物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測中的應用
發(fā)布時間：2021-01-06
一、緒論
隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的提高，綜合生活用水量逐年增加，生活污水排放量不斷增大。與此同時，隨著工業(yè)化進程的加快，工業(yè)廢水的排放量日益增多，亂倒生活廢水、偷排工業(yè)廢水，這些問題時刻影響著水質(zhì)安全，現(xiàn)如今水質(zhì)安全逐漸引起社會和政府的重視。
物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術的重要組成，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎上的延伸，其將用戶端擴展到物與物之間，實現(xiàn)了物與物、物與人、人與環(huán)境之間的信息傳遞交換。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過各種傳感設備獲取信息，與互聯(lián)網(wǎng)結合，形成巨大的網(wǎng)絡進行傳遞，實現(xiàn)各信息的智能識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。將物聯(lián)網(wǎng)應用于水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)能實現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實時采集，還可以對水質(zhì)進行智能分析，及時對水質(zhì)做出評價，并將監(jiān)測結果及時反饋到用戶端，從而提高水質(zhì)管理水平。物聯(lián)網(wǎng)應用于水質(zhì)監(jiān)測領域，可推動環(huán)境信息化建設。
水質(zhì)監(jiān)測是管理供水安全與排水情況的基礎。國外在城市污染源及江河流域的水質(zhì)監(jiān)測方面起步較早，美國在20世紀中葉就已建立自動水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，用以代替人工監(jiān)測網(wǎng)絡的工作。到了20世紀70年代，英國、日本、荷蘭、德國等國都先后建立了水質(zhì)污染連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。我國對水污染自動監(jiān)測系統(tǒng)的研究始于20世紀80年代。我國從最初由人工對水質(zhì)進行檢測分析，發(fā)展到用水質(zhì)監(jiān)測的專業(yè)儀器進行水質(zhì)監(jiān)測，到如今實現(xiàn)了水質(zhì)自動監(jiān)測，做到及時反饋分析和預警。如今的在線監(jiān)測不僅有物理、化學在線監(jiān)測技術，還有生物監(jiān)測技術，水質(zhì)監(jiān)測技術的不斷發(fā)展，可保證水質(zhì)監(jiān)測的全面性和可靠性。相比傳統(tǒng)檢測手段存在監(jiān)測周期長、監(jiān)測點局限、數(shù)據(jù)采集速度慢等問題，采用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測水質(zhì)更能高效地反映水質(zhì)結果。
二、 物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測中的應用
通過水質(zhì)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)，監(jiān)管部門可以從客戶端清楚地看到各個監(jiān)測點的水質(zhì)情況。監(jiān)測系統(tǒng)中還存在警報系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染，系統(tǒng)將會將相關數(shù)據(jù)反饋給監(jiān)管部門客戶端，監(jiān)管就能及時做出控制管理，因此水質(zhì)監(jiān)測物聯(lián)網(wǎng)的應用在水質(zhì)監(jiān)管方面發(fā)揮了很大的作用。如今我國多個院校、科研機構、企業(yè)在水質(zhì)監(jiān)測方面采用物聯(lián)網(wǎng)技術成效突出，已在多個地區(qū)實施應用。
1.無錫太湖運用物聯(lián)網(wǎng)對太湖水環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測
無錫太湖充分利用物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術，對太湖水環(huán)境質(zhì)量進行監(jiān)測，感知節(jié)點的傳感器裝有360度攝像頭、6個精密探頭、集成光學感知芯片，對應6種水質(zhì)指標，可以立體呈現(xiàn)水體情況，結合陸上屏控及環(huán)境衛(wèi)星遙感，形成太湖水域“三位一體”監(jiān)測體系。以感知為先，傳輸為基，計算為要，管理為本，構建環(huán)境與社會全向互聯(lián)的智慧型環(huán)保感知網(wǎng)絡，率先實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控的現(xiàn)代化和智能化，率先實現(xiàn)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)技術的標準化和產(chǎn)業(yè)化。
2. 浙江富陽物聯(lián)網(wǎng)管控平臺在線監(jiān)測水質(zhì)
浙江富陽是浙江省率先建立農(nóng)村生活污水智能管理監(jiān)測的地區(qū)，將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于污水管理方面，一旦水質(zhì)不達標，系統(tǒng)將會自動將信息傳遞給技術人員的用戶端。富陽環(huán)保部門也能通過用戶端查看各個監(jiān)測點的視頻和水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，一方面從視覺上觀察水質(zhì)，另一方面從實時傳回的COD、BOD、氨氮、濁度、pH、總氮、總磷、金屬離子等監(jiān)測項目的數(shù)據(jù)對水質(zhì)做出評價。如今富春江富陽段水質(zhì)穩(wěn)定保持在Ⅱ類水標準以上，富陽12個地表水監(jiān)測斷面及6個集中飲用水源地達標率為100%，全區(qū)境無劣Ⅴ類水。
3.浙大海濱研究院開展智慧水務
浙大研究院的“天津泰達智慧水務建設”在水環(huán)境的實時數(shù)據(jù)采集與可視化、大數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化決策、集群控制與智能調(diào)度等方面取得了豐碩成果，形成了世界領先的智慧水務技術產(chǎn)業(yè)模式。在管網(wǎng)模型和數(shù)據(jù)監(jiān)控的地圖上，只需點擊管網(wǎng)上的任意一點，就能直觀地看到這個點的材質(zhì)、管徑、壓力、流量等信息，實現(xiàn)快捷管理。
三、物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測應用方面存在的問題
1. 水質(zhì)監(jiān)測設備的局限性
物聯(lián)網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測的檢測設備主要依賴于國外進口的設備儀器，由于國內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測設備存在技術不成熟、性能穩(wěn)定性不好、容易發(fā)生故障、檢測的準確性和靈敏度都不高等問題，致使外國檢測水質(zhì)的儀器在國內(nèi)更受歡迎。雖然國外監(jiān)測設備質(zhì)量存在優(yōu)越性，但由于不同地區(qū)水質(zhì)特點不同，一些設備在國內(nèi)水質(zhì)的監(jiān)測方面也會存在誤差，不能因地制宜地應用到監(jiān)測中。
2.監(jiān)測規(guī)范不統(tǒng)一
物聯(lián)網(wǎng)檢測手段與傳統(tǒng)檢測手段存在差異。例如，采用傳統(tǒng)方法檢測水中COD時應先將取得的水搖勻，再進行檢測分析；但采用自動在線監(jiān)測系統(tǒng)的檢測儀檢測的是將懸浮顆粒物過濾掉的水樣，兩組數(shù)據(jù)對應的水體性質(zhì)存在本質(zhì)上的差異，且在線監(jiān)測技術發(fā)展更新得快，因此應對采用自動檢測手段監(jiān)測出的水質(zhì)標準規(guī)范及時更新。
3. 信息透明度不高
物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測的客戶端一般只是監(jiān)管部門，而不熟悉該事物的群眾只能從新聞等渠道間接獲取信息，監(jiān)管不能很好地展開，致使一些企業(yè)存在偷排污水的僥幸行為。因此，讓用戶獲取水質(zhì)信息，開放大多數(shù)部分監(jiān)測結果是有必要的，這有利于強化公眾的參與和社會監(jiān)督意識，提高群眾對水質(zhì)的信任度。
四、對策
為應對上述提出的幾點問題，提出以下幾點對策：第一，提高國內(nèi)科研發(fā)展水平，加大研發(fā)力度，重點培養(yǎng)引進研究環(huán)境監(jiān)測方面的高技術人才，開發(fā)出符合國內(nèi)水質(zhì)特點的技術設備；第二，相關部門要建立自動在線監(jiān)測各檢測項目的標準，并隨著技術儀器的更新及時做出調(diào)整；第三，政府應將實時監(jiān)測數(shù)據(jù)直接向社會公布，出現(xiàn)水質(zhì)問題時，政府應及時對污染企業(yè)進行現(xiàn)場監(jiān)督檢查并作出處罰，公布相應的處罰結果和處理后的水質(zhì)信息，有助于全社會的監(jiān)督管理，做到公開透明，也有助于政府各部門信息的共享和相應措施的實施。
將物聯(lián)網(wǎng)技術應用于水質(zhì)監(jiān)測為水環(huán)境監(jiān)測提供了很好的發(fā)展方向，我國在利用物聯(lián)網(wǎng)技術監(jiān)測水質(zhì)方面的應用已經(jīng)產(chǎn)生較好效應，但仍存在一些問題。物聯(lián)網(wǎng)在水質(zhì)監(jiān)測的應用是一個長期投入的過程，其對水質(zhì)的改善也是潛移默化的，但效果也將是有目共睹的，加大物聯(lián)網(wǎng)在水環(huán)境方面的應用對優(yōu)化水環(huán)境有極其深遠的意義。
