中的应用,环境监测多媒体课件和网络课堂的教学实践表明,这种教学手段为教学带来了许多好处:在有限的时间内可以大大增加教学内容和信息量;可以将一些抽象的内容变得非常具体;可以很好地提高学生学习时的兴趣;可以快速、便捷地更新和丰富教学内容。但在教学中仍存在一些不足:教学信息量大,留给学生思考的时间不足,同时对大信息量阅读时间长,反而容易引起视疲劳和神经迟钝;课件制作中画面的内容、明度、色彩、形态和动态,直接关系到教学的效果;在多媒体课中,环境光线相对暗淡,学生易产生疲乏、厌烦,从而影响教学效果。因此,在教学过程中,教师应合理地将传统的教学与多媒体教学有机结合,相互渗透,彼此兼容,当需扩大课堂教学容量和形象理论教学时,适时运用多媒体课件,当强调教学难点、学生讨论时,运用传统课堂教学,这样才能使环境监测课堂教学效果最优。
参考文献:
[1]奚旦立,孙裕生,刘秀英编.环境监测(第三版)[M].高等教育出版社,2005.
[2]金玉莲,石碧清,赵育.多媒体及网络技术在高职环境监测教学中的应用[J].中国现代教育装备,2007,(11):42-43.
篇6
【关键词】污染源；在线监控系统；平台；管理；防治方法
一、污染源在线监控系统平台的应用
污染源在线监控系统可以采集具有时效性、可靠性的环境信息，提高信息的利用率，最大化的为环境监测与管理提供及时、准确科学的依据。其是应用自动控制技术、数据通讯、数据库等技术，建立起完善的数字化环境监控体系。（1）数据传输方式。数据的传输一般是采用通讯公司的GPRS方式来实现的，该传输方式保证了数据的稳定性、运营费的低廉性的前提下，保证数据传输的安全性。（2）数据传输特点。数据传输具有实时性强；可对监控点仪器进行远程控制、建设成本低；监控范围广、良好的扩展性；系统传输容量大；数据效率高等特点。（3）污染源监控平台的功能。监测项目类别的界面，实现废水监测、废气监测项目的归类管理；监测类别是对监测项目的一个具体诠释，对污染物和污染物产生的数据进行分类，达到监测数据的要求；权限管理设置是完成对用户访问数据的授权
二.加强污染源在线监控设施的管理
1、视频监控系统.目的是对重点污染源的污染物排放状态，检测仪器工作状态等情况的图像监视，对图像数据进行存储，同时将视频信息传输到地市监控中心及省监控中心。系统由摄像机、DVR（视频服务器）等设备，主要完成图像采集、编码和传输等工作。视频监控设备的功能要求。远程视频监控设备需长时间运行，处理数据量大，因此要求设备稳定性好，运行速度快，达到实时监控效果，需要考虑设备的兼容性和可扩展性。为方便远程视频监控，前端的各种设备如：视频参数、支持的解码器协议要求、录像控制、报警功能等应实施统一管理。
2、污染源自动监控设施。环境保护部颁布了《污染源自动监控设施运行管理办法》，旨在落实污染减排指标，强化监测和考核体系能力建设工作，加强对污染源自动监控设施运行的监督管理。根据国家节能减排综合性工作方案的要求，全国所有重点污染源和重点治污设施，均要安装自动在线监控设备，并要与当地环保部门联网，加强对污染源自动监控设施运行的监督管理。
3、移动车载应急视频监控。（1）移动环境检测车。在环保部门制定的车辆上进行改装，配置移动视频监控系统远端站、350M警用无线集群系统、处理系统等辅助设备，是应急指挥系统的远端移动信息采集平台。（2）5.8G扩频数字微波系统。无需频率申请，系统可靠性高，传输能力强，安装使用灵活方便。（3）监控中心站显示系统。（4）广播系统。在应急通信车上完成现场的宣传广播和喊话。
4、工况在线监控系统。此系统的建立可以对企业污染治理实行全天候监控，对无组织排放污染源进行有效地定量控制，同时弥补视频监控由于夜晚光线不好的难以取证的不足，确保污染治理设施的正常运行。该系统由传感器系统、采集系统、信号分配系统、存储系统、传输系统、中心数据系统平台组成。用户根据需要对现场设备进行配置，对检测频次、通讯延迟、报警参数、通讯参数等各种参数进行设定，并在中心系统平台上显示及控制。
5、其他措施.对于一些不具备条件实施在线监测管理的污染源，比如，小型企业，农业，固废等，我们通过污染源调查、污染源评价和污染源控制来完善污染源管理。其中污染源调查是环境保护的基础工作，做好这项工作，有助于掌握污染源的变化趋势和污染物消长规律，结合环境质量监测可以监测量变化趋势，同时采取相应对策，减少和控制污染源排放的污染物。通过污染源调查，可以找出一个区域或一个工厂的主要污染源和主要污染物，资源、能源及水资源的利用现状。为企业技术改造、污染治理、综合利用、加强管理指出方向；为区域污染综合防治指出防治什么污染物，在哪防治；为区域环境管理、环境规划、环境科研提供依据。污染源调查是污染综合防治的基础工作。
6、监控方面的日常工作.监控日常工作主要包括：企业前端情况的掌握、自动监测数据的处理、自动监测数据的统计分析，环保相关业务的支持等等。（1）企业前端情况主要包括：装机容量，机组情况、机组运行负荷、发电量、污染治理设施运行情况、治污工艺、排放口基本情况、设备检修等等。（2）自动监测数据的处理主要包括：数据掉线处理，数据异常处理、数据超标处理。（3）自动监测数据的统计分析包括：联网情况统计、数据传输情况统计、超标分析，总量分析、异常情况分析等。（4）环保相关业务支持包括：环境监察部门、污染控制部门、环境检测部门等提供相关的业务支持数据。
三、环境污染源的防治方法
环境污染源研究的主要内容主要包括：（1）大气污染源.（2）水污染源状况.（3）固体废物污染源.（4）种植业污染源对环境的影响.（5）畜牧养殖业污染源对环境的影响等等。以下就主要防治方法进行分析：
1、针对水体污染的防治。树立科学发展观和正确的政绩观。尽快实现从末端治理向源头和过程控制的战略转移，大力推行清洁生产，发展循环经济。综合治理点源、面源和内源污染，高度重视污水再生利用。同步规划和建设污水再生利用设施，实现由单一的污水处理达标排放向污水综合利用转变。
2、大气防治方法.（1）加强大气监测，大众媒体监督；（2）促使企业进行工业改造，加大环保投资；（3）控制交通污染源和生活污染源；（4）选好树种，搞好卫生防护林的营造与管护。
3、固体废物的防治方法。（1）强化宣传教育，增强全名环境保护意识；（2）逐步推进固体废弃物排放收费制度；（3）实行工业企业固体废弃物排放许可证制度；（4）积极推行ISO14000生命周期思想。
4、土壤种植业的治理方法。（1）加大生态环境保护的宣传力度；（2）积极指导农民科学施肥，大力推广测土配方施肥技术，提高肥料利用率；（3）普及推广生物防治、病虫害综合防治技术，减少农药用量；（4）积极回收农膜，大力推广新型可降解农膜；（5）依靠科学技术，开展生态农业建设
5、畜牧业污染治理方法。（1）合理加工日粮，在饲料中减少使用含硫矿物质如硫酸铜和硫酸铁，可降低含硫臭气；（2）添加酶制剂，消除相应的抗营养因子，补充动物的内源酶，提高饲料转化率、减少排泄物；（3）粪便能源化和肥料化，畜禽粪便可以作为沼气池填充原料，经发酵后的残渣返田增加肥力，改良土壤，防止土地板结，减少化肥的用量。
结束语
当前污染源污染日益加剧，通过环境保护部门颁布一系列的保护措施，已经在一定程度上减少污染源污染，但是仍然需要相关人员继续探讨污染源的监控及其防治方法。通过合理利用在线监控系统管理模式和自动监控管理模式，可以更有效地发挥其作用，加快生态文明建设的脚步。
参考文献：
[1]环境保护部・关于印发《污染源自动监控设施运行管理办法》的通知[Z].2008
篇7
关键词：物联网；水文监测；Linux；系统评估
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2012）12-0065-04
Design of hydrology monitoring system based on Internet of Things
JIANG Yong1， DUAN Mei-xia2
（1.The 41st Institute of China Electronics Technology Group Corporation， Qingdao 266555， China；
2.North China University of Water Resources and Electric Power， Zhenzhou 450011， China）
Abstraction： Aiming at the current situation of hydrology monitoring， the paper combines with the application of Internet of Things in hydrology monitoring field to realize automation of hydrology monitoring. The hydrology monitoring system based on Internet of Things is designed using Internet of Things technology， software technology， network evaluation technology and so on. The system has the characteristics of data real-time processing， visualization， and alarm on abnormal occassion， and has the ability to monitor hydrology remotely and automatically.
Keywords： Internet of Things； hydrology monitoring； Linux； system assessment
0 引 言
我国作为一个水资源缺乏的国家，水资源应该得到充分合理的利用，水文参数监测是水资源合理利用的基础，水域水文参数资料涉及到我国的核心经济利益。相比于国外的水文监测工作而言，国内水文监测还处于起步阶段。目前的水文监测工作还是采用比较原始的工作方式，即人工采样，采用手持便携式监测仪或实验室分析。这种工作方式存在采样频率低、无法实时监控、不能反映水体水质参数的连续动态变化等缺点。同时，由于水文参数监测（如溶解氧、PH值等）往往存在分布范围广、不易到达、取样时间不固定、取样困难等特点[1]，采用现有人工取样、有线或者无线组网等方式组成测试系统通常都会存在施工困难，维护保障不容易，以及升级困难等弱点。
随着网络技术和通信技术的快速发展，物联网技术由于其短距离传输、低复杂度、低功耗、自组网等特点，被广泛应用在工业控制环境检测与预报、建筑物状态监控、医疗护理、智能家居、空间探索以及军事等领域。物联网终端节点成本低廉，可以很方便地实现不同水域部署，并能保证数据采集的广度和精度，可为大范围水文资料监测提供数据基础[2]。为此，针对水文参数总体及局部监测的需求，本文提出了以水文参数检测传感器作为终端测试节点，以物联网技术作为通信平台，并以Linux系统作为软件基础平台来构建水文参数监测系统，从而实现对区域水文参数的远程实时检测。
1 硬件监测平台构建
基于物联网技术的水文参数监测系统的硬件架构主要包括水文参数终端节点（水温测试、溶解氧测试等）、网关路由节点（中心网关、边缘网关）、远程中心监控节点等三个主要部分，每种节点完成不同的功能。基于物联网技术的水文参数监测系统与传统水文参数监测系统的不同，主要表现在新的水文监测系统的终端节点的电源管理、网络路由算法、网络通信协议以及中心监控软件系统的不同。基于物联网技术的水文监测系统结合了最新网络技术和水文参数监测技术，通信工作频段兼顾了中国和国际标准，主要包括780 MHz（中国） / 2.4 GHz（国际）[3，4] ，其实际硬件拓扑图如图1所示。
图1 水文监测物联网系统拓扑图
在基于物联网的水文监测系统中，终端节点由许多功能相同或不同的水文监测传感器节点组成，水文监测传感器是整个监测系统的硬件基础，可用于实现多种水文参数的检测。目前的系统设计中包括水温（Campbell公司的109温度传感器）、水位（压力式水位传感器）、PH值（CS525）、溶解氧（Hamilton 公司的243111-OXYGOLD G ARC 225 溶解氧传感器），并预留了其它水文参数测试的软硬件终端接口，如流速、浑浊度等参数。终端节点通过传感器可将水文参数转变为数据调制信号，然后对射频信号进行调制，并产生已调信号，然后将已调信号通过终端节点的天线发送到网关节点进行数据的融合和汇聚。
每一个水文监测终端节点都包含数据采集模块（传感器，在本系统设计中主要指水温、水位、PH值、溶解氧传感器）、数据处理和控制模块（微处理器、存储器）、通信模块（无线收发器）和供电模块，主要设计要求是低功耗，高可靠性，具有自组网功能。由于终端节点体积小，因而电源容量也非常有限，从而在设计中必须充分考虑到节点的节能优化技术，提高单位节点的工作时间，节省节点的能耗以及采用合理的网络协议。在设计中综合考量终端节点的可靠性、经济成本等多方面因素，终端节点可采用Chipcon公司的CC2430芯片作为控制核心，该芯片以IEEE 802. 15. 4协议为基础，整合了射频（RF）前端、内存和微控制器[5]，在本系统中可分别对水温、水位、PH值、溶解氧等水文参数传感器进行控制，并最终实现参数测试。同时，也可以根据需要进行其他参数测试，所需要的工作只是加入不同的水文参数测试终端节点而已。
网关路由节点用于实现整个水文监测物联网区域子网段的自协调组网以及信息处理。在水文监测物联网建立过程中，因具体应用环境不同，其工作测试的重点也不同，故对不同的子网段，需要单独进行设置。首先应由各个网关节点初始化该段子网，以避免各个终端节点之间的相互干扰，以及与其他工作相同频道设备间的信号干扰。网关节点通过给每个终端节点网络指定不同的物理地址来区分不同节点，当整个网络应用后，网关节点会定时发送查询命令，在发现新的网络节点后，系统会自动加入网络节点列表，同时发送新的路由表。
除具有自组网特点外，网关节点还负责第一步的信息分析及处理，并将处理后的数据存储到嵌入式数据库以备查询。网关节点通常个数有限，一般对功耗要求不严格，可以采用多种通信方式与其他网络节点进行通信（如Internet、卫星或移动通信网络等）。在水文监测物联网系统中采用星型拓扑设计，可以在一个较大的水域范围内设置中心网关路由节点，以分别实现对边缘网关节点的水文数据包信号的中继和转发[6]。
远程中心监控节点是整个系统的管理中枢，用于汇集并处理各区域的水文参数，并根据分析结果提出不同的合理化建议，主要完成数据的存储与处理、数据的可视化、物联网的管理功能。其硬件组成主要是大规模的磁盘阵列以及高性能的工作站服务器。
在整个水文监测系统硬件部署、软件参数设置完成后，就可以对部署了终端传感器节点的水区域进行水文参数的主动监测。其具体流程如下：
（1） 远程监控中心发出控制指令，通过网关节点，启动激活终端传感器节点进行水文参数检测。
（2） 终端节点处理器收到指令后，由主处理器对命令进行解码。若节点地址与控制指令中的地址一致，则启动传感器进行水文参数采集，并将最终采集到的数据传送给节点处理器。节点主处理器捕获到测量数据后，再进行相关数据的分析、融合，并将水文数据打包成符合6LoWPAN协议标准的数据帧，然后加入包头、节点编号等信息后送到射频模块进行数据的发射，同时也可在该节点实现其他节点的路由转发。
（3） 中心节点汇聚各个终端节点参数，发出相应控制指令。
2 软件系统集成及设计
水文监测系统的管理功能比较复杂，任务多样，需要监测的水文参数种类多，仅目前就包括水温、水位、PH值等参数测试，而且为了今后的拓展，还必须为今后其他水文参数测试预留软件接口。同时，水文参数测试结果的通信方式的种类差异也较大，软件设计涉及大量的网络通信程序设计以及数据库设计管理工作。为便于不同模块的接口，软件设计整体应采用一致性、模块化设计。所有节点开发和应用平台可选用Linux操作系统，因为Linux系统成熟稳定、源代码开放，尤其在网络通信方面有其独到的优势。终端节点由于其节电性方面的要求，可采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系统，网关节点采用普通嵌入式Linux操作系统，而中心节点则采用完整的Linux系统，这种软件平台架构保证了整个系统的软件一致性，以便于以后的保障和维护。
2.1 终端节点的软件设计
终端节点的硬件平台主要包括核心控制器、I/O接口、存储模块及射频收发模块等，其硬件构成决定了终端节点采用裁剪后的最小嵌入式Linux操作系统比较符合终端节点特性。同时，由于终端节点以及物联网组网的特殊性，其通信协议不可能采用完整的IP协议栈，而必须采用修改后能适用本系统的网络协议栈来实现报文的分片和重组、报头压缩和地址自动配置、组播和安全。协议栈数据帧格式符合IEEE802.15.4，其水文参数测试协议帧格式如图2所示，其中MAC负载部分包括上层协议帧控制信息、水文参数、传感器节点号等信息。
图2 水文参数测试协议帧格式
作为终端节点，软件节能设计是其中的一个重要考虑。为了避免节点频繁进入暂停工作等待充电的工作模式，减少无用数据的采集和传输，传感器节点采用基于阈值的工作方式：当监测数据的大小在报告阈值以内时，不予发送，当监测数据的大小超过报告阈值而在告警阈值以内时，以较长的周期循环报告实时数据；当监测数据的大小超过告警阈值时，以较短的周期循环报告实时数据。这样的工作方式既保证了关键实时数据的可靠获取，又减少了频繁发送无用数据的能量消耗。
2.2 水文监控中心软件设计
水文监控中心应用软件的设计目标是尽可能地使得系统友好，使用户操作简单直观，对险情或者异常情况表示及告警明显。在方案设计中，上层部分不但需要提供给用户与系统交互能力相适应的界面，还需要提供对水文参数进行归纳、综合分析等功能的实现模块以及与底层交互的通讯模块。
基于设计目标的要求，其监控中心的软件平台设计采用B/S架构，应用界面程序部分和核心平台之间采用多种耦合方式。核心平台可以作为界面的一个功能模块DLL嵌入上层直接调用底层库函数，也可以把核心平台单独作为一个独立的进程，二者之间通过操作系统提供的进程间的管道机制实现通信。监控中心应用程序通过核心平台实现对水文监测网络的管理，并启动终端水文监测节点来采样区域水文资料。监控中心在收集到由路由节点转发来的水文采样数据之后，可将数据存储于后台数据库中，同时提供用户界面对水文参数进行分析处理，并采用图形方式进行显示，最终根据分析结果进行视觉或声响告警。系统应用程序主要包括文件处理模块、系统配置模块、分析处理模块以及告警模块等4个功能模块。监控中心软件系统平台采用Linux系统，存储数据库则采用ORACLE大型关系数据库[7-8]。
通过文件功能模块可以实现对数据的存储、调取以及打印等功能，也可以保存设置应用程序工作环境参数等功能，同时可实现对数据的永久性存储，以便于后期数据的综合化处理。
配置功能模块采用图形化的方式实现对系统节点、整个系统的网络路由以及终端传感器的参数设置，从而达到对整个水文监测系统的硬件和软件配置，包括应用程序启动时对硬件的检测以及检测通过后初始化测试所需要的软硬件环境。
分析处理模块是整个监控中心的核心模块，主要包括水文数据的分析、归类、比较、模型建立、数据归一化处理以及对数据曲线进行描绘和显示等功能。大致的功能包括下列4个方面：
（1） 结合地理信息系统，将所有终端节点的位置及其实时数据显示在地图上，这样可实现监测者快速定位水文终端节点地理坐标，全局监测整个水域的水文信息情况；
（2） 以时间坐标为基轴，将所有终端节点的历史或实时数据显示在以时间为横轴的曲线图上，以便于监测者分析一段时间内水文参数的变化情况，进而结合其他监测信息分析发生的原因，完善预警机制；
（3） 基于节点标识的展示，对所有节点按网络内的标识大小进行整体的实时数据和节点状态显示，以便监测者抽取导出监测数据，同时观察节点异常状态，对整个网络系统进行及时有效地维护；
（4） 建立水文参数模型，构建参数预测模型，建立专家系统，提供领导决策科学依据。
告警功能模块可实现对水文参数的异常情况的报警，主要实现异常节点的快速定位、进行声光报警提示以及按照设定策略进行异常处理。报警的方式主要包括在图形界面上快速闪烁红色告警提示信息，通过扬声器发出告警提示声音[9]。其软件整体结构如图3所示。
3 系统评估
在基于物联网技术的水文监测系统中，由于大量水文采样终端节点被部署于不同的水文区域，各个终端节点间以无线自组织方式构成网络，通信方式采用的是无线通信。由于无线信号传输存在由反射、衍射所引起的多径效应，加上节点所处环境复杂，因而导致网络通信质量受到严重影响，网络节点间通信存在较大的不稳定性。这种情况有可能导致整个水文监测系统无法稳定的工作，采集到的水文数据不能及时、准确地传输给监控中心进行分析决策[10]。
因此，在系统成功组建后，为了保证整个系统高效、稳定地运行，还需要对整个监测系统进行评估，主要包括对终端水文采样模块物理性能的评估、网络物理层参数的评估、数据链路层参数评估、网络层参数评估、监控中心分析软件的性能评估等，并依据评估的结果采取相关策略。
图3 水文监控中心软件整体框
国内外对基于物联网系统的项目在评估方面进行了大量研究，并取得了很好的应用效果。评估方法主要包括基于通信链路特性的评估方法、基于测试参数的评估方法、结合多因素的综合评估方法等，这些评估测量手段都值得进行借鉴和参考。具体到本项目的系统评估，则包括对终端节点的射频参数测试评估、采样水文参数精度和可靠性评估以及整个网络的通信质量和网络生命周期的评估。只有整个网络都达到了设计的预期目标，系统所测试的水文参数才是真实和可靠的，才能用于实际的工程中。
4 结 语
基于物联网技术的水文监测系统组网灵活，物理限制条件宽松，能够很容易地实现水文参数测试布网，在本项目中可以很方便地实现对水温、PH值、水位、溶解氧等参数的测试，也可以很方便地通过增加网络终端节点而不用改变系统总体结构来满足对某一宽广水域（如河流的河段、湖泊、水库海水养殖水域等）的水文进行在线实时监测。通过航空布网，也可以实现对某些人员不易到达的区域进行物联网构建，从而达到对水文情况进行实行远程监测。这一点对于减灾监测方面，尤其具有重要的作用。
参 考 文 献
[1] 吴蒋，任崇勋.基于ZigBee技术的饮用水水源地水质远程监控系统[J].东北农业大学学报，2010，41（10）：120-123.
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[5] 陈莉，陶正苏.环境监测无线传感器网络节点的设计[J].仪表技术与传感器，2008（10）：7-8.
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篇8
【关键词】 农业 物联网 推广 应用
1 农业物联网概述
物联网最早于1999年提出，被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。它是将所有物品通过各种信息传感设备，如射频识别装置、基于光声电磁的传感器、3S技术、激光扫描器等各类装置与互联网结合起来，实现数据采集、融合、处理，并通过操作终端，实现智能化识别和管理的技术。物联网实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。农业作为关系着国计民生的基础产业，物联网技术在农业生产和科研中的引入与应用，将是现代农业依托新型信息化应用迈出的一大步。在现代农业中，应用物联网通过各种传感器采集信息，可以帮助农民及时发现问题，并且准确地确定发生问题的位置，这样农业将逐渐地从以人力为中心、依赖于孤立机械的生产模式转向以信息和软件为中心的生产模式，从而大量使用各种自动化、智能化、远程控制的生产设备。
2 农业物联网推广应用的意义
农业物联网已成为发展现代农业的新生技术，在农产品质量安全提升、农业远程诊断、节水灌溉、环境监测、粮食流通以及农业信息化中有着广泛应用和重大意义。特别是在监测农作物灌溉情况、土壤空气变更情况、畜禽环境情况以及大面积的地表检测方面有重要作用，而且对及时收集温度、湿度、风力、大气和降雨情况，趋利避害发展农业生产也有较大作用，此外在土壤湿度、氮浓缩量和土壤酸咸度情况等方面，正在发挥越来越大的作用，为农业实现科学监测、科学种植、防灾减害，大力推进先进技术应用，提升农业高产优质高效生态安全等有积极的现实意义和作用。总之，农业物联网可以实现农业规模化、自动化生产，实现农业精准管理，建立农业灾害预警系统，减少农业灾害损失，提高农业综合效益。
3 农业物联网推广应用存在的问题
3.1 技术问题
农业物联网技术还不成熟稳定，目前尚处在初级发展阶段，大量技术问题急需解决。比如，设备性能远远低于应用预期。传感器的可靠性、稳定性、精准度等性能指标不能满足应用需求，产品总体质量水平亟待提升。另外在技术标准、安全性、协议、IP地址、终端等方面也存在一系列问题。制约物联网产业发展的最大瓶颈是标准的缺失。中国的物联网产业还处于初级阶段，即使在全球范围内，都没有统一的标准体系出台，这是制约技术发展和产品规模化应用的关键点。从行业技术来看，目前主要缺乏以下两个方面的标准：数据模型的标准化和接口的标准化。标准化体系的建立将成为物联网产业发展的首要条件。另外IP地址不足，制约着物联网的发展。依据物联网的概念，要把物与物连起来，除了需要不同类型的传感器以外，还要给每个物品都贴上一个标签，也就是说物联网要实现全部物、事、人的连接，每个物品都要有一个自己的IP地址，这样用户才能通过网络访问物体。但是目前的IP受限于资源空间耗竭，无法提供更多的IP地址，这是技术发展的瓶颈问题。
3.2 成本及接受问题
现阶段，物联网在农业方面的应用基本上是一些小型示范工程。对于传统农业整体来说，一方面，物联网在农业现场应用过程中存在资源不足，地形及自然环境复杂，传感器及相关设备成本费用较高；另一方面，农产品的价格较低，设备及器件的费用较高，在没有见到效益之前，让农民提前较大额度的投资难度较大，这就使得电子标签等设备不能应用到单个产品上，严重阻碍了在农业生产中大面积推广应用。例如，物联网应用首先要部署传感器，农用传感器多为土壤监测、水质监测等化学类传感器，而传感器成本较高则是难以突破的瓶颈。如测温度、湿度、二氧化碳浓度的传感器价格昂贵，后期维护成本又高，而农作物利润率普遍较低，因此物联网应用部署投入产出比不高，使得农民部署意愿不强。此外对于新兴事物，很多农民，甚至一些农业干部、政府部门还处于观望之中，还需要一个接受的过程，这需要转变观念。
3.3 农业经营模式问题
目前，我国农业仍基本是包干到户、分散经营的小农经济，灵活性有余，集体统筹能力合作能力不足。不适合农业物联网应用的智能化、规模化推广。，致使农民土地变得条条块块，分布分散，个体农户要部署诸如土壤养分检测和配方施肥的应用只能自购设备，自我使用，这种单体使用的方式，成本高，风险大，效益也不明显。目前，设施农业发展得较有起色，主要是因为大棚或果园的小范围和可控性，易于管理，且能够在成本和效益之间找到平衡。然而真正的农业生产应用应该是面向大面积的室外田地而非小型“试验田”，而我国农业室外大田缺乏统一的大面积的规划和管理，这种生产经营方式是阻碍农业物联网应用大范围推广的重要问题。
4 农业物联网推广应用的对策与建议
4.1 加强技术攻关
物联网科研人员要根据现阶段研究成果继续对技术问题进行攻坚克，使产品性能更加成熟稳定。针对物联网相关技术产品不成熟、传感器产品性能差且成本高的问题，科研人员、产品生产厂家要农民使用者之间建立密切的合作关系，畅通沟通渠道，在使用过程中让产品功能、性能不断磨合，并通过及时反馈产品的性能缺陷，使科研人员、厂商能够及时改进优化产品和提出解决方案，不断提升技术水平，提高产品质量。
4.2 构建多方共赢的商业模式
农业物联网能不能大范围推广，能不能走向大的市场，关键在于商业模式的开拓创新。所谓多方共赢的商业模式，就是通过市场机制让物联网真正成为一种商业的驱动力。只有让物联网运行的各个环节都有相应的回报，物联网才能得以持续快速地发展。如针对使用成本过高的问题，可采取以租代建、购买服务的方式，减低风险和部署成本。为了调动农民积极性，可采取前期免费部署应用方案，后期赚取农产品质量和产量明显提升后增收利润的部分分成作为厂商收入的商业模式。
4.3 提高农民科学文化素质
生产力的发展和农村经济的发展有赖于高素质的劳动者，先进的科技成果，需要高素质的劳动者推广和应用。现阶段小农经济的存在一个重要的原因就是农村劳动者科技意识差，文化素质低，接受新事物的能力不强，因此提高农民科学文化素质已成为广大农民的迫切要求。为此，要开展好农村科技远程教育，农技校教育，乡镇成人技校教育以及科技下乡活动，只有各方面密切配合，形成教育合力，才能切实提高农民科学文化素质，才能让他们尽快转变观念，接受农业物联网这个新兴事物。
4.4 强化政府导向作用
首先，政府应设立专项基金，将物联网的技术研发与产业化、标准研究与制订等相关方面的项目确定为支持范围。其次农业物联网建设主体应是种养业经营主体本身，但现阶段国家应做好土地流转工作，积极开展农业物联网示范，通过示范引导农民使用，从而稳妥推进农业物联网应用。？最后，要让农民真正使用物联网，政府应该对农民进行信息补贴，保证在网络和应用层面进一步减少农民投入。
总之，我国农业物联网推广和应用取得了较大发展，但也存在诸多问题，从科技、农民、政府、市场等四维模式思考存在的问题，并依此提出相应对策与建议，必将进一步促进我国农业物联网事业的更大发展。
参考文献：
[1]刘云浩.《物联网导论》.科学出版社，2010年12月第一版.
[2]朱近之.《神奇的云计算》.电子工业出版社，2011年4月第二版.
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关键词：起重机；物联网；动态监管；监控系统
中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2013）01-0054-03
0 引 言
起重机是一种广泛应用于冶金、交通、电力、建筑、采矿、化工、造船、港口等工业生产的特种设备。目前，起重机不仅使用数量在不断扩大，同时也正在向大型化、高速化、自动化和多功能复杂化方向发展。国内外每年都因起重设备、起重作业造成大量的财产损失以及人身伤害事故。随着国民经济的发展，随之而来的起重机事故也越来越多，在全部产业部门的事故中，起重机械伤害事故约占总数的20%左右。我国随着起重机械使用数量的增多，起重机械伤害事故占全部工业企业伤亡事故的比例也呈逐年上升的趋势，近年已经达到15%左右。
为此，国家出台了一系列有关起重机安全管理的法律、法规、规范和标准文件，其中都要求加强对起重机运行的日常维护和监控，确保设备安全运行。在国家质检总局的《“十二五”特种设备安全与节能发展规划》的第一大类“信息化工程”中明确提到：“在电梯、起重机械、客运索道、大型游乐设施、移动式特种设备等领域，鼓励和支持生产、使用、维保单位对设备实施基于物联网的远程动态监测、诊断和监控”。在国质检特联[2011]137号文（即《大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案》）中明确规定：“2012年，对大型起重机械，所有生产和使用单位要在本单位内对应每个品种（至少一台大型起重机械）要安装一套安全监控管理系统，以巩固和推广前期试点成果。2013年，要逐步在所有新制造的大型起重机械中全部安装安全监控管理系统。全面推进、取得实效。从2014年开始，在所有在用的大型起重机械上全部安装安全监控管理系统。2015年底，尚未安装安全监控管理系统的大型起重机械，将不准使用。”
由此可见，对起重机的动态监管已经越来越受到重视。目前，动态监管在制度上已经得到保证，而在技术层面上，为了实现起重机的动态监管，则必须依靠物联网技术等先进手段。
1 物联网技术
物联网的最初概念是在1999年提出的，其被视为互联网的应用扩展。2005年，在突尼斯举行的信息社会世界峰会上，国际电信联盟正式提出了“物联网”的概念。把物联网定义为：通过各种信息传感设备，如传感器、射频识别（RFID）技术、全球定位系统、红外线感应器、激光扫描器、气体感应器等各种装置与技术，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程，采集其声、光、热、电、力学、化学、生物、位置等各种需要的信息，与互联网结合的一个巨大网络。其目的是实现物与物、物与人，所有的物品与网络的连接，以方便识别、管理和控制。
物联网包括RFID、传感网、M2M和两化融合四大关键领域。其中，RFID是指射频识别技术，又称电子标签、无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或光学接触。传感网是指一种随机分布的、集成有传感器、数据处理单元和通信单元的微小节点，通过自组织的方式构成的无线网络。M2M是将数据从一台终端传送到另一台终端，也就是机器与机器的对话。从广义上讲，M2M可代表机器对机器、人对机器、机器对人、移动网络对机器之间的连接与通信，它涵盖了所有实现在人、机器、系统之间建立通信连接的技术和手段。两化融合是指电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割，而这将催生工业电子、工业软件、工业信息服务业等新产业的发展。
从技术架构上来看，物联网可分为三层：感知层、网络层和应用层。感知层由各种传感器以及传感器网关构成，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和采集信息。网络层由各种私有网络、互联网、有线和无线通信网、网络管理系统和云计算平台等组成，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，主要实现物联网的智能应用。物联网的行业特性主要体现在其应用领域内，目前，绿色农业、工业监控、公共安全、城市管理、远程医疗、智能家居、智能交通和环境监测等各个行业均有物联网应用的尝试，某些行业已经积累了一些成功的案例。
2 起重机动态监管
起重机的动态监管是指在起重机整个运行寿命周期中，为准确掌握起重机的使用状态，由各级安全监察部门和监督检验单位通过现场安全监察和强制检验，采用现代化科技手段和管理手段，依法对特种设备安全状况进行实时跟踪管理的全过程。这一过程中主要应用的物联网技术手段包括RFID技术、GIS技术、传感器技术、M2M技术以及智能处理技术等。动态监管技术在起重机中的应用主要体现在四个方面。
2.1 运行状态监控
对于起重机运行状态量的监控主要依靠物联网技术中的传感器技术和GIS技术等，监控的起重机主要运行状态量包括起重量、起重力矩、起升高度、大小车运行位置以及各种安全保护装置工作情况等。
国家标准GB/T 28264—2012《起重机械安全监控管理系统》中规定了起重机运行状态安全监控管理系统的构成、性能要求、试验方法和系统的检验等。该系统作为起重机电控系统的一种功能要求，大部分状态量的获取都需要依靠传感器等物联网技术。
上海交通大学对塔式起重机远程虚拟监控建模与运行进行了可视化研究，其利用虚拟现实技术开发塔式起重机远程监控系统，基于DirectX技术构架虚拟化场景，实现了一个三维、高度逼真、实时交互的监控系统。太原科技大学研发了一种多台塔式起重机远程动态监控系统，该系统基于WEB实现多台塔式起重机的远程动态监控，通过该系统可实现多台塔式起重机网络化动态监控，然后通过无线通信技术、信源压缩编码、信源编码技术的应用，可有效实现多台塔式起重机的集中管理。西南交通大学设计的桥门式起重机智能监控系统，是一种基于AT89C5131的智能监控系统，该系统能实时测量和记录起重机的作业参数，对起重机运动部件的位置和钢丝绳倾摆角进行监控。浙江省特种设备检验研究院研制了一种桥门式起重机智能控制及GPRS监控系统，该系统可记录起重机的运行状态，同时具有设置检查项功能、黑匣子功能和GPRS远程数据传输功能。
2.2 金属结构状态监控
金属结构作为起重机工作时的承载结构，其受力状态和损伤程度关系着整机的使用安全。对于起重机金属结构的状态监控，主要依靠物联网技术中的传感器技术，同时结合了传统压电传感器、光纤光栅传感器以及声发射等无损检测方法。
中国特种设备检测研究院设计并开发了一种大型起重机健康监测系统，该系统主要包括光纤传感子系统、解调子系统、健康监测诊断与管理子系统。通过该系统可以可靠、安全、方便地对起重机的结构应力数据进行采集，实现在各种环境下的起重机结构长期实时监测。天津港进行了基于虚拟仪器技术的岸桥应力监控系统设计，该系统以Labview软件为开发平台，是结合数据采集卡进行的一种岸桥金属结构应力监控系统，能够实现岸桥钢结构重点部位应力应变信号的高速同步采集和实时监测与分析等功能。
2.3 人机互认管理系统
起重机的人机互认管理系统主要依靠物联网技术中的RFID技术和传感器技术来实现人与机器之间的智能识别，可从技术上保证操作人员与起重机的一一对应关系。
南京市特种设备安全监督检验研究院研发的基于物联网的起重机人机互认监控系统，利用RFID自动识别技术来对起重机作业人员实施身份识别，并根据人员身份对起重机进行控制，从而实现起重机的正常作业、检修运行的监控管理。管理员、点检员和操作工进入起重机后，首先要通过RFID身份识别装置进行身份权限识别，不同的身份权限可以进行不同的起重机操作，在起重机作业人员通过身份识别后才可开启起重机，实现正常的起重机作业。当管理人员登陆锁定起重机后，其他人员均不可再登陆，直到管理人员解除锁定。管理人员可以授予不同作业人员的起重机操作权限。上海智大电子有限公司研制了一种基于AVR单片机的起重机操作检测装置，其利用AVR单片机ATmega16为处理器进行起重机操作的规范监测，可实时监测起重机的操作规范，并记录违规操作的类型和发生的时间。
2.4 故障识别诊断技术
对起重机的故障识别诊断，首先需要利用物联网技术中的传感器技术获得起重机的状态量，再依靠神经网络、专家系统等智能技术对获取的状态量数据进行处理，从而实现故障的预期识别与诊断。
Sparrows集团开发的“MIPEG起重机监控系统”不仅能监测和记录起重机的负荷数据，还可以对数据进行分析，并在出现故障时发出警告，同时还具有3D限制回转操作显示器。韩军等人利用神经网络技术诊断桥式起重机轴承故障，其根据BP神经网络的滚动轴承故障振动诊断技术，并利用信号的时域特征参数和频域特征参数作为神经网络的输入信号，从而建立了一种故障诊断系统并进行试验。
3 结 语
目前，利用物联网技术的起重机动态监管主要集中应用在运行状态监控、金属结构状态监控、人机互认管理以及故障识别诊断等四个方面，而物联网技术包含的内容十分广泛，并在不断的发展之中。随着物联网技术的日益发展，今后可以从以下几个方面进行更加完善的起重机动态监控：
（1） 云计算、云存储技术的使用。云计算和云存储是一种通过互联网方式提供的动态可伸缩虚拟化资源的计算和存储模式。通过该模式在起重机动态监控中的应用，可以节省起重机的本地资源，实现各台起重机之间的数据交换和对比，防止本地数据丢失，保证动态监控数据的安全和长期性。
（2） 多网融合技术的使用。目前，起重机的动态监控多使用ZigBee等低速短距离无线传输方式，而包括电信网、广播电视网、互联网、电网在内的相互渗透和兼容的多网融合技术，则可形成统一的信息通信网络，该网络与物联网的互相结合，将使动态监控更加快捷和便利。
（3） 人工智能的使用。人工智能是使用计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为，主要包括计算机实现智能的原理来制造类似于人脑智能的计算机，使计算机能实现更高层次的应用。在起重机动态故障诊断中，采用人工智能，可以使故障预判行为更加合理和科学。
参 考 文 献
[1] 国家质量监督检验检疫总局.“十二五”特种设备安全与节能发展规划[R].2012.
[2] 国家质量监督检验检疫总局.大型起重机械安装安全监控管理系统实施方案[R]. 2011.
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[4] 徐谦，张洁，文璧.桥门式起重机智能监控系统设计[J].中国测试，2009，35（5）：122-124.
[5] 丁克勤，李娜，王志杰，等.大型起重机械健康监测系统开发与应用[J].无损检测，2011，33（9）：20-22.
[6] 张驰.基于虚拟仪器技术的岸桥应力监控系统设计[J].科技信息，2010（28）：214.
篇10
关键词：Zigbee；智能路灯；控制系统；研究分析
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.132
1 引言
近年来，城市建设规模不断扩大，城镇照明系统得到空前发展。然而受人力、经济、技术等方面的影响，针对路灯照明的管理控制以及维修养护等方面存在很多不足之处。在科技高速发展的背景下，在路灯系统的设备配置、环境监测等环节实施先进的技术手段，使系统功能大大增强，建设成本有效降低，进而提高路灯系统的智能性、实用性、经济性和安全性。目前zigbee通讯技术在路灯的控制方面应用较广，使路灯施工安装更加便捷，使用更加安全可靠，所以致力于探索基于zigbee智能路灯控制系统的构建的具有较高的应用价值和研究意义。
2 Zigbee技术定义
从学术意义上来讲，zigbee技术就是一种无线局域网络。该技术具有结构简单、功耗低、传输数据速率低、成本低、适合近距离传输的新型无线传输技术。该技术是以IEEE802.15.4为基础标准的链路层、物理层和MAC层，以及zigbee协定的网络层、应用层和加密业务等。Zigbee拥有教学的网络宽带，较小延时性和较低的功耗，工作所需电源通常依靠干蓄电池供给。此外该项技术可结合传感器，应用较为简单，有较高的通信效率和安全性。
3 智能路灯系统的主要功能
智能路灯应当能够进行“单灯单控”式操作，可以监控每盏灯的功率、电流、电压等数据；根据实际需求，设计可以控制不同的照明模式的系统软件；可跟随季节变化以及日出日落的不同时间，对路灯的开关时间能够自动调节，并且能够自行完成电源的通断；实施有效控制策略，完成夜间别个时段路灯自动断开；在回路中，用无线传输或者有线网络的方式来实现采集器与终端至今啊的信息传输；系统中的每个回路部分应当具备数据计量能力，利用无线网络及通讯技术对电表数据进行远传，同时将用电量传到监管平台，并且能够自动形成报表，与监管平台进行有效对接。
4 系统中关键技术的应用
在智能路灯控制系统中，主要运用到的技术有zigbee、FreeRTOS以及多普勒微波雷达的应用等。系统通过zigbee技术完成各路灯的信息传输，而使用FreeRTOS系统处理各节点的信息，并对各节点实施有效控制，而每个节点则通过多普勒雷达的微波技术及多普勒效应来检测人流车辆。
4.1 zigbee技术应用
zigbee技术具有低耗能、短距离无线传输的性能，不仅能够自动组织，简单、数据传输速率较低，网络容量大 ，可按需求对网络所覆盖的范围进行适当调节，而且成本不高，安全可靠，适合各种设备的嵌入，zigbee的技术特点非常满足远程及自动控制领域的需求。
4.2 FreeRTOS系统应用
FreeRTOS技术作为一种嵌入领域应用比较广泛的操作系统，在智能路灯控制系统中有利于提高CPU资源的高效合理利用，促使设计应用软件的程序简化、降低开发系统时耗，使系统的可靠性以及时效性得到提高。该操作系统源码公开，并且可以裁减、移植、调度策略较多等，可以进行任务、时间、内存以及消息队列、信号数量等方面的管理，并对数据信息进行记录。
4.3 多普勒微波雷达的应用
微波属于直线传播，具有较强的抗干扰能力，并且频带较宽，主要用在目标的探测、无线通讯等领域，其中专门应用于雷达系统的是1-25cm波长的微波，其余则适合于传输电讯方面。由于气流、尘埃、温度对微波雷达的传感系统产生的影响较小。zigbee智能路灯系统可运用多普勒效应的雷达系统来实现对移动物体的定位和速度距离的测量，继而自行控制路灯的启闭状态或者调节路灯亮度，起到很好的节能效果。
5 zigbee网络结构形式
Zigbee技术在系统应用中多为自组网络，这种网络拓扑型式具有很大的随意性，完全能够确保智能路灯控制系统的安全可靠、高智能低成本等性能的实现。Zigbee智能路灯控制系统多采用可使网络可靠性能提高的树状型结构 ，通过路由功能进行传输，系统主要组成内容为协调器一个、控制器若干、路灯终端若干。充分利用zigbee技术特点，在传统路灯控制的基础上，根据不同时间、不同路段采用不同控制检测方法对协调器进行设置，实现对路灯的及时控制，准确掌控路灯的运行状况，并能确定损坏路灯的情况以及准确位置，便于对路灯隐患及故障及时发现及时处理，实现路灯的使用节能化、管理智能化。
6 基于Zigbee的智能路灯控制系统 构建
构建基于Zigbee的智能路灯控制系统需要完整的设计方案，多个节点与一个主控节点相互连接组合，成为系统的主要组成内容，其中主控节点的主要功能是实现各节点于主控节点之间信息的相互传送。
7 结束语
种种迹象表明，Zigbee智能路灯控制系统很好解决了路灯的低能耗问题，使系统的经济效益大幅提升。该系统不仅安全可靠，而且还使线路结构得到简化，实现无线远程智能化，为路灯照明的发展指明了新方向。我们不难相信，随着社会经济的快速发展下，前景广阔的新型路灯控制系统将会大大推进人们生活的舒适化、智能化进程。
参考文献：
[1]蒋肖肖.路灯照明智能控制系统[D].郑州大学，2014.
[2]张烨君，李刚健，邓为东.基于无线通讯的智能路灯控制系统[J].电子科技，2013，26（28102）：100-102.
