基于物联网的智能环境监测系统
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摘 要：自从我国施行了改革开放政策以后，我国社会经济快速发展，人们生活水平和生活质量都显著提高，同时也为我国各行各业发展带来了发展机遇。但是与之相应的，在经济发展过程中不可避免会带来环境的变化，环境越来越差，对人们的生活造成了影响。对此各个国家都开始提出了相应的环保政策和环保措施，但是由于多种因素的影响，这些环保措施和环保政策并没有得到完全落实，为了严格落实相应政策，需要加强监测。
关键词：物联网;智能环境监测;分析
随着物联网技术的发展，为环境保护带来了新的发展机遇。利用物联网技术对环境监测系统进行改进，使得监测系统变得更加智能化。基于物联网技术基础上创建的监测系统主要由三个部分组成，分别是现场环境参数采集显示终端、大数据存储和服务器。这三个部分所起到的作用都是不一样的，现场环境参数采集显示终端主要负责对各项参数的采集和数据的传输，其中包括了周边环境温度湿度、PM2.5浓度、烟雾浓度等，然后通过多种途径被上传到域网，在此部分涉及到的技术主要有传感技术等。
一、方案介绍
基于物联网的智能环境监测系统主要包括了四个层次，分别是感知互动层、网络传输层、基础支撑层和智慧应用层。这四个层次所起到的作用是不一样的，在感知互动层主要负责数据的采集，利用各种传感器对周围环境进行数据采集和处理终端，站门负责采集周围环境参数。网络传输层则专门负责将采集到的各种数据利用无线网络传输到云服务器数据库。基础支撑层是对历史与实时环境数据进行高性能计算和数据挖掘，以准确地判断环境状况和未来一段时间的变化趋势。智慧应用层也就是用户端，利用网页从数据获取环境的相应参数后并利用图表的形式实时显示出来。同时还可以根据获取的各类信心进行灌溉和升温降温控制。
二、智能环境监测系统结构设计
（一）系统主程序结构
在智能环境监测系统中分为两个部分，分别是硬件设计和软件设计，在软件设计中又包含了三个部分，分别是数据采集、数据传输和控制输出，每个部分都采用多个进程协同完成功能，每个进程职责都是单一的，但又是互相协作的。该系统中利用Contiki嵌入式操作系统进行各部分任务进程的调度。
（二）数据采集流程
数据采集主要指的是利用专门的软件读取各个传感器输出的数字信号，并将这些数字信号利用相关仪器直接缓存起来，然后等待数据传输流程提取数据。其中主要包括了利用相应仪器对环境信息传感器获取数字信号的读取等。
（三）数据传输流程
数据传输流程主要指利用专门的FIFO队列提取各个传感器数据根据JSON格式打包后利用串口通过WI-FI传输数据的过程。详细流程内容如下：利用感知层传感器数据字节流-字节转FIFO节点结构体-放入接收FIFO缓存队列-从接收缓存中依次读取字节-判断协议包头相等-读取整个首部-对首部进行校验-读取数据域-对整个数据进行校验-将数据存入专门的结构体中-存入到接收包缓冲队列-从接收包中取出协议包-判断该包目标地址-删除应答包-发送回应包-处理包。
三、智能环境监测系统在实际运用中的意义
（一）综合监测，全面感知
多方位对环境监测是环保部门开展环境保护工作的基础环节，通过智能环境监测系统获取到海量的数据，一方面能够有助于环保部门了解到当前环境的具体状况，通过对当前环境状况进行分析，以采取相应的措施来解决环境污染问题;另一方面，帮助环保部门研究环境质量与污染源之间的关系，从而能够更好地从源头阻止环境污染。通过当前智能环境监测系统的应用情况来看，整体的运用效果还是非常不错的，能够扩大对环境感知的范围，更为重要的是智能环境监测系统能够获取到更加完善准确的环境数据，以降低环境数据报错的概率，以便环保部门根据数据提出更加可行的治理方案。
（二）多网融合，缟素传输
在对环境数据进行处理的过程中，所采用的是分布式协同处理机制，海量的原始数据被传送到系统中，经过前端的协同处理精炼出更加高质量的信息数据，并将其传送到系统平台上。为了保障数据、图像信息传输的高效性，会辅以适宜的通信协议体系，大大提高了数据传输的效率。在网络传输系统设计中采用传感器网络、无线网络、有线网络、卫星网络等多种网络科学组合的形式，始终坚持灵活快速可靠适用的原则将感知数据传输至环保物联网共性平台，并对异构传输网络提供可靠的网络资源和流量管理。
（三）海量计算，智慧分析
海量的环境数据，目标混杂，而且环境是一直处于变化的过程中的，环境保护所涉及到的内容也非常繁杂，且在数据分析过程中要结合气象、水利、国土、农林等部门预测预警环境综合质量的变化状况。以上种种都需要对海量的数据进行识别、整理、筛选、分类、分析等，这就需要智能环境监测系统具备快速的计算能力，对海量数据进行计算，为智慧分析奠定完整的数据基础。
四、小结
本文设计的基于物联网的智能环境检测系统实现了预期功能，可以远程对需要调查的环境各参数进行收集，并对所收集到的数据进行分析处理，以便了解到所监测区域的环境状况，并能够更好地提出相应的措施来预防与完善当地的环境。智能环境检测系统代替了传统检测方式，并对其中不足之处进行了弥补，更好地发挥了智能环境检测系统在环境监测中的作用。
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