1、JASON2013*基于物聯網技術的環境監測應用1環境監測的背景3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術4物聯網在環境監測中的應用實例2傳統的環境監測1環境監測的背景1234什么是環境？什么是環境監測？環境監測的特點有哪些？環境監測的意義是什么？1環境監測的背景環境環境 是相對于中心事物而言的。與某一中心事物有關的周是相對于中心事物而言的。與某一中心事物有關的周圍事物，即為這個事物的環境。圍事物，即為這個事物的環境。 在環境科學中，是以人或人類作為主體在環境科學中，是以人或人類作為主體，其他的生命其他的生命體和非生命物質都被視為環境，包括自然環境和社會環境。體和非生命物質都被視為環境，包括自然環境和社

2、會環境。 中華人民共和國環境保護法中把中華人民共和國環境保護法中把環境明確定義環境明確定義為：為：影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土壤、礦藏、森林、因素的總體，包括大氣、水、海洋、土壤、礦藏、森林、草原草原 、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區、風、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區、風景名勝等景名勝等 。1環境監測的背景環境監測環境監測 ：以環境為對象，運用化學、物理和生物等現以環境為對象，運用化學、物理和生物等現代技術方法，間斷地或連續地監視和檢測代表環境質量及代技術方法，間斷地

3、或連續地監視和檢測代表環境質量及變化趨勢的各種數據的全過程變化趨勢的各種數據的全過程。1環境監測的背景特點特點1復雜性復雜性2持續性持續性3跟蹤性跟蹤性1環境監測的背景環境監測的意義：環境監測的意義： 1.環境監測是掌握環境質量狀況和發展趨勢的重要手段。 2.環境監測是科學管理環境的基礎。 3.環境監測是正確處理環境污染事故和污染糾紛的技術依據。2傳統的環境監測1傳統環境監測手段2傳統環境監測存在的缺陷2傳統的環境監測傳統環境監測手段物理手段生物手段生態手段化學手段2傳統的環境監測物理手段物理手段：主要是通過使用光譜、色譜、放射等分析法來主要是通過使用光譜、色譜、放射等分析法來對熱、聲、光、電

4、磁輻射等的強度和能量進行物理判斷對熱、聲、光、電磁輻射等的強度和能量進行物理判斷化學手段化學手段：主要是通過化學檢測的方法來對監測對象進行主要是通過化學檢測的方法來對監測對象進行電離、溶出、電位差等來判斷監測對象中所含的各種污染電離、溶出、電位差等來判斷監測對象中所含的各種污染物的溶度物的溶度生物手段生物手段：主要利用生物個體、種群或群落對環境污染或變主要利用生物個體、種群或群落對環境污染或變化所表現出的各種身體狀況、健康程度等進行匯總測試來闡化所表現出的各種身體狀況、健康程度等進行匯總測試來闡明環境污染狀況明環境污染狀況生態手段生態手段：是對整個或局部范圍的生態環境進行監測的手段，是對整個或

5、局部范圍的生態環境進行監測的手段，通過觀察、測定生態系統的生物和非生物的數據，分析生態通過觀察、測定生態系統的生物和非生物的數據，分析生態系統的要素、結構、功能等，以了解生態的環境的現狀的變系統的要素、結構、功能等，以了解生態的環境的現狀的變化化.2傳統的環境監測2傳統的環境監測傳統環境監測系統存在的缺陷傳統環境監測系統存在的缺陷：大部分的手段都需要人工現場取樣，費時費力大部分的手段都需要人工現場取樣，費時費力1受到時間與地域限制，無法獲得實時性的數據受到時間與地域限制，無法獲得實時性的數據2 數據產生后，需要較長的數據處理時間數據產生后，需要較長的數據處理時間33物聯網的概念以及物聯網關鍵技

6、術1物聯網的概念2物聯網的結構3 3物聯網的關鍵技術3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術物聯網物聯網的英文名稱為“Internet of Things”，指的是通過無線射頻識別(RFID)、紅外感應器、定位系統、激光掃描儀等各種信息傳感設備，把任何物體與互聯網連接起來，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網絡。通俗的解釋為:指通過各種信息傳感裝置與技術，實時采集任何需要監控、連接、互動的物體或過程的信息，與互聯網結合形成的一個巨大網絡。其目的是實現物與物、物與人，所有的物品與網絡的連接，方便識別、管理和控制。 3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術“物物”數據傳輸通路數據傳

7、輸通路存儲功能存儲功能操作系統、專門的應用程序操作系統、專門的應用程序CPU遵循物聯網的通信協議遵循物聯網的通信協議可被識別的唯一編號可被識別的唯一編號3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術物聯網的技術分層物聯網的技術分層3感知層2網絡層1應用層3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術感知層感知層：是用于識別物體和采集信息的，不僅包括傳感網絡，還包含各種物品到物品(Thing to Thing-T2T)，人到物品( Human to Thing-H2T)，人到人( Human to Human-H2H)之間互連的終端設備，包括二氧化碳濃度傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、二維碼標簽、RFID 標簽和讀寫器、攝

8、像頭、GPS等感知終端。感知層的作用相當于人的眼耳鼻喉和皮膚等神經末梢，它是物聯網識別物體、采集信息的來源，其主要功能是識別物體，采集信息。 網絡層網絡層：由各種私有網絡、互聯網、有線和無線通信網、網絡管理系統及云計算平臺等組成，相當于人的神經中樞和大腦，負責傳遞和處理感知層獲取的信息。 應用層應用層：是物聯網和用戶（包括人、組織和其他系統）的接口，它與行業需求結合，實現物聯網的智能化的管理與應用。3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術物聯網關鍵技術RFID技術嵌入式技術智能技術傳感器技術3物聯網的概念以及物聯網關鍵技術智能交通醫療監護國防軍事防災減災物聯網物聯網智能

9、家居環境監測環境監測城市管理工業監控物聯網的應用4物聯網在環境監測中的應用實例1綠野千傳- Green Orbs 2面向碳匯碳排放的城市感知系統 - City See3感知太湖 智慧水利4物聯網在環境監測中的應用實例森林監測系統森林監測系統 - Green Orbs項目概況項目概況 綠野千傳綠野千傳的系統研發工作始于的系統研發工作始于20082008年下半年。系統的主要任務包括：年下半年。系統的主要任務包括： 1.“1.“綠野千傳綠野千傳”用于森林生態環境的全年監測，通過傳感器收集包括用于森林生態環境的全年監測，通過傳感器收集包括溫溫度、濕度、光照和二氧化碳濃度度、濕度、光照和二氧化碳濃度等多

10、種數據。采集的信息為多種重要應等多種數據。采集的信息為多種重要應用提供支持，如用提供支持，如森林監測、森林觀測和研究、火災風險評估、野外救援森林監測、森林觀測和研究、火災風險評估、野外救援等。等。 2.“2.“綠野千傳綠野千傳”是無線傳感器網絡研究領域就建立長期大規模無線傳感是無線傳感器網絡研究領域就建立長期大規模無線傳感器網絡系統而進行的前瞻研究與探索。器網絡系統而進行的前瞻研究與探索。該項目的主要由香港科技大學、浙江農林大學、西安交大、杭州電子科大該項目的主要由香港科技大學、浙江農林大學、西安交大、杭州電子科大學、美國學、美國伊利諾伊理工大學伊利諾伊理工大學、清華大學、北京郵電大學、哈爾濱

11、工業大學、清華大學、北京郵電大學、哈爾濱工業大學、同濟大學等共同研發。此外，這個項目還得到了自然基金委、科技部、國同濟大學等共同研發。此外，這個項目還得到了自然基金委、科技部、國家林業局等單位專家直接或者間接的指導。家林業局等單位專家直接或者間接的指導。20092009年年5 5月，項目組成功部署月，項目組成功部署了一個了一個120120個個節點的原型系統，到節點的原型系統，到20092009年年1010月，原型系統擴充至月，原型系統擴充至330330個個點，點，至今已經運轉超過至今已經運轉超過1111個月個月。20092009年年8 8月，項目組在浙江省天目山脈實現了月，項目組在浙江省天目山

12、脈實現了一個超過一個超過200200個個節點的實用系統，該系統至今已經連續運轉超過節點的實用系統，該系統至今已經連續運轉超過8 8個月個月。4物聯網在環境監測中的應用實例森林監測系統森林監測系統 - Green Orbs項目示意圖項目示意圖4物聯網在環境監測中的應用實例森林監測系統森林監測系統 - Green Orbs項目示意圖項目示意圖4物聯網在環境監測中的應用實例森林監測系統森林監測系統 - Green Orbs項目設備圖項目設備圖光照強度感應節點光照強度感應節點無線傳輸節點無線傳輸節點4物聯網在環境監測中的應用實例森林監測系統森林監測系統 - Green Orbs項目實際應用項目實際應用

13、火災風險評估火災風險評估 4物聯網在環境監測中的應用實例面向碳匯碳排放的城市感知系統面向碳匯碳排放的城市感知系統 - City See項目概況項目概況 City SeeCity See是目前在無錫市開展的城市碳排放監測項目。通過在城市是目前在無錫市開展的城市碳排放監測項目。通過在城市中不同區域，包括工廠，火車站，太湖和居民區等，布設傳感器節中不同區域，包括工廠，火車站，太湖和居民區等，布設傳感器節點，實現點，實現區域性碳濃度監測區域性碳濃度監測同時利用物聯網智能終端，同時利用物聯網智能終端， 綜合綜合監測溫監測溫度、濕度、光照強度、風速度、濕度、光照強度、風速等多種環境因素。使用這些數據為人們

14、等多種環境因素。使用這些數據為人們日常生活提供參考和為城市規劃管理提供指導。為企業節能減排和日常生活提供參考和為城市規劃管理提供指導。為企業節能減排和政府規劃區域發展提供信息支持。政府規劃區域發展提供信息支持。 到到20112011年底年底, , 城市碳排放檢測系統城市碳排放檢測系統”City See”City See”已有超過已有超過40004000個個傳感傳感器節點，器節點，500500多個多個二氧化碳節點，覆蓋無錫新區約二氧化碳節點，覆蓋無錫新區約 20KM220KM2 區域。區域。 系系統建設完成后，地方政府可以通過城市二氧化碳監測系統平臺獲得直統建設完成后，地方政府可以通過城市二氧化

15、碳監測系統平臺獲得直接準確的碳匯數據，為城市的經濟決策提供數據支撐，避免因強制減接準確的碳匯數據，為城市的經濟決策提供數據支撐，避免因強制減排而導致的不必要經濟損失。同時還可以對城市產業規劃和招商引資排而導致的不必要經濟損失。同時還可以對城市產業規劃和招商引資提供提供 數據支持，減少高能低效，高碳排放量類型企業的引進，擺脫數據支持，減少高能低效，高碳排放量類型企業的引進，擺脫碳排放對碳排放對GDPGDP高速增長需求的束縛，推動城市成為低碳減排的全國模高速增長需求的束縛，推動城市成為低碳減排的全國模范城市。范城市。 4物聯網在環境監測中的應用實例面向碳匯碳排放的城市感知系統面向碳匯碳排放的城市感

16、知系統 - City See項目系統架構項目系統架構4物聯網在環境監測中的應用實例面向碳匯碳排放的城市感知系統面向碳匯碳排放的城市感知系統 - City See項目外部點圖項目外部點圖4物聯網在環境監測中的應用實例面向碳匯碳排放的城市感知系統面向碳匯碳排放的城市感知系統 - City See項目用戶界面（項目用戶界面（1）4物聯網在環境監測中的應用實例面向碳匯碳排放的城市感知系統面向碳匯碳排放的城市感知系統 - City See項目用戶界面（項目用戶界面（2）4物聯網在環境監測中的應用實例“感知太湖感知太湖 智慧水利智慧水利”項目概況項目概況 “感知太湖，智慧水利感知太湖，智慧水利” ” 主要

17、是針對太湖水域保護建立的一套集主要是針對太湖水域保護建立的一套集藍藻湖泛智能感知、藍藻湖泛智能感知、 打撈車船智能調度和信息綜合管理于一體的打撈車船智能調度和信息綜合管理于一體的智慧水利物聯網系統。系統由基于智慧水利物聯網系統。系統由基于智能模式識別的自適應藍藻湖泛智能模式識別的自適應藍藻湖泛傳感器傳感器、 實時藍藻湖泛感知傳輸無線網絡節點設備實時藍藻湖泛感知傳輸無線網絡節點設備、藍藻打撈藍藻打撈和和運輸船載以及車載智能終端等新型設備運輸船載以及車載智能終端等新型設備支撐，支撐， 在智能傳感設備、在智能傳感設備、 計算算法和網絡通信等方面，計算算法和網絡通信等方面， 擁有多項創新性核心技術。擁有多項創新性核心技術。 無錫市無錫市水利局是水利局是 “ “感知太湖感知太湖” ” 的服務終端，的服務終端， 系統的運用大大節約了以系統的運用大大節約了以往人力、往人力、 物力，物力， 實現了對藍藻治理的智能感知、實現了對藍藻治理的智能感知、 調度和管理，調度和管理， 隨時隨地讓