无线环境监测精选(九篇)

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第1篇：无线环境监测范文

【摘要】伴随着社会的不断发展，科学技术水平不断提升，无线电技术的应用也越来越广泛，并且随着科技的发展，无线电技术也取得了长足的发展，涉及到无线电的业务也变得越来越广泛，台站的数量也在不断增加，但是出现的问题就是无线电频谱资源变得越来越紧张，所以无线电电磁环境变得也越来越复杂，为了更好的掌握无线电电磁环境的变化，促进无线电更好的为人们的发展服务，因此需要做好无线电电磁环境的监测工作。本研究针对无线电电磁环境的监测系统问题展开了一系列的阐述，首先分析了无线电电磁环境监测系统的主要组成，然后分析了在开展无线电电磁环境的监测过程中需要注意的问题有哪些，对于掌握无线电电磁环境的变化有一定的指导意义。

【关键词】无线电 电磁环境 监测系统

一、前言

正如平时所熟知的地形条件，水文条件及气象环境一样，无线电电磁环境本身也存在于空间中，无线电电磁环境指的是在某一时间段，某一空间范围内人为的电磁现象和自然界本身存在的电磁现象的总和。鉴于电磁环境与无线电设备的工作状态有直接关系，因此需要做好无线电电磁环境监测，一旦无线电电磁不正常也就是平时所讲的电磁干扰。由于电磁环境的稳定性受到众多影响因素的影响，因此需要就无线电电磁环境监测系统展开细致的研究，才能控制好电磁环境更好的为社会发展服务。

二、无线电电磁环境监测系统的主要组成分析

（一）监测控制中心

监测控制中心是无线电电磁环境监测系统的主要组成，整个监测网络需要对来自于不同地区，频域监测数据进行采集，然后分析数据，促进自动监测工作的完成。监测控制中心主要利用无线电管理内部的网络实现对下级控制中心的控制，监测控制中心是整体监测数据的聚集点，正是由于其具有非常强大的数据处理功能，因此是整个监测系统的中心组成。

（二）大型固定监测站系统

大型固定监测站系统也是无线电电磁环境监测系统的组成之一，想要促进无线电信号良好，一般需要将监测系统安装在较高的建筑物上，大型固定的监测站系统能够实现对无线电发射基本参数的测量、带宽测定、调至测定、频段及频道的测定，能够实现较强的数据监测与存储处理功能。

（三）移动监测站系统

移动监测站主要是将整体监测设备设置在一些传输性能较好的交通工具上，然后移动监测站系统能够实现固定站监测系统覆盖不全面的缺点进行弥补，所以在这个层面上将移动监测站系统同样也具有大型固定站监测功能的。

（四）可移动站

可移动站与移动监测站系统有所不同，它与交通工具实现了完全分离，所以使用起来相对比较灵活，一旦有需要能够利用任何交通工具将监测设备送达到指定的监测点。当然如果监测有需要可以将监测设备临时固定的某处从而实现了固定监测站的监测功能。

（五）小型固定监测站

采用小型固定监测站系统开展监测功能主要是为了减少不必要的投资，最大限度的将覆盖区域的监测加强，结合实际的监测需要建立起有针对性的监测系统，该种监测站主要是对无线电电磁环境的监测数据加以收集。

（六）便携式监测设备

该种监测设备，小巧便捷，便于在较近距离查找排除无线电干扰信号。上述所讲的无线电监测站系统的具体使用情况需要结合国家对地区无线电电磁环境监测的具体要求来选择。

三、在无线电电磁系统监测过程中需要重点注意的问题

由于无线电电磁系统监测对无线电设备的使用有着至关重要的影响，但是无线电电磁系统监测系统的监测过程是一项非常复杂的过程，其监测结果的准确性和全面性将直接影响无线电设备的具体使用情况，因此在监测过程中需要有一些问题要注意。首先，在无线电电磁环境的监测过程中，出现不同宽带信号的现象是非常正常的，因此在进行监测结果接受的使用需要有较为严格的要求，为了最大限度的使用不同调制形式信号的测定需要，可以接受脉冲干扰信号。在监测过程中需要注意峰值和准峰值的检波功能，结合不同的测量对象，选择合适的检波方式。在监测过程中会有很多外界因素影响监测结构，随机干扰的来源不仅有热噪声还有雷达目标反射以及自然界所存的噪声，因此在进行平稳随机过程的干扰信号的测定时需要使用监测有效值以及检测平均值等实现测定。在使用波检器的时候，可以充分利用波检器的性质，然后分析不通信号在不同的波检方式下的不同反应，来判断带测定信号的类型，然后确定信号的性质，但是在监测的时候需要注意的问题是防止输入端过载，检波方式的选择需要慎重，在监测之前需要进行设备的校准，预选器的选择需要结合具体的测定过程。只有在测定过程中注意到一些小的细节才能促进检测结果的有效性。

四、结语

综上所述，无线电电磁环境的整体监测系统的组成非常复杂，只有就每一个组成的功能及工作原理分析到位，然后注意到在无线电电磁系统监测过程中所需要重点注意的问题才能做好无线电电磁环境的监测工作，最大限度的促进无线电业务的健康稳定发展。

参考文献：

[1]司广莉. 浅谈无线电电磁环境监测系统及监测数据[J]. 科技资讯， 2009，（24）.

第2篇：无线环境监测范文

（杭州职业技术学院机电系，浙江 杭州 310018）

【摘　要】基于无线传感器网络的大气环境监测系统由传感器网络节点、嵌入式网关和监测中心三部分组成。其中，传感器网络节点以ATmega16单片机为控制核心构成，配置了符合环境监测标准的各种传感器，可对10种大气环境变量和气象参数连续自动监测，并采用ZigBee无线通信模块将环境数据传送到嵌入式网关。该网关以S3C2440A处理器和嵌入式Linux操作系统为平台，还配置了触摸式人机界面，不仅能采集大气环境数据，还可接入Internet，实现大气环境变量和气象参数值远传。监测中心接收嵌入式网关上传的环境监测数据，存入基于Access 2007的大气环境信息关系型数据库，并提供查询等数据管理功能。

关键词 环境监测；无线传感器网络；ZigBee；无线通信；嵌入式系统

0　引言

环境监测是为保护环境和保障人群健康，运用化学、生物学、物理学和公共卫生学等方法间断或连续地测定环境中污染物的浓度，观察、分析其变化和对环境影响的过程[1]。随着社会进步与经济快速发展，环境保护问题越来越受到人们的关注。世界各国都致力于控制和减少环境污染，研究环境可持续发展的绿色方案，我国也提出了发展低碳经济的战略目标，并对环境自动监控提出了更高的要求。

大气环境监测系统所获得的环境数据应能够准确、及时、全面地反映特定区域环境的质量现状及其变化趋势，要求覆盖面广，监测点布设灵活，从而为环境管理、污染源控制和环境规划等提供科学依据。基于无线传感器网络的大气环境监测系统可以实现特定区域环境信息的实时采集、无线传输和集中处理，是实现大气环境网络化监测的一种先进解决方案。

1　系统总体方案

基于无线传感器网络的大气环境监测网络结构如图1所示。嵌入式网关和若干传感器网络节点组成星形拓扑结构的无线传感器网络。由随机部署在感兴趣区域内的传感器网络节点实时采集大气环境信息和气象参数，经过预处理之后，以ZigBee无线通信方式发送到嵌入式网关；嵌入式网关也具有环境数据采集能力，还配置了LCD触摸屏人机界面，其主要功能是将各监测点的环境数据汇总之后，通过Internet传送给大气环境监测中心（PC），即实现无线传感器网络的Internet接入。环境监测中心对特定区域的大量环境数据和气象参数进行检查分析之后，存储到Access数据库中，以便统计处理和数据查询。

2　环境监测变量及传感器

大气环境质量监测（air quality monitoring）是指对一个地区大气中的主要污染物进行布点观测，并由此评价大气环境质量的过程[2]。国务院环境保护领导小组的《环境空气质量标准》规定了环境空气质量功能区划分、标准分级、污染物项目、取值时间及浓度限值。选择《环境空气质量标准》中规定的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等可用传感器测量的几种大气污染物作为系统监测对象。由于大气污染与气象条件密切相关，因而在大气污染监测中应包括风向、风速、温度、相对湿度、气压等气象参数的测定[3]。此外，CO2是反映碳排放的重要指标，所以将其列为监测项目之一，故基于无线传感器网络的大气环境监测系统的监测变量共有10种。遵循低成本、高可靠性、适当精度、使用方便等原则，为大气环境监测系统配置了以下8种传感器模块：

（1）SO2传感器：选择模拟输出型二氧化硫传感器模块SMC-CDX，它采用双光束非分光红外线（NDIR）检测技术，具有抗其它气体干扰、稳定性好、自带温度补偿等特点，输出符合Modbus协议的模拟信号4～20mA，经过信号变送器产生0～5VDC的模拟信号。

（2）NO2传感器：选用深圳市富安达智能科技有限公司研发的NO2/S-500-S传感器（量程：0～500ppm，分辨率：0.5ppm，工作温度范围：-20°C-45°C，工作湿度范围：15-90%），无需偏执电压，具有良好的重复再现性和长期稳定性，经信号放大电路及信号变送器输出0～5VDC的模拟信号。

（3）CO传感器：选用英国Alphasense公司的一氧化碳传感器CO-BF（量程：0-1000ppm，分辨率：0.5ppm，工作温度：-30～50℃，工作湿度：15～90％RH），经信号放大及变送后产生0～5VDC模拟信号。

（4）O3传感器：选用MQ131臭氧气体检测模块（工作电压：5VDC），它具有模拟量输出及TTL电平输出的双路信号输出，TTL低电平输出有效，可直接与单片机I/O口相连。

（5）风速风向传感器：配置的M288865包括了风速传感器和风向传感器。风速传感器（量程：0～40m/s，精度：±0.3m/s）可以产生TTL电平频率信号，风向传感器（量程：0～360o，精度：0.1%）在精密导电塑料电位器的活动端产生变化的电阻信号输出，可经过变换电路产生0～5VDC模拟输出信号。

（6）温湿度传感器：选用含有校准数字信号输出的数字温湿度传感器SHT11（温度量程：-40～123.8℃，湿度量程：0～100%RH，温度测量精度：±0.3℃，湿度测量精度：1.8%），它采用准IIC方式传输数据。

（7）气压传感器：选择德国BOSCH气压传感器系列的BMP085（量程：300～1100mbar，精度：0.03mbar，工作温度范围：-40℃～85℃），用8-Pin陶瓷无引线芯片承载（LCC）超薄封装，可以通过IIC总线直接与各种微处理器相连。

（8）CO2传感器：选择采用固体电解质电池原理的MG811型CO2气体传感器。该传感器受温湿度变化的影响较小，具有良好的稳定性、再现性，经信号放大及调理后产生0～5VDC的模拟输出信号。

3　大气环境监测网络设计

3.1　传感器网络节点设计

传感器网络节点是一个由传感单元、处理单元、无线收发单元和电源单元4个功能模块组成的微型嵌入式系统[4]，其硬件组成如图2所示。它的控制能力、数据存储能力、分析计算能力和通信能力相对嵌入式网关较弱。传感单元分为模拟和数据两部分，SO2传感器(SMC-CDX)、NO2传感器(NO2/S-500-S)、CO传感器(CO-BF)、CO2传感器(MG811)和风向传感器(M288865/DIR)的输出信号经过放大和调理之后，输出0～5V模拟信号，可接入MCU的ADC通道；O3传感器(MQ131)、风速传感器(M288865/SPEED)输出TTL电平脉冲信号，可接入MCU的计数通道。温湿度传感器(SHT11)采用准IIC方式向MCU发送数据，DATA和SCK信号可直接与MCU的I/O引脚连接；气压传感器(BMP085) 使用标准IIC总线向MCU发送数据。处理单元主要协调、控制整个传感器节点的操作，存储和处理采集数据，并与其它节点合作完成被指派的感知、监测任务，是传感器网络节点的核心，从节约成本、提高可靠性等方面考虑，选用ATmega16单片机。无线收发单元将传感器网络节点接入传感器网络，采用TI公司的系统芯片（SoC）CC2530F256，运行ZigBee2007/PRO 协议，通过USART与MCU传输数据，满足以Zigbee为基础的2.4GHz的ISM频段应用。电源单元则为传感器节点提供维持正常运行所必须的能量。

3.2　嵌入式网关设计

嵌入式网关以ARM微处理器为核心，包括传感单元、基本外围电路、存储单元、ZigBee通信、Internet通信和触屏显示6部分，其硬件组成如图3所示。选择SamSung公司的基于ARM920T架构的16/32位RISC处理器S3C2440A作为控制核心，协调其它所有工作单元有序运行，实现大气环境信息和气象参数的数据采集、数据预处理、数据存储、数据转发等全部功能。嵌入式网关的传感单元组成及功能与传感器节点的传感单元相同。基本外围电路包括电源电路、时钟电路和复位电路，为S3C2440A正常运行以及嵌入式网关中所有外围电路正常工作提供基本保障。存储单元扩展了SDRAM和flash两种存储器，分别为程序代码和各种数据提供存储空间。ZigBee通信模块负责与WSN内的各传感器节点通信，搜集监测区域的环境信息。触屏显示单元采用Toppoly 3.5寸LCD模块，移植了Qt界面，便于用户在现场进行传感器网络运行参数配置，查询任意时刻采集的环境数据等。Internet通信模块将汇总的环境数据传输至监测中心，并与ZigBee模块联合实现ZigBee和TCP/IP两种网络协议的转换。

4　大气环境监测系统软件

4.1　传感器网络节点软件

传感器网络节点实行被动式数据采集行为，即仅当接收到嵌入式网关下发的数据采集命令时才执行采集数据的任务，其它时间则进入休眠模式以降低电能消耗。

传感器节点应用软件的设计过程相对简单，其程序流程如图4所示。上电复位后首先初始化硬件，向嵌入式网关报告自己的ID信息，加入WSN之后就进入空闲模式。在此模式下，CPU停止运行，而SPI、USART、ADC、定时器/ 计数器、看门狗和中断系统继续工作。诸如定时器溢出与USART传输完成等内外部中断都可以唤醒MCU[5]。因此，当接收到嵌入式网关的数据采集命令后，USART接收中断会将MCU唤醒，即刻采集大气污染物数据，再通过ZigBee通信模块将其传输至嵌入式网关。

4.2　嵌入式网关软件

基于S3C2440A微处理运行Linux操作系统的嵌入式系统，其软件部分包括启动引导程序、操作系统内核、根文件系统、设备驱动程序和应用程序，前3部分是系统运行的基础部分，目前已有相对较为成熟的版本出现，只需要针对具体硬件平台进行修改、裁减即可完成移植工作，不必重新开发。

4.2.1　驱动程序

驱动程序是应用程序和实际设备之间的一个软件层[6]。分为字符设备驱动程序、块设备驱动程序和网络驱动程序。大气环境监测系统中的传感器都是简单的硬件设备，因此，全部被抽象为字符设备。字符设备驱动程序完成的主要工作是初始化硬件设备、添加和删除设备结构体，申请和释放设备号以及填充file_operations结构体。file_operations结构体用来建立设备编号与驱动程序操作的连接，实现该结构体中的read()、write()、ioctl()等函数是驱动程序设计的主题工作。

传感器设备驱动程序所实现的只是最重要的设备方法，比如SHT11和CO2的file_operations结构被初始化为如下形式：

struct file_operations shtxx_fops = {

.owner = THIS_MODULE,

.open = sht11_open,

.ioctl = sht11_ioctl,

.release = sht11_release,

};

static struct file_operations adc_fops = {

owner: THIS_MODULE,

open: adc_co2_open,

read: adc_co2_read,

ioctl: adc_co2_ioctl,

release: adc_co2_release,

};

4.2.2　应用程序

嵌入式网关应用程序主要包括两个线程和一个中断服务程序，其执行流程如图5所示。上电后，首先进入main函数（主线程）初始化并设置系统参数，调用signal函数设置SIGALRM信号的信号处理程序用以完成嵌入式网关与监测中心的TCP/IP通信任务，然后设置定时器，再调用pthread_create函数创建Data_Collection线程负责数据采集任务，之后运行基于事件驱动的Qt程序，在这段代码中将程序控制权交给用户，用户通过操作界面可以设置嵌入式网关系统参数或查看实时采集的环境数据。

4.3　大气环境监测中心软件

使用Access2007创建大气环境信息数据库，利用visual c++提供的ADO（ActiveX Data Object）访问数据库，实现环境数据分析处理、越限报警和数据显示查询等功能。当键入主键值（ID）时，程序访问access数据库进行查询，并显示出该ID对应的各字段数据值；还可以时间为横轴，参数值为纵轴显示某一时间段的变化曲线。如图6所示。5　结论

系统综合测试表明，环境监测网络中的传感器网络节点可按照设计要求采集数据，并能正确接收、执行嵌入式网关下发的各种命令；嵌入式网关可实现WSN自组网功能，并支持传感器节点动态加入或离开网络，且人机界面简单易用；大气环境监测中心可显示环境信息历史数据和变化曲线，支持各种查询。传感器网络节点、嵌入式网关和监测中心的数据通信良好，可协同完成特定区域的大气环境监测网络化任务。

参考文献

［1］陈玲,赵建夫.环境监测[M].北京:化学工业出版社,2008:10-11.

［2］孙春宝.环境监测原理与技术[M].北京:机械工业出版社,2007:7.

［3］国家环保部. HJ/T 193-2005,环境空气质量自动监测技术规范[S].北京:中国环境科学出版社,2006-1-1.

［4］I. F. Akyildiz, W. Su, Y. Sankarasubramaniam, E. Cayirci. A Survey on Sensor Networks[J]. IEEE Communications Magazine. 2002:102-114.

［5］Atmel Corporation. ATmega16 Datasheet[EB/OL]./atmel.com/avr

第3篇：无线环境监测范文

【关键词】农田环境信息监测 GPRS 无线传感器

1 农田环境信息监测系统的简要介绍

在应用农田环境信息监测系统的时候，能够有效的实现农田种植的精准性，将复杂的农田系统与信息技术结合在一起，以最低的投入实现高效的农田种植，同时还可以实现农田环境的最高利用，利用各类的农业资源获取最好的经济效益以及环境效益。

在农田种植的过程中，农田的覆盖面积普遍较大，种植的环境相对较差，导致在农田种植的过程中就无法广阔的开辟农田信息的获取途径，并且在无形之中导致了农田种植信息采集的高成本，对农田耕作造成较大的影响，在这一问题的影响下，使用无线传感网络可以开辟一个全新的信息获取以及无线通信的平台，借此来实现各类农田环境信息的采集以及收集。

在应用无线网络GPS/GSM技术实现远距离通信的时候工作效率较高，但是也村子着网络延时的问题，只是适用于农田数据传输量较小的情况，并且在实施农业信息系统的时候要求实时性较低，但是在应用ZigBee无线传感网络数据传输的时候可以实现长距离、大范围的布置传感器节点，借此来对农田种植中的各种信息，例如：土地PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等进行短距离以及长距离的通信，逐渐将数据采集广泛的应用在农业控制领域中，不断的提高农田的收成率。

2 在农田检测系统应用ZigBee无线传感器的设计原理以及设计结构

农田检测系统呢主要是由ZigBee无线传感器、嵌入GPRS的ARM网关以及上位机软件构成，其中ZigBee无线传感器位于核心地位，控制农田中设置的多个测量土壤PH值传感器、空气温湿度传感器、光照传感器以及土壤温湿度传感器等等，这样可以将农田中有关种植的信息数据采集、数据处理、数据存储，并向协调器传递数据信息，在农田信息监测系统中，ARM网关集成了ZigBee无线传感器和GPRS模块，借助协调器实现了微型传感器的节点的采集，并借助网关实现与网络系统中各个节点之间的信息交互，同时将数据分享到远程监控中心。

上位机软件以及服务器可以从ARM网关中接收到各类型的信息，并对所接收的信息进行数据解析、处理、查询、统计以及查询，同时还可以将各类型的数据制作成图表，并通过向各个传感器节点传输控制命令来实现对各类型的传感器进行参数设置，使得每一个农田检测系统的使用者可以在任何时间地点都登陆服务器获取想要的服务，也就是在线的实现对农田监测信息系统中存储的信息并进行远程的参数设置。

3 农田监测系统的硬件结构设计

3.1 针对微型传感器节点的设计

微型传感器在农田信息检测系统中主要负责农田环境信息的采集，并将获得的信息转化为数字信号，进行下一步的传递与处理。在设计微型传感器节点结构设计的时候，必备的设备就是传感器、信号调理电路、A/D转换器、微型处理器、射频通信以及电源模块，在必备设备的基础上，针对微型处理器的不同应用用途（例如：土壤PH值、空气温湿度、光照强度以及土壤温湿度等等）实现进一步的微型处理器的结构完善，在结合实际用途的过程中，对微型处理器的能量消耗、测量范围以及精度等基本使用属性进行完善。

有效的处理好微型处理器结构的之后，在农田监测系统运作的过程中就能够在各个节点之间实现相互协作完成对农田环境信息的全方位手机，并将收集到的所有数据汇集到无线传感器的网络协调器中。

3.2 ARM网关的结构设计

在进行ARM网关硬件结构设计的时候，必要的结构设备就是ZigBee协调器、GPRS模块以及ARM控制器这三部分，并且ZigBee协调器是其中最核心的部位，并在协调器的部分设置一定数量的接口，最常用的接口就是串口以及通用的IO接口，总体看来，微型处理器与ARM网关硬件结构在一定程度上具有相同性，但是在软件系统的应用上存在一定的差异，其中GPRS模块结构选择的是集成的SIM300模块，内部应用的是TCP/IP协议，在运转的过程中支持AT指令的运行，而ARM控制器的主要功能就是协调ZigBee协调器以及GPRS/GSM实现了信息之间的交互以及处理，同时利用串行口以及存储器实现更多功能模块的接入。

4 农田环境监测系统的软件设计

4.1 ZigBee网络数据采集以及传输程序的设计

微型传感器采用的数据采集方式是在ZigBee 2010 PRO协议栈的基础上完成的，一旦完成了ZigBee网站之后，微型处理器能够通过各个节点对农田环境信息数据机进行周期性的收集，在每次信息收集完成之后，就会自动的进入到休眠的模式，这样可以降低长时间运转的能量消耗，降低了农田环境监测系统的运转成本，在数据收集完成之后，将所有搜集到的数据进行整体打包，通过树形拖布结构将数据包发送到ZigBee网站中。

4.2 上位机软件设计

在进行上位机软件设计的时候，是在Windows操作系统以及Qt应用开发框架的环境内实现的，上位机软件的主要功能包括了数据管理以及远程信息监控。

在进行数据管理模块设计的时候，应当合理的兼顾数据接收、解析以及存储处理等功能，其中，关于数据接收功能设计的时候采用的技术是Socket技术，并在服务器端口的辅助下将所收集到的数据传输到数据库中，同时还要使用数据帧协议进行解释。

而在进行信息检测模块设计的时候，要兼顾数据显示、信息查询以及图标自动生成的功能，这样能够提高农田环境监测系统用户对于环境信息的浏览以及查询服务的质量。

参考文献

[1]熊攀.基于ZigBee和GPRS的无线环境监测系统[D].湖北大学，2014.

[2]刘坚，陶正苏，陈德富，等.基于GPRS的环境监测系统的设计[J].自动化仪表，2009，30（2）：30-32.

作者单位

第4篇：无线环境监测范文

针对贵重易损装备器材存储环境监测的需求，利用无线传感技术，搭建装备器材存储环境实施监测系统，实时监测环境和器材状态

随着武器装备的更新换代，大量高新技术装备不断列装部队。因此，精度高、技术复杂、价格昂贵的装备维修器材在存储和运输过程中，由于不当操作或处置，受到过度冲击、振动以及存储环境不达标等情况影响，有可能造成部分装备器材的非预期失效，造成较大经济损失，影响装备保障能力。

针对贵重易损装备器材存储环境监测的需求，利用无线传感技术，搭建装备器材存储环境实施监测系统，实时监测环境和器材状态，提供监测装备器材的温度、湿度和振动等重要存储环境参数，并对这些参数超限进行实时报警，为部队实施装备器材存储环境实时监测提供重要技术手段和数据论据支撑。

器材封存环境无线监测系统总体结构

器材封存环境无线监测系统由无线数据采集节点、数据网关、监控软件构成。数据采集前端具有不同的功能和参数。数据通讯网关是中心监测平台计算机与无线数据网络通讯的桥梁，具有标准串行通讯口与计算机通讯，同时具有无线网络接入功能，充当无线网络的管理者角色，实现平台计算机与无线数据采集终端的双向数据传输和无线网络管理功能。中心监测平台为安装有应用软件的微机，用以对整个系统构成和参数配置，并能够实时显示采集数据及其趋势图，具有对数据进行存储、报警等功能。

器材封存环境无线监测系统运行在监测中心平台PC终端上，通过网络与数据通讯网关连接，实现对无线传感器节点的参数配置，并接收无线传感器节点上传的实时监测数据。系统配置实时监测中心平台计算机，安装实时监测系统应用软件，用于显示和记录前端无线采集节点所采样的数据；系统支持通过该中心平台下发指令，让采集前端发出声、光提示；系统配置数据通讯网关设备实现中心平台与无线数据采集网络之间连接；系统配置集成温度、湿度、气压、振动等传感器为一体的采集节点若干，模拟实现存储环境参数的采集任务。

器材封存环境无线监测系统的主要功能

器材封存环境无线监测系统主要实现以下功能：配置无线传感器节点的数据采集周期和各项数据的报警上下限；远程定位无线传感器节点；显示无线传感器节点的实时数据及报警信息，当数据发生变化达到报警阈值时，需要立刻在节点发出声光报警；提供对历史数据及历史报警信息的查询；根据之前一段时间的历史数据，预测设备是否可能出现故障。

系统配置模块主要完成对网关、传感器节点等相关硬件运行参数的配置和检验功能。系统通过局域网与网关进行通信，发送网关和节点参数到网关寄存器，或从网关寄存器获取参数；网关与节点之间通过无线网络基于Zigbee协议进行通信，节点按照预设周期到网关寄存器中获取用户设置的节点参数。系统可同时与若干个网关进行通信，接收监测数据，选择某个网关，即以表格形式显示与其通信的所有监测节点的信息。

实时监测模块主要完成对节点监测数据和报警状态的实时获取、存储、显示。采集节点按照采集周期实时向网关发送最新监测数据和报警状态。系统按照设置的网关上传周期实时到网关查询各采集节点的监测数据和报警状态。系统接收到节点监测数据后，在显示的同时，将数据存人数据库；系统接收到节点报警状态后，进行判断，如果报警状态与上一个状态相比发生变化，记录各节点的报警状态的变化，将报警记录显示并存人数据库，并由系统向用户发出报警提示音及某种形式的可视化提示。系统根据监测数据的监测时间判断节点离线时，同样进行报警提示、记录、存储。

查询统计模块主要完成设定条件下历史监测数据和报警记录进行查询和统计，以及可视化形式显示功能。系统根据用户输入的条件查询历史监测数据，将查询结果以曲线图的形式可视化显示，并以表格形式提供详细数据，可显示温度、湿度、振动、气压中的某一种或所有数据的曲线图。选择某个网关和节点，可以查询该节点在某段时间的报警记录，系统提供报警记录的网关ID、节点ID、节点位置描述、报警时间、报警类型、报警值等信息。

数据管理模块主要完成数据备份、年度设置和年度转换的功能。数据备份、还原是保证数据安全性的重要方式。系统应提供对实时监测数据和历史监测数据的备份功能，并能在需要时对备份的数据进行查询和统计。因为监测数据量较大，长期存储占据空间大，系统只存储当前监测年度及上一年度的监测数据及报警记录，以进行查询和统计。年度转换时，清空上一年历史数据表，将当年数据保存至历史数据表，并清空实时数据表。

器材封存环境无线监测系统的技术方案

器材封存环境无线监测系统的主要设备包括无线传感器节点、数据收集器、数据网关和传感器接入设备。传感器节点是监测系统的核心部件，主要由可扩展传感器模块、处理器模块、无线通信模块、预警模块和电源组成。传感器节点将采集信息实时传输到基站，并且在所处环境超过所设限值可自主发出报警信息。传感器节点设计应尽可能小、便于布设、能耗低、具有一定的抗干扰能力和安全性，且根据实际需求方便接入不同的传感器，用于不同的监测需求。将传感器节点预置于器材的内包装，通过监测包装内的温湿度数据预测器材发生霉变的可能，对于一些气相封存的器材可通过监测封存包装内气体含量监测封存质量。同时，传感器节点还能实时监测器材收到的冲击振动情况，在遭遇过大冲击振动时及时发出警报。

系统网络结构由无线传感节点、数据收集器、数据网关组成。无线传感节点采集环境信息，并将信息数据汇聚到数据收集器，然后通过网络至数据网关，用户终端通过数据网关获取传感器信息。该结构的特点是各种无线传感器独立，使用灵活方便；增加数据收集器设备，方便声光电报警的位置部署；多种网络拓扑，可适应复杂应用环境，如包装密封、监测位置不固定、环境监测周期短、采集周期要求不高。系统网络结构也可以由传感器接入设备、数据网关组成，传感器接入设备采集传感器信息，并将信息汇聚至数据网关，用户终端通过数据网关获取传感器采集的信息。该结构的特点是传感器节点的集成度更高；无线网络拓扑简单，更稳定；传感器扩展灵活度高。该结构适用于监测环境固定的场景。

系统软件结构包括实体层、数据访问层、通信协议层和用户界面层。用户界面有参数配置界面、节点控制界面、实时信息界面、历史信息界面和设备故障预测界面。软件系统通过无线传感器实时采集设备的环境信息，并对根据部分信息进行分析处理，预测设备在一段时期后的状态。根据使用需求的不同，传感器数据可分为两类：用于分析温湿度、封存气体含量的预测数据和用于实时报警的振动、压力数据。当分析预测的数据发生变化时，不需要立刻在节点显示声光报警，而是由管理人员或专家系统根据经验公式对节点数据的变化趋势进行分析，推测设备是否会出现发霉等情况，再对可能发霉的设备进行处理。当实时报警数据发生变化时，需要立刻在节点显示声光报警，并在用户终端上显示报警信息，提示管理人员设备在运输搬运过程中出现严重的物理冲击，可能受到致命损害。

第5篇：无线环境监测范文

关键词：云平台 农田环境 无线监测 嵌入式

中图分类号：TP274；S126 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）11-0140-02

1 引言

21世纪的农业是信息高度集成化的智慧农业，在农业领域中充分发挥科技的力量势在必行。智慧农业是农业发展的新潮流，是未来农业可持续发展的必经之路。发展智慧农业需要大量有效和及时准确的农田环境信息，获取农田环境信息是智慧农业实现的关键之一。近年来，农田环境信息获取的方法和手段不断提高和丰富，但从总体上看，还存在一些问题有待解决，如：环境信息采集过程应用的手段还相对落后、采集效率不高；传输方式受布线难、传输距离短、现场环境复杂等限制；同时由于农田分散、且多无人看管、设备多，管理工作需要进一步完善。

为此，笔者设计了基于GPRS、云平台和无线传感器网络技术的监测系统，能够实现实时监测农田环境的各种参数，以解决上述问题。对于提高农业耕作精细化程度，减少人力资源投入，农业生产大数据的研究等都具有重要的科学意义，对智慧农业的推广发展具有深远影响。

2 农田环境监测系统

农田环境监测系统主要由云服务器、网站、移动客户端、无线通讯网络、智能终端和环境监测传感器构成。在大棚和农田里安装的是农田环境监测智能终端，它由太阳能电池板供电，无需外接电源，并且由程序控制为低能耗节能模式可常年累月运行，保证对农作物整个生长周期进行无缝监控。智能终端可以同时配备温度、湿度、二氧化碳、二氧化氮、光照、土壤水分、土壤养分、土壤酸碱度、污染物（COD、BOD）等传感器。用这些传感器感知作物生长土壤、空气、光照等环境参数，转变成数据形式，通过GPRS无线通信网络上送到云服务器，进行分类、存储、统计和分析。

通过互联网浏览器访问平台网站，或者手机客户端查询相应农田环境数据的变换和报警信息。大量智能终端安装到农田大棚，长时间运行后，云服务器就会存储海量的农田环境数据。农业科研专家通过建立农作物生长模型分析这些海量数据，对历年作物品质、产量、环境数据进行分析对照，预测作物生长及产量情况，及时提出合理的农田耕作和管理的指导建议，为农业生产、发展精准农业、智慧农业提供技术支撑和科学依据。

2.1 农田环境监测参数选择

影响农田环境的参数很多，我们从中选取了对植物影响重要，而且便于在线测量如农田环境地表空气温度、湿度、CO2、NO2，表面光照、土壤温度、土壤含水量、土壤养分、土壤酸碱度等参数作为农田环境的监测量。

2.2 农田环境监测系统构成

农田环境监测系统由云服务器、网站、移动客户端、无线通讯网络、智能终端和环境监测传感器以及环境监测分析软件以及移动设备客户端软件等构成。

监测终端是采用嵌入式结构，内部集成了GPRS通讯设备；16路0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA等模拟量信号传感器接口；6路IIC、TTL232、RS232、RS485、USB等通讯信号传感器接口；并提供锂电池、太阳能等电源输入接口和DC3.3V1A或DC5V0.5A或DC24V0.1A电源输出接口。测控终端除了具有监测终端的功能外，还带有8路继电器、2路PWM控制接口。

环境传感器选择有线的，DC3.3V或DC5V或DC24V供电，并且支持0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA、IIC、TTL232、RS232、RS485、USB等信号接口之一的传感器，无需任何信号转换器就可以直接与监测终端连接。如果选择其他信号接口的传感器，需要外加信号转换器。

2.3 系统工作原理

在待测农田、大棚等相应位置安装农田环境传感器、监测终端以及太阳能板。如果需要，还可以安装一块或多块本地公共显示屏，用作实时显示监测数据和分析情况。

环境传感器将各种物理量转换成0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA、IIC、TTL232、RS232、RS485、USB之一的电信号，通过测控终端采集变为实时数据，经过嵌入在终端内部的硬件和软件数据滤波后加上时间戳和物理量类型，形成数据记录，保存在测控终端的Flash存储器中，同时由GPRS通讯上送到云服务器和本地公共显示屏。

云服务器收到测控终端上送的数据，进行分类、汇总保存到云数据库中。远程计算机的测试分析软件系统，通过互联网或GPRS，访问云服务器数据库，进行综合分析，将分析结果送回云服务器，供研究分析、本地公共显示屏显示、远程或移动客户端查询用。

3 农田环境监测数据处理

3.1 监测终端数据滤波

受地域或自然环境影响，监测数据极易受到农田劳作、环境扰动等的外界因素干扰。要想反映实际情况的监测数据，需要将采集到的数据进行滤波处理，因此，除了在硬件电路对采集量进行滤波外，还必须针对不同监测量，在软件上通过相应的数字滤波[2]进行处理。

采集终端将采集到的空气温湿度、土壤温度、含水量和光照强度等模拟信号转换成数字量后，通过公式计算出的环境参数的平均变化率。

监测终端根据其平均变化率，自动选择合适的数字滤波方法。例如像温度、湿度等大部分农田环境参数变化缓慢的监测量，即当

（1）

其中，y（t）为滤波后的当前采集值，f（x）为当前实测值，T0为滑动滤波长度。系统软件将新数据放入到滤波队列的队尾，扔掉最早采集的数据，滤波后的输出总是固定滤波长度的算术平均值。

当0.25

当0.55

3.2 监测结果

利用客户端分析软件从云端服务器获取监测数据，进行统计分析，从中选取了一块具有代表性的农田大棚，安装了一套监测终端，运行一段时间后，摘录了其中24小时的棚内空气温度、湿度、CO2含量和土壤温度、含水量、光照强度等参数监测曲线如图1所示。

4 结语

通过GPRS网络和云服务器，该系统可以无线远程实时监测农田环境数据。与传统农田环境采集系统相比，该系统减少人力和物力投入，缩短环境信息采集周期；与已有的无线采集系统相比，该系统对信号处理具有更好的收敛性，且通过云服务器存储数据更加稳定且智能。该系统对于发展精准农业和智慧农业起一定推动作用。

参考文献

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第6篇：无线环境监测范文

物联网作为一种新的技术和概念，已经在国内外各国受到高度的关注。物联网技术应用与环境监测领域具有不可

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第7篇：无线环境监测范文

【关键词】现代生物技术；环境检测；应用

1引言

现阶段，我国常见现代生物技术包括生物传感器技术、生物酶技术以及生物芯片技术等，这些监测技术具有较强的特异性、灵敏性和准确性，操作简单快速，因此在目前的环境检测工作中都发挥了十分重要的作用，大大提高了环境检测的质量和水平，加强对其分析研究有着十分重要的意义。

2现代生物技术的基本简介

现代生物技术其主要包含有分子生物学、微生物学、系统生物学以及免疫学等多种理论，而且与化学、计算机以及微电子等多种学科相互结合，综合性较强，因而，具有十分广泛的应用领域。现代生物技术主要的研究对象是生物，主要的研究目的是为了实现对资源的有效开发和利用，操作过程简单快捷，能够有效地减少资源浪费和环境污染。现代生物技术所开发的产品具有较高的纯度和较高的安全性，产品质量可靠，最大程度地满足了人们的使用需求，实现了连续化的操作，有利于建立资源节约型、环境友好型的生态环境。现代生物技术目前主要在农业生物技术、植物生物技术、医学生物技术以及环境生物技术等领域实现了广泛的应用。

3环境检测中常用的几种现代生物技术

3.1生物传感技术

生物传感器的技术基础是固定化酶技术，能够将识别与感知的信息转化成电子信号，并通过电子信号装置对其进行控制，最后被检测的物质可以通过电子器件检测出来，然后将其转化成已被检测的电子信号。目前生物传感技术是环境检测中应用最多的技术。

3.2基因探针与PCR技术

基因探针技术中的非放射性核酸探针可以应用于环境检测中，主要应用于环境中细菌或病毒的检测，且非放射性核酸探针对病毒及细菌的检测还十分灵敏，核酸杂交技术应用于环境微生物的监测中不仅更加安全可靠，还十分快速有效，目前核酸探针及PCR技术已经广泛应用于水环境中如大肠杆菌、志贺氏菌等微生物的检测。

3.3酶免疫检测技术

酶免疫监测技术是利用抗原和抗体的特异性反应而研发的，该技术将酶进行标记，然后再将标记过的酶与待检测的抗原进行检测，根据其出现的免疫学特征反应通过比对确定待检测病毒或细菌的种类。酶联免疫吸附检测技术是目前应用最为广泛的一种酶免疫检测技术，其主要应用于水质检测中。3.4生物芯片技术生物芯片技术是利用微电子技术研发的一种微加工技术，可以将作为探针的分析固定与于固定相表面，然后根据构建的生物化学分析系统进行分析，从而实现对蛋白质、细胞等生物学组成成分进行快速准确的检测，其主要应用于水污染中的化学物质毒性的检测。

4在环境检测中现代生物技术的具体应用

4.1生物传感技术的应用

数字科技和生物技术的快速发展，各个学科也都实现了不断的进步与发展，并且在发展过程中实现了学科的相互交叉和融合。生物传感技术因其具有高度集成化、微型化以及自动化的特点，因此在环境检测中实现了广泛的应用。生物传感器能够实现生物反应与电信号的转换，为环境检测提供了大量快速有效的分析手段，实现了食品工业以及环境检测的技术革命。生物传感技术的应用理论基础是实现传染物与生物层之间专一的固定化作用，作用原理就是通过被测对象与生物组之间的相互作用，然后利用电子元器件将对被测对象的监测转化为比较容易被识别的电子信号，最终再通过电子信号设备和装置对电子信号进行识别和分析，实现对监测对象的有效控制。生物传感技术具有测定速度快、操作简单、反应灵敏准确、成本低等优点，因此在未来的环境检测中一定会实现更加广泛的应用和推广。

4.2基因探针和PCR技术的应用

不同的微生物病原体具有不同的致病剂量，因此确定水样中病原体的数量和种类提高检测的准确度显得异常重要水体污染问题已引起了人们的极大关注，确定自然水体或污水水样中受病原体或化学类污染物污染的程度和快速确定污染源是一个难点问题。饮用水样品中只有不到1%的微生物可经实验室培养。因此，用传统培养方法研究微生物群落，不能反映环境的真实情况。DNA损伤评价污染物遗传毒性的一个很有价值的生物指标，PCR技术的应用使得在分子水平分析DNA损伤之一DNA突变有了很大的进展，提供了一种在分子水平上分析环境生物DNA损伤和检测病原体的简便方法，该方法克服了传统方法的缺陷，更利于提高环境检测的效率和准确性。PCR有许多不同种类，如实时定量PCR，多重PCR等，用PCR得到的母的片段可用于微生物检测。目前已有将PCR技术用于饮用水中大肠杆菌的检测；用于制备基因工程中的目的片段；用于DNA杂交技术中DNA探针的制备；用于环境生物多态性的分析。DNA探针是用生物素、荧光素等物质进行标记的能够与待测基因进行特异性互补产生杂交信号的DN段。荧光探针、寡聚核苷酸探针等已被应用于监测水中的大肠杆菌，取得了很好的结果。为了更灵敏、快速的检测水中大肠杆菌，目前DNA探针技术多于PCR技术结合使用。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性一退火一延伸三个基本反应步骤构成：（1）模板DNA的变性模板DNA经加热至93℃左右一定时间后，使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离，使之成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应作准备；（2）模板DNA与引物的退火（复性）模板DNA经加热变性成单链后，温度降至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；（3）引物的延伸DNA模板一引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为反应原料，靶序列为模板，按碱基配对与半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性———退火———延伸三过程，就可获得更多的“半保留复制链”，而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2~4min，2~3h就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。到达平台期（Plateau）所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。PCR技术在环境检测中的基本原理见图。

4.3生物酶技术的具体应用

目前，我国的环境检测工作中另一个应用比较广泛的现代生物技术就是生物酶技术。①生物酶技术的处理功效高。生物酶技术的作用原理是将微生物与酶进行有效的结合，能够快速有效地进行污染物的降解，从而增强环境检测过程中的污染处理功效。②生物酶技术在环境检测中的适应性更加广泛。生物酶技术有效地降低了微生物的生存要求，为微生物创造了更加适宜的温度和pH条件，大大增加了微生物的作用效果。③生物酶技术与其他方法相比更具有针对性。生物酶技术目前被广泛地应用于不同的领域和不同的环境，因此，在使用时可以充分地根据实际情况进行选择，从而采取更具有针对性和效力的方案进行监测。④生物酶技术的污染治理成本也较低。生物酶技术的应用不需要引进庞大的设备和装置，大大降低了治理成本和投资成本，并且具有显著的治理效果。在此，主要就生物酶技术在处理水污染中的具体应用进行了简要的分析。某城市生活污水处理厂各构筑物内滞留污水总水量约为1.5万t；外观呈现黑色，并散发臭味。经环保部门对滞留污水进行采样监测，监测数据如表1。从表1可知，滞留污水中的COD、NH3-N、硫化物等均超标，最高超标达10倍以上。该滞留污水中混有大量制革废水及化工废水。制革废水由强碱性的浸灰脱毛废水和弱酸性的鞣革废水组成，前者含有高浓度的氯化物、硫化物、表面活性剂、防腐剂、油脂、蛋白质及SS等污染物；后者含有高浓度的鞣料、化学助剂及染料等。制革混合废水呈碱性、有毒性、难降解物质含量高，外观污浊，气味难闻。而对滞留污水投加高效复合生物酶药剂进行应急处置后，高效复合生物酶对于滞留污水中的污染物进行高效催化降解，逐步改善滞留污水的水质状况。投加高效复合生物酶药剂后，一周即可使其中的污染物降解30～50%。由表2可以看出，高效复合生物酶对滞留污水的应急处置有明显的效果。投加高效复合生物酶药剂一周后，经相关环保部门对污水进行采样监测，监测结果见表2。

4.4生物芯片技术的具体应用

在进行环境检测时应用生物芯片技术时能够有效地提高环境检测的质量和水平，使得我国环境检测技术得到进一步的发展。生物芯片技术可以自动、快速、准确地监测出不同基因的表达情况和环境因素对基因的影响作用。生物芯片技术目前所采用的载体主要有组织芯片、蛋白质芯片以及基因芯片等，生物芯片技术通过对细胞基因组的详细分析，准确筛选DNA的多态性变化和突变过程，从而确定出环境污染对生物基因水平的影响，实现对污染的科学监测。随着生物芯片技术的不断发展，其在环境检测过程中逐渐成为新的研究方向和研究概念，未来具有更加广泛的应用前景。

5结语

第8篇：无线环境监测范文

【关键词】水环境；重金属污染；检测

Study on the status and detection technology of heavy metal pollution in water environment

CHEN Huiming， LIU Min， XIAO Nanjiao， LUO Yong

（Jiangxi Environmental Monitoring Center， 330039， Nanchang， PRC）

Abstract： this paper summarizes the current situation of heavy metal pollution in water environment in China .It has been found that many bays and rivers have been polluted by heavy metals in China， and they are mostly compound pollution. The author also introduces some detective methods， such as electrochemical analytical methods and spectral methods and etc. The research results can be used for providing technological support for detection of heavy metal and protection of ecological environment.

Key words： water environment； heavy mental pollution； detection

前言

若金属元素的原子密度超过每立方厘米五克，即可认为其是重金属。如铜、铅、锌、镉铁、锰等，均属于重金属，共有四十五种。若水体内排入的重金属物质，无法结合自净能力将其净化，而最终导致水体的性质、组成等发生改变，影响水体内生物生长，并对人的健康、生活产生不良影响的，即属于水环境重金属污染。在工业、农业快速发展的同时，许多污染物被排入河流内，其中也包含重金属，最终导致水质恶化，也由此产生了一系列严重后果。不论是在何种环境中，重金属污染物的降解都极为困难，并且能够积累在植物、动物体内，并结合食物链不断富集，最终进入人体，对人体健康产生危害，这类污染物也是对人体产生最大危害的一种污染物[1]。

1、目前我国水环境中重金属污染的现状

1.1我国水环境重金属污染的范围比较广

不论是海南的三亚湾、还是广东地区的北江、亦或是武汉的东湖、连云港的排淡河、山东地区的胶州湾、长春的松花江等，都体现出了极为显著的重金属污染特征。

1.2我国水环境中重金属污染大多为复合污染

对比国家相关的水质标准来看，山东曲阜的大沂河、包头段黄河内，均出现了极为严重的Cu等重金属的污染。Cd污染，则主要出现在香港的四大重点河流之中；就黄浦江上游的饮用水源来看，不论是支流、还是干流，Hg的平均浓度均超过了地表水环境质量标准（GB3838-2002）的Ⅲ类水标准，而对比Ⅲ类水标准后可以发现，不论是干流、还是支流的As浓度相对较低[2]。

1.3重金属的含量与水环境的盐度及pH值等有关

若盐度偏高，则重金属元素在水中的含量相对较高、水底沉积物内则不会出现较高的金属含量；若盐度偏低，则恰好相反。当pH值相对偏高时，重金属元素含量偏低的为水体，而偏高的则为水底沉积物；若pH值较低时，则正好相反[3]。

1.4重金属含量一般表现为近岸高，中部低；沉积物中高，水相中较低

第二松花江中下游河段，水中重金属平均含量都不高，且远未达到国家制定的相关地表水水质标准；对比河段水中的重金属含量来看，沉积物内的重金属含量则明显偏高。在巢湖湖区、支流沉积物内重金属含量的对比方面来看，支流的Cd、Zn等含量更高。

1.5重金属的潜在生态风险较高

处于第二松花江中下游区域的沉积物，其重金属含量目前已达到中等偏强的生态风险等级，且主要为Cd以及Hg。长江口表层水体内存在的类金属以及重金属，就采样点位来看，重金属含量相对较低，但仍有潜在风险存在。香港重点河流，基本都面临生态危害，有个别区域目前的生态危害已相对较强。此外，水量、季节的变化等，也都会导致水环境内重金属含量产生变化。

2、水环境中重金属的检测技术方法研究与发展

因为不论是人体、还是环境，都将因重金属元素受到影响，所以检测重金属工作就显得极为关键。当前，对重金属进行检测的方法主要有：电化学法、光谱法等。

2.1电化学分析法

结合电极上、溶液内物质的化学性质，由此形成的一种分析方法，即为电化学分析法。结构简单、小巧、操作便捷，都是该方法的主要优点，能够进行连续、自动化分析，分析方法较为准确、便捷[4]。具体方法包括如下：

2.1.1伏安法和极谱法

结合电解过程，不论是极谱法、还是伏安法，都可对流-电位、电位-时间曲线进行分析，其区别在于：前者运用的是表面可周期更新的滴汞电极、后者则为表面无法更新、固体电极等液体电极。伏安法内还包括了吸附溶出、阴极溶出伏安法等，其检测下限极低，这也是伏安法的主要优势，能够在现场、在线运用，同时也可实现多元素识别[5]。

2.1.2电位分析法

若此时的电流为零，电位分析法可对电池的电极电位、电动势等进行测定，由此结合浓度以及电极电位的关系，实现物质浓度的测定。该方法的优点较多，如试样需求较少、较好的选择性，同时不会破坏试液，因此在分析珍贵试样时，较为适用。这种方法能够实现快速测定、操作相对简单，因此连续化、自动化也可实现。

2.1.3电导分析法

结合对溶液电导值的测量，获得其中离子浓度的方法，即被认为是电导分析法，大致可分为两种，分别是电导滴定法以及直接电导法。其优势在于便捷、快速，后者的灵敏度相对较高，缺点则是电导值的测定，为所有电导的总和，而不能对其中具体离子的含量进行测定和区分，由此影响选择性。

2.2光谱法

2.2.1原子荧光光谱法

其原理在于，原子蒸气对特定波长的光辐射进行吸收，由此得以激发，当原子被激发以后，结合该过程发射出特定波长的光辐射，即原子荧光。在相应的实验条件下，不论荧光类型是什么，其辐射强度均与被分析物质的原子浓度为正比关系，按照波长分布可开展定性分析。这种方法的选择性较强、灵敏度相对较高，方法相对简单。其欠缺之处在于，应用范围并不广泛，因为许多物质的荧光产生，需要结合试剂加入才能实现[6]。另外，还需要深入的对化合物结构、荧光产生过程的关系进行探究。

2.2.2原子发射光谱法

结合电激发、热激发之下，试样内的不同离子、原子发射特征的电磁辐射，而开展的针对元素的定量、定性分析的方法，即为原子发射光谱法。其优势在于，有较好的选择性、分析速度相对较快，随待测元素的多少，会对准确度存在影响。其缺陷在于，设备相对昂贵，而如硫等非金属元素，则无法较为灵敏的加以分析。一般以元素分析为主，但就样品内上述元素的化合物状态，则无法确定。

2.2.3原子吸收光谱法

以蒸汽相内被测元素的基态粒子为基础，测定原子共振辐射的吸收强度、被测元素含量的一种方式，即为原子吸收光谱法。火焰原子吸收光谱法的检测限可达到10-9g/L，石墨炉原子吸收光谱法的检测限可达到10-10～10-14g/L[7]。此种方式的优势在于：良好的选择性、较高的准确性、易于消除、干扰相对较少；缺陷则在于：无法直接对许多非金属元素加以测定，对一种元素分析之后，就需要对元素灯进行更换，对不同元素的测定，则需要对不同的元素灯进行更换，无法完成同时对各类元素的测定，若试样相对复杂，则会产生严重干扰，仪器较为昂贵。

2.2.4电感耦合等离子体光谱法

在当前应用的AES光源中，应用最为广泛的当属电感耦合等离子体光源。对比上述方法来看，这种方法具备如下优势，干扰相对较少、分析速度相对较快、较宽的线性范围，能实现多种被测元素特征光谱的同时读取，此外还可以对多种元素同时进行定量、定性分析。其缺陷在于，操作以及设备费用相对较高，就部分元素而言，也不存在显著优势。

2.2.5质谱法

通过对待测物质进行分子到带电粒子的转化，结合交变电场、稳定磁场的利用，让上述粒子可结合质量大小的顺序排序，并对此进行分离，形成具备一定规则，同时能够检测的质量谱，即为质谱法。和其他方式对比来看，这种方法具有如下优势：动态范围相对宽泛、分析精密度相对较高、可同时对多种元素进行测定，其能够精确的对同位素信息进行提供[8]。但是，这类仪器的造价相对过高，就目前而言，本方法的应用依然以研究领域为主，并且，在预处理检测样品方面，步骤相对较多，对仪器自动化带来了诸多困难。

此外，包括生物传感器、酶抑制法等相关检测方法，伴随着检测技术的逐渐发展，也在检测水环境重金属方面，发挥了越来越关键的作用。

3、结论

重金属污染能够不断富集，并最终对动植物、人体以及环境产生一定负面影响，具备潜在的危险性，因此这也是一个不容忽视的问题。工业污染是重金属污染的主要来源，企业的排放要达标，管理要严格，最为关键的是当前国家的管理机制尚未健全，仍需继续完善。在水环境监测工作方面，重金属检测工作能够为此提供一定依据。近年来，伴随着多种分析仪器的开发，重金属检测也逐步体现出准确性、灵敏度高等优势。各类检测方法都具备各自的特点以及适用的范围，如电感耦合等方法，具有较高的灵敏度，能够在几乎所有重金属检测方面运用，但就处理样品以及检测进程来看，相对复杂，因此若想实现在线、现场检测，则相对困难，不论是使用仪器、还是安装设备，都具有较高要求。

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第9篇：无线环境监测范文

随着市场经济的发展，原有的环保监测手段已经无法满足现实需求，特别是无法满足环保局的需求。环保局作为重要的环境监督场所，需要采用先进的技术，并对其进行更新，才能更好的满足环保需求。因此，必须对不能满足环保局需求的环境监测系统进行改进，以便更好的满足环境需求。环保局如何更好的应用环境监测系统，已经成为环保局工作的重点。

一、环保局环境监测系统实施中出现的问题

1.环境监测系统中压缩传输和处理问题

环保局环境监测系统是由大量相连的微型传感器节点构成的传感网络，不仅能对高精度数据进行搜集，同时也能克服人工监测效率低、不准确的缺点。但是随着传感器的逐渐增多，相应节点在采集、输送处理数据过程中常会出现一些故障，特别环保局环境监测系统在传送突发事件时，相应数据的存储、压缩、检索及实时反映等会给环保局检测系统带来无法避免的问题。传统数据的压缩方法是很难兼顾压缩效率和信号保真度的，再加上XML自身描述性对监测系统中大量的性能低，使得相应数据无法达到精确需求。从中可以看出，压缩传输和相应的处理是监测系统中的重点、难点。

2.环境监测系统无线监测、传输问题

随着环境的不断变化，环保局对监测手段提出了新的需求，不仅要求其能对数据进行动态监测、采集和预测，还要其能数据进行相应的分析管理。但是传统的环境监测手段是以固定电话的方式进行有线通讯，不能对远距离的监测点进行实时监测、数据采集及无线通讯传输。虽然现在环保局对数据监测、数据收集传输进行了研究，但却只限于对无线通讯技术、GIS的独立应用进行研究要想更好的实现环保局实时监测、数据采集和通讯传输，就应该对在此基础上发展更多的业务，以保证环保局工作的顺利进行。

3.环境系统远程监测问题

我国是多物种国家，生物具有多样性，其分布的地域不同，受环境因素的影响相对比较明显，这就需要对相关环境信息进行监测。传统的环保局环境监测系统一般都是以模拟传感采集数据为主的，其是通过A/D进行转化的，并将总线接入PC机，以实现现场监测。这种环境监测系统数据采集方式无法满足地点比较分散、布线比较困难的区域。再加上传统环境系统采用是多复用技术，其主要是用硬件实现传感器接入的，在实施的过程中，常会出现一些问题。其输出的准确度会因内部的阻抗而下降，也可能因为传感器接入时的交换，而出现相应问题。在这种情况下，就应该对远程环境监测进行相应的研究，以促进环保局工作的顺利进行。

二、改进环保局监测系统实施的措施

1.解决压缩处理问题，保证数据的准确性

要想解决压缩数据问题，就要对需要压缩的数据进行分析，就应该在系统中使用FAST协议，并对系统中的数据进行高效压缩处理，并实现实时传输处理。FAST协议与XML协议都是协议，都为数据流编码协议，其核心是一种数据压缩算法，主要功能是对相应的消息进行处理、存储和传输，再加上其容量较高，数据传输性能相比较稳定，能保证环保局环境监测系统数据传输的稳定性和准确性。在使用FAST协议的时候，可以对系统的域级进行操作，以减少数据流中较长的信息，并传输编码序列化数据，使域的长度和相应字段分隔流等结构进行自身描述，可以将环保局环境监测系统中压缩的数据以TCP进行相应的传输，并由控制层对会话、初始化、结束及相应错误报告进行控制，以减少数据压缩效率低和信号精确度低问题。

2.解决无线监测和传输问题，为环境决策提供依据

随着技术的发展，以SMS、CPRS为基础的无线通讯技术已经开始在环保局及环境监测系统中使用。在环境监测管理中，也采用了可视化管理分析预测GIS技术。但是这些并不能从根本上解决数据监测和传输问题，在此基础上，还应该发展一种基于GIS的短信业务、GPRS的环境系统方案，并建立无线通讯技术SMS及GPRS对相应监测数据进行无线传输，服务器的端会对无线传输数据进行处理，并将相应的内容显示在系统屏幕上，通过GIS空间数据功能对相应的数据进行可视化分析，再通过相应协议对远程数据进行实时控制，以实现对污染源的分析决策。

3.解决远程环境系统监测问题，实现远程控制

随着网络化的发展，特别是通讯技术的发展，我国利用公共网络已经实现的远程通讯。基于公共网络的的通讯技术在环境系统中应用，实现了远程通讯控制，其优势是投资少、成本低，可靠性高、免维护等特点，能够更好的解决环保局环境监测和数据传输问题。为了更好的解决复用技术和传感器问题，可以利用嵌入式系统进行管理，可以以管理任务多的特点，就应该将传感器作为一个新任务进行管理，以实现相应效果。这种传感器是一般是以温度、湿度及二氧化为基础的数字传感器，其可以实现远程，并在传输过程中将相应的数据打包，按照相应的定义格式进行分析处理，并将远程数据存在数据库中，为环保局研究相关数据提供依据。

四、结束语

环保局不仅要对空气、水体、土壤、生态进行监测，还要对噪声余振东、固体废弃物及核辐射进行监测。在这种情况下，环境监测系统必须具备数据采集、传输功能，特别是远程采集和传输功能。在此基础上，还要对相应的数据进行管理分析，一旦发现问题，可以及时解决，以保证环保局工作的顺利进行。

参考文献：

[1]段振华.吴宁, 朱吉.无线多媒体环境监测系统的设计与实现[J].计算机与数字工程.2011.(02).