物联网在水质监测中的应用

一、绪论

随着我国经济的快速发展，人民生活水平的提高，综合生活用水量逐年增加，生活污水排放量不断增大。与此同时，随着工业化进程的加快，工业废水的排放量日益增多，乱倒生活废水、偷排工业废水，这些问题时刻影响着水质安全，现如今水质安全逐渐引起社会和政府的重视。

物联网是新一代信息技术的重要组成，是在互联网基础上的延伸，其将用户端扩展到物与物之间，实现了物与物、物与人、人与环境之间的信息传递交换。物联网系统通过各种传感设备获取信息，与互联网结合，形成巨大的网络进行传递，实现各信息的智能识别、定位、跟踪、监控和管理。将物联网应用于水质监测系统能实现水质数据的实时采集，还可以对水质进行智能分析，及时对水质做出评价，并将监测结果及时反馈到用户端，从而提高水质管理水平。物联网应用于水质监测领域，可推动环境信息化建设。

水质监测是管理供水安全与排水情况的基础。国外在城市污染源及江河流域的水质监测方面起步较早，美国在20世纪中叶就已建立自动水质监测系统，用以代替人工监测网络的工作。到了20世纪70年代，英国、日本、荷兰、德国等国都先后建立了水质污染连续监测系统。我国对水污染自动监测系统的研究始于20世纪80年代。我国从最初由人工对水质进行检测分析，发展到用水质监测的专业仪器进行水质监测，到如今实现了水质自动监测，做到及时反馈分析和预警。如今的在线监测不仅有物理、化学在线监测技术，还有生物监测技术，水质监测技术的不断发展，可保证水质监测的全面性和可靠性。相比传统检测手段存在监测周期长、监测点局限、数据采集速度慢等问题，采用物联网监测水质更能高效地反映水质结果。

二、 物联网在水质监测中的应用

通过水质监测物联网，监管部门可以从客户端清楚地看到各个监测点的水质情况。监测系统中还存在警报系统，一旦出现水质污染，系统将会将相关数据反馈给监管部门客户端，监管就能及时做出控制管理，因此水质监测物联网的应用在水质监管方面发挥了很大的作用。如今我国多个院校、科研机构、企业在水质监测方面采用物联网技术成效突出，已在多个地区实施应用。

1.无锡太湖运用物联网对太湖水环境质量进行监测

无锡太湖充分利用物联网等新一代信息技术，对太湖水环境质量进行监测，感知节点的传感器装有360度摄像头、6个精密探头、集成光学感知芯片，对应6种水质指标，可以立体呈现水体情况，结合陆上屏控及环境卫星遥感，形成太湖水域“三位一体”监测体系。以感知为先，传输为基，计算为要，管理为本，构建环境与社会全向互联的智慧型环保感知网络，率先实现环境监测监控的现代化和智能化，率先实现环保物联网技术的标准化和产业化。

2. 浙江富阳物联网管控平台在线监测水质

浙江富阳是浙江省率先建立农村生活污水智能管理监测的地区，将物联网技术应用于污水管理方面，一旦水质不达标，系统将会自动将信息传递给技术人员的用户端。富阳环保部门也能通过用户端查看各个监测点的视频和水质、水量等数据，一方面从视觉上观察水质，另一方面从实时传回的COD、BOD、氨氮、浊度、pH、总氮、总磷、金属离子等监测项目的数据对水质做出评价。如今富春江富阳段水质稳定保持在Ⅱ类水标准以上，富阳12个地表水监测断面及6个集中饮用水源地达标率为100%，全区境无劣Ⅴ类水。

3.浙大海滨研究院开展智慧水务

浙大研究院的“天津泰达智慧水务建设”在水环境的实时数据采集与可视化、大数据分析与优化决策、集群控制与智能调度等方面取得了丰硕成果，形成了世界领先的智慧水务技术产业模式。在管网模型和数据监控的地图上，只需点击管网上的任意一点，就能直观地看到这个点的材质、管径、压力、流量等信息，实现快捷管理。

三、物联网在水质监测应用方面存在的问题

1. 水质监测设备的局限性

物联网水质监测的检测设备主要依赖于国外进口的设备仪器，由于国内水质监测设备存在技术不成熟、性能稳定性不好、容易发生故障、检测的准确性和灵敏度都不高等问题，致使外国检测水质的仪器在国内更受欢迎。虽然国外监测设备质量存在优越性，但由于不同地区水质特点不同，一些设备在国内水质的监测方面也会存在误差，不能因地制宜地应用到监测中。

2.监测规范不统一

物联网检测手段与传统检测手段存在差异。例如，采用传统方法检测水中COD时应先将取得的水摇匀，再进行检测分析；但采用自动在线监测系统的检测仪检测的是将悬浮颗粒物过滤掉的水样，两组数据对应的水体性质存在本质上的差异，且在线监测技术发展更新得快，因此应对采用自动检测手段监测出的水质标准规范及时更新。

3. 信息透明度不高

物联网在水质监测的客户端一般只是监管部门，而不熟悉该事物的群众只能从新闻等渠道间接获取信息，监管不能很好地展开，致使一些企业存在偷排污水的侥幸行为。因此，让用户获取水质信息，开放大多数部分监测结果是有必要的，这有利于强化公众的参与和社会监督意识，提高群众对水质的信任度。

四、对策

为应对上述提出的几点问题，提出以下几点对策：第一，提高国内科研发展水平，加大研发力度，重点培养引进研究环境监测方面的高技术人才，开发出符合国内水质特点的技术设备；第二，相关部门要建立自动在线监测各检测项目的标准，并随着技术仪器的更新及时做出调整；第三，政府应将实时监测数据直接向社会公布，出现水质问题时，政府应及时对污染企业进行现场监督检查并作出处罚，公布相应的处罚结果和处理后的水质信息，有助于全社会的监督管理，做到公开透明，也有助于政府各部门信息的共享和相应措施的实施。

将物联网技术应用于水质监测为水环境监测提供了很好的发展方向，我国在利用物联网技术监测水质方面的应用已经产生较好效应，但仍存在一些问题。物联网在水质监测的应用是一个长期投入的過程，其对水质的改善也是潜移默化的，但效果也将是有目共睹的，加大物联网在水环境方面的应用对优化水环境有极其深远的意义。