《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(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測向水生態(tài)監(jiān)測轉(zhuǎn)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(xué)精細、集成聯(lián)動的方向發(fā)展”。隨著傳感技術(shù)和通信技術(shù)的不斷進步，基于物聯(lián)網(wǎng)的水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)測技術(shù)可實現(xiàn)全方位、實時、高效的水生態(tài)環(huán)境質(zhì)量動態(tài)監(jiān)測，為水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管提供新的技術(shù)方法。
下文介紹水生態(tài)環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)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(zhì)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(xiàn)代化方向快速發(fā)展; 監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)方面，在全國范圍內(nèi)建立了覆蓋各大水系的上千個自動連續(xù)監(jiān)測網(wǎng)點，可隨時對水溫、pH、濁度、化學(xué)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(shù)和設(shè)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(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，實施了“哈德森河水質(zhì)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(zhì)和生態(tài)狀態(tài)，實現(xiàn)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(xiàn)3個層面的水質(zhì)管理和預(yù)警系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測河流、湖泊水質(zhì)狀況。
國內(nèi)歷程
20世紀80年代后期，我國開始從國外引進水質(zhì)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(wǎng)技術(shù)構(gòu)建了污染源自動監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)保領(lǐng)域由此成為我國物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最早的領(lǐng)域之一。
2013年，國內(nèi)成功研制了基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了對溫度、色度、濁度、pH、懸浮物、溶解氧、化學(xué)需氧量，以及酚、氰、砷、鉛、鉻、鎘、汞等86項參數(shù)的在線自動監(jiān)測，標志著我國水質(zhì)監(jiān)測進入物聯(lián)網(wǎng)時代。
在長江流域，通過構(gòu)建將多個異構(gòu)傳感器有機互聯(lián)的復(fù)雜監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，從不同維度進行信息采集，利用協(xié)同觀測、多傳感網(wǎng)數(shù)據(jù)同化與信息融合、數(shù)據(jù)采集與服務(wù)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了對資源、環(huán)境災(zāi)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(gòu)建了包括水質(zhì)固定自動站監(jiān)測、水質(zhì)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(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)了對太湖水生態(tài)環(huán)境的立體、實時監(jiān)測和預(yù)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?？凇⒅匾旌w及環(huán)湖河流、國界河流及出入境河流等建設(shè)了1794個水質(zhì)自動監(jiān)測站，以物聯(lián)網(wǎng)為平臺構(gòu)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(zhì)量自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。
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