科普小課堂第58期丨水生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網智慧監(jiān)測發(fā)展概況

2024-03-15 11:35:54 0 雙良環(huán)境

　　《生態(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要(2020—2035年)》提出，地表水監(jiān)測要“逐步實現水質監(jiān)測向水生態(tài)監(jiān)測轉變”，“監(jiān)測手段從傳統(tǒng)手工監(jiān)測向天地一體、自動智能、科學精細、集成聯(lián)動的方向發(fā)展”。隨著傳感技術和通信技術的不斷進步，基于物聯(lián)網的水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測技術可實現全方位、實時、高效的水生態(tài)環(huán)境質量動態(tài)監(jiān)測，為水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管提供新的技術方法。

　　下文介紹水生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網智慧監(jiān)測發(fā)展歷程及發(fā)展概況[1]。

　　國際歷程

　　20世紀70年代中期，隨著美國國家環(huán)保局的成立，美國的水質監(jiān)測開始向規(guī)范化、標準化方向全面過渡。

　　監(jiān)測儀器方面，各種大型分析儀器向自動化、現代化方向快速發(fā)展; 監(jiān)測網絡方面，在全國范圍內建立了覆蓋各大水系的上千個自動連續(xù)監(jiān)測網點，可隨時對水溫、pH、濁度、化學需氧量、生化需氧量、總有機碳等指標進行在線監(jiān)測。20 世紀80年代以后，美國逐步形成了完善的水生態(tài)環(huán)境監(jiān)測體系，更加注重對新型監(jiān)測技術和設備的研發(fā)，在高性能傳感器方面取得了重要進展。

　　同時，基于物聯(lián)網技術的發(fā)展，實施了“哈德森河水質監(jiān)測項目”“哥倫比亞河口觀測項目”“MARVIN富營養(yǎng)化監(jiān)測平臺項目”等地表水環(huán)境管理項目，通過廣泛、連續(xù)、動態(tài)地監(jiān)測河流水力、水質和生態(tài)狀態(tài)，實現了對河流的實時監(jiān)測。

　　歐洲、日本等發(fā)達地區(qū)和國家則建立了涵蓋信息收集、決策和呈現3個層面的水質管理和預警系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測河流、湖泊水質狀況。

　　國內歷程

　　20世紀80年代后期，我國開始從國外引進水質自動監(jiān)測系統(tǒng)，對水環(huán)境開展實時動態(tài)監(jiān)測，并基于物聯(lián)網技術構建了污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)保領域由此成為我國物聯(lián)網技術應用最早的領域之一。

　　2013年，國內成功研制了基于物聯(lián)網技術的智能水質自動監(jiān)測系統(tǒng)，實現了對溫度、色度、濁度、pH、懸浮物、溶解氧、化學需氧量，以及酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞等86項參數的在線自動監(jiān)測，標志著我國水質監(jiān)測進入物聯(lián)網時代。

　　在長江流域，通過構建將多個異構傳感器有機互聯(lián)的復雜監(jiān)測網絡，從不同維度進行信息采集，利用協(xié)同觀測、多傳感網數據同化與信息融合、數據采集與服務等關鍵技術，實現了對資源、環(huán)境災害的動態(tài)監(jiān)測，極大地拓展了水環(huán)境監(jiān)測的時空連續(xù)性。

　　在太湖流域，構建了包括水質固定自動站監(jiān)測、水質浮標自動站監(jiān)測、藍藻視頻監(jiān)測和衛(wèi)星遙感監(jiān)測等多種監(jiān)測手段的水環(huán)境自動監(jiān)測體系，通過物聯(lián)網技術實現了對太湖水生態(tài)環(huán)境的立體、實時監(jiān)測和預警。

　　截至“十三五”末，我國已在重要河流的干支流、重要支流匯入口及河流入?？?、重要湖庫湖體及環(huán)湖河流、國界河流及出入境河流等建設了1794個水質自動監(jiān)測站，以物聯(lián)網為平臺構建了覆蓋31個省級行政區(qū)、七大流域的國家地表水環(huán)境質量自動監(jiān)測網絡。