智能物联网在环境在线监控的作用

摘要：现有的在线环境监测网络虽然已经具备物联网的一些基本特征，具备一定的环境响应能力、错误检测和应急响应能力，但智能化水平通常不高，仅依赖于简单的响应。从某种意义上说，它与多智能体技术相结合，因此环境监测数据的利用是不够的，还需要增加深度和广度。本文提出了一种将最尖端的技术与物联网相结合的设计方法，以监控在线环境，从而改善环保工作。

关键词：物联网;多智能体;智能网络;环境在线监控

一、引言

随着环境意识工具的不斷发展，新的信息技术正在融到环境保护、环境管理、环境决策、环境服务的日常工作中，综合环境管理标准变得更加成熟、明智、高效、规范，有效利用新技术、新方法、新方式，将信息技术与无缝管理相结合，为环境管理工作注入强劲动力，这是需要认真考虑的问题。物联网技术和多智能体技术为构建智能在线环境监测网络提供了有效途径诊断、在线分析、在线服务、在线指导和在线环境管理决策，并以此为基础，作为环境决策的重要基础，以智能化的方式进行分析，为各种环境管控提供服务和有力支持。

二、物联网和多智能体

美国Auto-ID实验室（前身为国际物联网电子中心，原名Auto-ID中心，1999年成立于麻省理工学院，2003年更名为Auto Laboratory-ID）提出了物联网（Internet of Things.）这一概念，建立在集成对象编码、RFID技术和互联网的基础上。2005年，国际电联发布了《2005年国际电联互联网报告：物联网》，将两者内容结合起来，正式推广了“物联网”的概念。互联网进行信息交换与通讯，实现智能识别、定位与跟踪、网络监控与管理。

从物联网的定义可以看出，物联网其实是基于互联网，在媒介中，利用RFID技术检测群体，并利用传感器进行检测，并收集“对象”的状态、属性和行为。该信息使用PML（Body Marking Language，也称为业务标记语言）来描述与“对象”相关的信息，并按照商定的协议连接到Internet，用于智能识别和感知网络管理。

多代理系统（MAS） 技术是当今 IT 行业发展最快的领域之一，它是广泛的人工智能（DAI）和人工健康科学（AL）发展的结果。它通过沟通、协作、协调、计划、命令和控制来反映智能团队的组织结构、功能和行为特征，并为各种应用程序提供一个集成的框架，具有良好的独立性、分布、人脉、编辑能力、学习能力。

三、环境在线监控智能物联网设计

目前，在线网络监测环境处于污染源在线监测的前沿，传感器、流量计和其他安装用于检测某些排放物和使用污染控制的设备。将数据接入互联网，将已有状况传输至实时监测中心，实时进行在线污染监测。因此，众所周知，现在的互联网监控网络不仅可以看作是网络和传感网的结合，还可以看作是互联网的延伸和扩展，其设计体现了互联网的一些特点。例如，外部设备具有独特的诊断代码、数据采集工具或在线监控、监控平台以及对外交流和通信的信息，监控中心依靠信息技术确定污染源。综合以上分析，在线环境监测网络实际上属于物联网在线监测，可以识别特定的目标，并具有一致的合规性和智能行为。对于环境信息的利用，在广度和深度上都没有得到有效的扩展，无法有效整合物联网中的各种资源，无法协同进行分析处理。环境监测网络与关键通信的有效整合没有及时快速地完成，“云计算”、SOA架构等综合资源服务无法被完成。因此，有必要高度重视对众多机构的技术的科学性和实用性指示，并利用巧妙的方法构建自然资源互联网或根据应用程序内相关领域的知识进行相关分析，充分利用智库信息对相关信息进行在线分析，具有最终的、科学的、现实的意义。

以智库知识为基础，打造“智库”理念，为环保提供科学和实践支撑。此外，多智能体技术的科学运用还可以基于每个具有独立形式和知识的智能体创建智能在线组件，与隐藏的资源、行为和反应或聪明的智能体发生冲突。它们之间存在的博弈行为创造了一个有效的解决方案。物联网可以充分结合智能体技术，创建高效的信息和通信集合网络，可以创建具有社会和组织结构的智能网络。在此基础上，保留了数据收集功能、信息检索功能、智库等智库。每个智库都可以在本地物联网网络上找到，提供自由组合，创建智能本地控制网络，并确保智能本地网络之间的有效通信，构建一个综合性的互联网。

四、物联网及环境监控系统现状分析

物联网利用RFID技术等信息采集工具，实现对象之间的自动化检测、智能通信、识别、控制和管理。它由视觉层、网络层和应用层组成，适用于多个领域。如：物联网监控、水肥一体化、智能温室、农产品追踪、产品营销等。由于传统的控制和测量方法简单，消耗的功能和资源广泛，测量和监控的范围有限，管理中存在许多深思熟虑和不合理的部分，以及一种状态艺术环境。

此外，大多数控制测量的控制很大程度上是基于模拟信号的，这些信号很容易受到外部干扰和信号失真的影响，大大降低了环境监测的水平。迄今为止，需要使用智能环境监控系统，避免手控监控的单一状态，结合使用技术和物联网对象，使用灵活的实时监控和环境控制。监测和控制不同区域的温度、湿度、光照等数据，并根据监测数据及时改进变化。

五、智能物联网在环境在线监控中的应用

目前，我国互联网监测和环保信息化水平非常低，无法成功地与数据进行信息交换，从而导致信息资源遭到严重破坏。商业信息的滞后使环境变得更糟，也使保护环境更加困难。因此，在环保方面，应加强对物联网技术的重视和应用，在互联网上谨慎奠定环保的重要基础。

（一）环境在线监控网络系统的构建

随着科学技术的飞速发展，我国已经建立了在线环境监测系统。首先，系统通过在污染监测源前安装和设计传感器设备，创建并获取废物分析表，同时实时监测具体情况。二是系统支持连接在线数据采集机，将监控中心检测到的某些优先污染物作为数据进行传输，实现在线污染的实时监测。基于此，众所周知，现代环境监测系统不仅仅是将感知网络连接到互联网的设备，更是互联网的延续。然而，该系统也有其相关的弊端。在线环境监测系统仅指标准的物联网监测系统，只能跟踪简单的目标，对环境破坏引起的其他行为反应无所作为。目前，环境在线网络系统无法保证各种资源的有效整合和系统处理。还处于符号推理和规则领域，无法及时快速地使用“云计算”，无法对自然未来的发展做出决策。

（二）形成智能体环境在线监控网络

物联网与智能体技术的充分结合，可以打造一个最新、组织和社区的智能网络，为在线环境监测提供最重要的基础。一方面，可以打造一个合适的“智囊团”，涉及环境保护，为大自然的工作提供科学准确的指导。另一方面，科学运用智能物联网技术在线监测环境，可以打造适合网络的智能网络，有效规避隐患。此外，为了监控物联网环境，有许多机构可以协作进行科学分析和处理相关数据。各机构充分协作，自由组合形成本地网络，可以有效跟踪一定的环境发展和污染治理状况，使物联网的核心价值得到充分体现。

（三）系统需求分析

物联网内的智能环境监控系统应监测大气中的温湿度、光照、风速、大气压和二氧化碳，收集和控制实际地面环境中的湿度数据、水温和水位、时间，创造智能环境。综合监控管理平台检测集中监控管理环境，构建查询、分析、统计的图形用户界面，方便用户登录查询系统。

（四）系统功能架构分析

物联网环境下的智能环境监控包括：感知层，使用 Zigbee 传感器模块和模块来收集和分析数据;应用层，使用适当的工具对环境监测信息进行智能分析和应用。

（五）系统模块设计与应用

1.智能公共环境监测模块。开启传感器模块后，如温湿度、光照、风速、大气压、二氧化碳等，注意网络连通性并用 Zigbee 中继模块监控，并使用每个传感器模块采集数据，如大气压、温湿度、光照、风速等。它通过 Zigbee 网络发送到网关并重定向到服务器和网站以存储、比较和分析数据。

2.智能农业监控区域模块。打开并启动每个传感器模块，连接到 Zigbee 网络，实时采集温度、湿度、光照、土壤、大气等环境数据，保存到 SharedPreferences 并与系统设置的值进行比较。在超过 SharedPreferences 限制的情况下，自动启用风扇和雾化器等设备。

（六）系统设备连接与调试

1.连接兼容的数字采集机。每个传感器节点的自然数据由数字采集器采集，ADAM4000系列模块可用于连接数字采集器，如：烟雾传感器、火灾传感器、人体红外传感器等，远距离、高级检测. -speed 速度传输和环境数据监控。以继电器为例，该装置用于自动控制循环，与系统中的热棒、雾化器、风扇等设备相连，可自动控制转动，测试和比较采集的数据量，进一步调节、修改、处理和保护。

2.连接模拟收号器的相应资产。ADAM-4017+模块可用于连接温湿度、二氧化碳、风速、光传感器和气压等相关信息。

3. Zigbee 模块相关的连接工具。Zigbee 连接器通过串口连接到平板电脑，Zigbee 传输模块连接到风扇。

六、具体的环境监测对象

构建智能物联网在线监测系统对保护环境具有重要作用，是互联网技术持续发展的具体体现，如今物联网广泛用于环境监测，尤其是包括监测空气和水质。

（一） 大气监测

大气监测通常分为两类：流动监测和固定监测。专家可以在污染源安装固定监测装置，可以安装网格形式的有毒有害气体传感器。因此，一旦发生有毒、泄漏气体泄漏或发生化学变化时，可以通过传感器将数据及时传输到传感网络，有效控制气体的持续循环。此外，在一些污染排放量大的单位，物联网可以直接向环保部门报告，并存储自己的数据资源，以防止其他单位钻先污染后处理的空子。

（二）对水质的监控

水质监测分为饮用水监测和水污染监测。饮用水监測是指在饮用水源中安装传感器和各种视频监控设备，并将水源的污染、pH值等数据及时传输至物联网，有效保护环境。监测水污染特别是在污水处理厂安装水质监测仪和视频监测仪，在线监测水位的氮含量、重金属和各种有毒化学物质。此外，监测数据与垃圾处理单位的同步，导致其他部门超标会受到处罚，以避免出现新的环境危害。

七、环境在线监控实例分析

目前的环境监测功能根据监测材料可分为人工监测方式和在线监测方式;监控管理可分为最终气体排放的标准监控和废弃物资源提取全过程的战略监控，监视信息的传递。以上分为分步法和多点转移法;使用数据采集传输工具和工控机设备采集监控数据;如何通过电缆、无线、微波等方式传输网络;通过环境信息发布、环境数据登记、环境数据中心等领域发布在线环境监测数据，环境信息与环境网站共享。在线环境监测为企业接收商业和污水处理厂的性能数据，并从非常不同的业务系统收集数据，包括 SCADA、DCS、FGD、CEMS、污染物、流量计等系统或设备。可从各种主动环境监测站获得质量数据;监控数据存储在集成设备、各级监控中心甚至数据中心的业务计划中;监测数据类型包括结构化数据（排污监测数据、污水处理中心数据、生产数据等）、随机数据、媒体数据分布（视频监控数据）等。

随着互联网技术物联网对环境的监视，扩展了传统的观察时间和空间的方法，可以说是在监控的基础上，增加了人类的“感官”，这让环保监控足不出户就能获得最新的环境管理信息。这适用于效率、准确性、数据收集、情况实时监测和应急响应的标准监测方法，无疑是质量上的飞跃，而“感官”越敏感，面临的问题就越大。

面对庞大、多样的在线监控环境，目前的情况是存在许多信息孤岛。如何在这个多样化的领域中看到不同分布式应用程序的集成和交互是一个重大挑战。 MAS 可以轻松解决分布式问题，具有高度可扩展性，并提供资产应用程序之间的连接和交互。从软件开发的角度来看，MAS 已被证明是开发大型分布式系统和集成信息的有效方法。

此外，目前的网络环境监测系统仍然是一个独立的、多样化的互联网对象系统。每个 Savant on IoT 无法链接或处理对话，各种监控方式尚未实现真正的智能通信、协同分析，业务与应用没有真正融合，关键的环境管理数据和环境信息源根本没有覆盖。为了解决数据使用不足的问题，分析在线环境监测功能中完整决策的不兼容和管理不善，需要构建一个全新的集成MAS技术。

智能物联网（Intelligent Internet of Things），即物联网智能，是基于高速综合双向通信网络，采用先进的测量技术、RFID技术、先进的管理方法、先进的决策系统。其主要特征包括独立性、适应性、自我效能、社会凝聚力、团队智能、抗攻击性、用户奖励等，并提供满足用户需求的服务化服务。物联网允许不同类型的接入，智能物联网将成为在线环境监测的“中枢神经系统”。我国从“八五”时期就开始了多主体理论和研究，积累了成熟的技术和知识。物联网正在发展，并嵌入生活的方方面面。这两种技术的结合用于在线监控创建智能电网、智能网络关闭、虚拟化、应用程序划分以及资源的大分配和利用。

八、结束语

在线环境监测网络创造了物联网。虽然在架构上具有良好的架构基础，但整个监控网络的智能化水平较低，协同分析、共享管理、支持共享决策。生产力低下，大量的监测资料、控制资料、信息资源、环境数据和环保信息没有从字面意义上整合，资源分散独立，资源管理系统独立，环境情报信息代理。如果能够提高物联网在线环境监测的独创性，整合不同的环境信息资源，进行综合管理分析，那么物联网在环境在线监测中的重要性就一定会体现出来。

作者单位：韩洋    邢台市生态环境监控中心

参  考  文  献

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