基于模糊系统的海洋环境监测技术研究

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/ CHINA MANAGEMENT INFORMATIONIZATION2016年12月第19卷第24期中国管理信息化China Management InformationizationDec.,2016Vol.19,No.24

1 环境监测和物联网相关内容概述1.1 环境监测的内涵环境监测自20世纪70年代开始进行，目前是对于当前环境的评价质量趋势的一种重要手段，对于环境监测概念没有统一的定义，伴随着工业的发展变化，研究涵盖了从环境污染到环境质量等各个方面的监控，对于环境监测的过程一般来说，分为三个步骤，首先是要进行有目的的样地调查，对于样品进行收集与处理，并且要遵循污染源的排放规律；其次，要确保样品的真实性，收集到的样品要进行测试分析，将取得到的结果进行分析与处理；最后，将得到的数据进行整理，根据相关的标准进行评估，最终确定其综合指标。1.2 物联网的概述物联网技术出现与20世纪90年代，最初由美国麻省理工学院提出，主要是指所有物品通过传感器与网络进行连接，进而实现对物品智能化识别的一种技术。时代在变化，物联网的应用也在逐步扩大，因此定义也越来越广阔，一版来说，物联网就可以理解为一种通过网络进行传输，感知装置进行信息的处理，数据的计算，并且挖掘出相关的信息，最终，使物与物或人与物之间进行连接，是一种通信技术与网络技术的延伸。1.3 物联网的体系结构物联网的结构较为复杂，且形式多样，对物联网的体系结构主要包含三个层面，即感知层、网络层和应用层。感知层作为物联网技术的核心层，主要是将物理世界与信息世界通过一些硬件设备进行连接，比如射频标签的读写器、二维码的识别读取器、摄像头等设备，作为物联网的基础，主要是负责对环境或是物质的属性等进行感知的。网络层主要是负责把感知层所收集到的信息进行传递，最终输出到应用层，也可以说是物联网的大脑，应用层的主要的功能是进行数据的汇总与转换，通过支撑平台的子层来进行数据的处理，在应用服务的子层进行相关行业的应用。2 物联网技术在环境监测中的应用物联网技术的不断发展已经应用到各行各业之中，比如电子商务的智能物流、家庭可使用的智能家居、医疗部门所使用的医疗检测等，但环境监测则是物联网技术最早所涉及的领域。2.1 大气监测目前人们越来越重视空气的质量，因为它直接影响着人类的健康，对于物联网技术在大气监测中的应用，主要是可以通过互联网来监测某一点位大气所发生的变化，传感器可以通过节点将监测到的数据进行上传到感知层，感知层则传递到应用层，最终对程序进行处理，当一些有毒有害气体或是单位超标的排放，都被监测到，及时通知环保相关执法机构，对其进行处理和整治，来确保大气质量。2.2 水质监测水是万物之源，水的质量更是受到老百姓的关注，通过物联网技术对水质进行监测主要包括对饮用水的监测和水污染的监测。饮用水是人们的生活保障，主要是通过在水源进行传感器和摄像头等设备的安装进行监测，将水质中的各项指标的数据进行上报，包括水质的酸碱度、二氧化硫以及、铁等各种元素的监测，当发现饮用水受到污染时，则发生报警，这样就将污染的信息反馈到相关的排污单位和监测中心，及时地对污染事故进行处理，避免出现重大范围的污染事件。除此之外，物联网技术在环境监测中的应用还包括土壤的监测、电磁辐射的监测、森林植被的防护等方面，对环境治理等都提供了可靠的信息支持和智能化的安全保障。3 基于物联网技术的环境监测系统的架构根据环境监测系统的特性，进行系统的架构，系统主要包含两个子系统，即现场机系统和监测平台。现场机系统主要是在现场机上进行运行，负责现场仪器的数据采集，对数据进行处理与打包的操作，在将这些数据进行发送，最终发送到监测平台之上。主要包含数据采集、数据传输、参数设置以及控制这四个模块。监测平台则运行在监测服务器之上，主要负责对现场机上采集到的数据进行接收，然后进行处理的操作，将处理之后的结果给监测人员进行展示，主要包括为数据传输、数据管理、综合查询、基本信息管理、地理信息系统、控制、环境预报警、视频监控和SMS短信九个功能模块。以下主要介绍环境视频监控、地理信息系统、SMS短信3个功能模块。3.1 环境视频监控环境视频监控这一模块主要是对现场的监测进行可视化的效果，首先可进行视频的浏览，这是最基本的功能，在线就可以观察现场的情景，并且可以根据不同的摄像头位置进行切换监测，在监测基于物联网技术的环境监测系统研究张　雷（锦州师范高等专科学校，辽宁　锦州　121000）［摘　要］物联网技术作为继计算机技术互联网应用之后的第三次信息产业浪潮，已经应用到众多领域之中，同时，伴随着工业化进程的加快，带来了环境污染等制约经济发展的问题，已经备受人们的关注与重视，对环境进行监测与保护已刻不容缓，将物联网技术应用到环境监测之中，既可以有效地对环境提供实时性的监测，又可以通过信息共享与辅助决策，来为环境监督与管理提供重要的数据依据。因此，本文首先对环境监测以及物联网的相关内容进行概述，分析当前物联网技术在环境监测中的应用现状，再对基于物联网技术的环境监测系统进行架构，剖析其存在的问题，进而加以总结。［关键词］物联网；环境监测；系统；网络doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2016.24.090［中图分类号］TP391.44 ［文献标识码］A ［文章编号］1673-0194（2016）24-0140-02

－3334－0引言

我国海洋渔业环境总体状况良好，但局部水域污染、海洋

生态环境遭到破坏和渔业资源衰竭严重影响渔业经济的发

展。按照科学发展观的要求，加大海洋环境预测保护力度，建

立完善海洋环境监测管理系统已经迫在眉睫。

纵观当今世界各国，现代海洋监测技术总体上向高集成

度、高时效、多平台、智能化和网络化方向发展[1]。如美法联合

研制的ARGOS系统能够准确传输、接收、处理遥远、资料稀少

的远海洋信息，已经形成卫星遥感、海洋浮标网相结合的一个

现代化立体海洋监测系统。并在TOGA计划、WOCE计划等

大型国际海洋调查合作项目中广泛应用。我国海洋监测事业

与先进国家有较大差距，据专家预测，落后于先进国家10~15

年的水平[2]。因此海洋监测事业已被我国列入了863计划，强

调发展预警海洋灾害、监测海洋环境所急需的高技术。为建

立我国海洋立体监测系统提供技术支撑，加速与全球海洋观测系统的接轨。

本文研究开发的监测系统主要在线完成以下信息数据采

集与处理：①完成大面积海域海洋生态环境及其水文气象等

背景参数实施快速连续跟踪监测、数据实时处理及传输、信息

制作与分发的地面支持系统。②结合我国海洋环境特点对海

洋气象与灾害如海浪、风暴潮、海冰、海洋温、盐流三维结构、

厄尔尼诺等数值预报预测。③测量海水盐度、温度、深度、溶

解氧、pH值、叶绿素荧光、浊度和营养盐、重金属等海水指标

并进行管理。由于海洋监测环境恶劣，监测对象种类复杂多

样，普通设备与技术很难实现。基于此本文提出并开发了基

于智能无线传感器网络的监测系统。

无线传感器网络是一种新兴的网络技术，对于海洋监测

有其特有的优势。第一，它是一种AdHoc网络，不需要基站，

线缆等基础设施，网络部署方便[3-4]。传感器节点价格低廉，能

被部署在大范围水域中，大大节省了系统投资。第二，通过密

集部署，多个传感器节点能共同监测同一水域，通过冗余数据

收稿日期：2008-03-03E-mail：zjouwangji@基金项目：广东省自然基金项目(07010116)；广东海洋大学基金项目(2006SR03381)。作者简介：王骥(1972－)，男，辽宁建昌人，讲师，研究方向为无线通信与嵌入式系统应用；周文静(1974－)，女，江西人，博士，讲师，研究方向为电气自动化控制；沈玉利(1955－)，男，山东人，博士，教授，研究方向为系统仿真、模式识别。基于无线传感器网络的海洋环境监测系统研究

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基于物联网技术的环境监测系统研究

作者：贾苏 陈永康 王春明 袁鸿燕

来源：《电脑知识与技术》2016年第15期

摘要：为了处理实时显示和处理物联网中收集来的大量有用数据，利用.NET平台下的ZedGraph控件以直观的形式展现实时观测的事物状态，实现管理，监控的科学化、自动化。ZedGraph是一种较为常用的表达数据的控件，简单易用，面对大量数据也有不错的性能。

关键词：物联网；ZedGraph；实时分析

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）15-0278-03

Abstract： In order to process enormous valuable data from the Internet of things，using

the .NET platform’s open-source library ZedGraph to make real-time data report，present the

situation of things what we watch in various form，realize the science， automation of management

and monitoring.ZedGraph is a more commonly used expression data control， and easy to use， in

the face of a large number of data also has a good performance.

Key words： the Internet of things； ZedGraph； real time analysis

近年来，我国经济飞速发展，人们对于环境污染的日益严重颇为担心，对环境监测的重视程度越来越高。传统的以人工为主的方式效率较低，且无法实现远程监控，不适合现代发展的需求。随着科技的发展，物联网技术将逐步取代人工监控，大大提高了环境监测的效率，为更科学优化的监测环境参数拓宽了思路与方式。

《工业控制计算机｝２０１３年第２６卷第８期　９１　

基于Ｚｉｇ　Ｂｅｅ技术的无线环境监测系统研究　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　Ｗｉｒｅｌｅｓｓ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＺｉｇＢｅｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

王宝英　付　渊　夏　禹　

（１重庆电子工程职业学院，重庆４０１３３１；２重庆水泵厂有限责任公司，重庆４０００３３）　

摘　要　介绍了无线传感器及其网络协议技术，提出了一种基于ＺｉｇＢｅｅ协议的用于环境监测的无线传感器网络方案。使用　Ｊｅｎｎｉｃ公司的ＪＮ５１２１一Ｚ０１一ＭＯ无线微控制器芯片，组建了ＺｉｇＢｅｅ协议硬件开发平台，给出了外围电路设计方法。在软　

件设计方面完成协调器和路由节点应用程序的设计，构建了一种网状拓扑结构的无线传感器网络。最后对系统进行了测　

试，整个网络系统能够良好运行。　关键词：ＺｉｇＢｅｅ，ＪＮ５１２１，无线传感器网络，环境监测　Ａｂｓｔｒａｃｌ　Ｔｈｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ｉｓ　ｆｉｒｓｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　ｏｆ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｓｅｎｓｏｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ．Ｉｎ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｕｓｉｎｇ　Ｊｅｎｎｉｃ　Ｓ　ＪＮ５１　２１一Ｚ０１－ＭＯ　ｃｈｉｐ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ　ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｓｅｔ　ｕｐ　ａ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｌａｔｆｏｒｍ　ｆｏｒ　ＺｉｇＢｅｅ　ｐｒｏｔｏｃｏｌ　Ｔｈｅ　ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｉｎ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｄｅｓｉｇｎ，ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ　ｎｏｄｅ