無線環(huán)境監(jiān)測(cè)精選(九篇)

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第1篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

【摘要】伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平不斷提升，無線電技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛，并且隨著科技的發(fā)展，無線電技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，涉及到無線電的業(yè)務(wù)也變得越來越廣泛，臺(tái)站的數(shù)量也在不斷增加，但是出現(xiàn)的問題就是無線電頻譜資源變得越來越緊張，所以無線電電磁環(huán)境變得也越來越復(fù)雜，為了更好的掌握無線電電磁環(huán)境的變化，促進(jìn)無線電更好的為人們的發(fā)展服務(wù)，因此需要做好無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作。本研究針對(duì)無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)問題展開了一系列的闡述，首先分析了無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成，然后分析了在開展無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)過程中需要注意的問題有哪些，對(duì)于掌握無線電電磁環(huán)境的變化有一定的指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】無線電 電磁環(huán)境 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

一、前言

正如平時(shí)所熟知的地形條件，水文條件及氣象環(huán)境一樣，無線電電磁環(huán)境本身也存在于空間中，無線電電磁環(huán)境指的是在某一時(shí)間段，某一空間范圍內(nèi)人為的電磁現(xiàn)象和自然界本身存在的電磁現(xiàn)象的總和。鑒于電磁環(huán)境與無線電設(shè)備的工作狀態(tài)有直接關(guān)系，因此需要做好無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)，一旦無線電電磁不正常也就是平時(shí)所講的電磁干擾。由于電磁環(huán)境的穩(wěn)定性受到眾多影響因素的影響，因此需要就無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)展開細(xì)致的研究，才能控制好電磁環(huán)境更好的為社會(huì)發(fā)展服務(wù)。

二、無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成分析

（一）監(jiān)測(cè)控制中心

監(jiān)測(cè)控制中心是無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要組成，整個(gè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)需要對(duì)來自于不同地區(qū)，頻域監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，然后分析數(shù)據(jù)，促進(jìn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)工作的完成。監(jiān)測(cè)控制中心主要利用無線電管理內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)下級(jí)控制中心的控制，監(jiān)測(cè)控制中心是整體監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的聚集點(diǎn)，正是由于其具有非常強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，因此是整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的中心組成。

（二）大型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)

大型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)也是無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成之一，想要促進(jìn)無線電信號(hào)良好，一般需要將監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在較高的建筑物上，大型固定的監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)無線電發(fā)射基本參數(shù)的測(cè)量、帶寬測(cè)定、調(diào)至測(cè)定、頻段及頻道的測(cè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)較強(qiáng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與存儲(chǔ)處理功能。

（三）移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)

移動(dòng)監(jiān)測(cè)站主要是將整體監(jiān)測(cè)設(shè)備設(shè)置在一些傳輸性能較好的交通工具上，然后移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)固定站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)覆蓋不全面的缺點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)，所以在這個(gè)層面上將移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)同樣也具有大型固定站監(jiān)測(cè)功能的。

（四）可移動(dòng)站

可移動(dòng)站與移動(dòng)監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)有所不同，它與交通工具實(shí)現(xiàn)了完全分離，所以使用起來相對(duì)比較靈活，一旦有需要能夠利用任何交通工具將監(jiān)測(cè)設(shè)備送達(dá)到指定的監(jiān)測(cè)點(diǎn)。當(dāng)然如果監(jiān)測(cè)有需要可以將監(jiān)測(cè)設(shè)備臨時(shí)固定的某處從而實(shí)現(xiàn)了固定監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)功能。

（五）小型固定監(jiān)測(cè)站

采用小型固定監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)開展監(jiān)測(cè)功能主要是為了減少不必要的投資，最大限度的將覆蓋區(qū)域的監(jiān)測(cè)加強(qiáng)，結(jié)合實(shí)際的監(jiān)測(cè)需要建立起有針對(duì)性的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該種監(jiān)測(cè)站主要是對(duì)無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)加以收集。

（六）便攜式監(jiān)測(cè)設(shè)備

該種監(jiān)測(cè)設(shè)備，小巧便捷，便于在較近距離查找排除無線電干擾信號(hào)。上述所講的無線電監(jiān)測(cè)站系統(tǒng)的具體使用情況需要結(jié)合國家對(duì)地區(qū)無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)的具體要求來選擇。

三、在無線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過程中需要重點(diǎn)注意的問題

由于無線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)無線電設(shè)備的使用有著至關(guān)重要的影響，但是無線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)過程是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過程，其監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和全面性將直接影響無線電設(shè)備的具體使用情況，因此在監(jiān)測(cè)過程中需要有一些問題要注意。首先，在無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)過程中，出現(xiàn)不同寬帶信號(hào)的現(xiàn)象是非常正常的，因此在進(jìn)行監(jiān)測(cè)結(jié)果接受的使用需要有較為嚴(yán)格的要求，為了最大限度的使用不同調(diào)制形式信號(hào)的測(cè)定需要，可以接受脈沖干擾信號(hào)。在監(jiān)測(cè)過程中需要注意峰值和準(zhǔn)峰值的檢波功能，結(jié)合不同的測(cè)量對(duì)象，選擇合適的檢波方式。在監(jiān)測(cè)過程中會(huì)有很多外界因素影響監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)，隨機(jī)干擾的來源不僅有熱噪聲還有雷達(dá)目標(biāo)反射以及自然界所存的噪聲，因此在進(jìn)行平穩(wěn)隨機(jī)過程的干擾信號(hào)的測(cè)定時(shí)需要使用監(jiān)測(cè)有效值以及檢測(cè)平均值等實(shí)現(xiàn)測(cè)定。在使用波檢器的時(shí)候，可以充分利用波檢器的性質(zhì)，然后分析不通信號(hào)在不同的波檢方式下的不同反應(yīng)，來判斷帶測(cè)定信號(hào)的類型，然后確定信號(hào)的性質(zhì)，但是在監(jiān)測(cè)的時(shí)候需要注意的問題是防止輸入端過載，檢波方式的選擇需要慎重，在監(jiān)測(cè)之前需要進(jìn)行設(shè)備的校準(zhǔn)，預(yù)選器的選擇需要結(jié)合具體的測(cè)定過程。只有在測(cè)定過程中注意到一些小的細(xì)節(jié)才能促進(jìn)檢測(cè)結(jié)果的有效性。

四、結(jié)語

綜上所述，無線電電磁環(huán)境的整體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成非常復(fù)雜，只有就每一個(gè)組成的功能及工作原理分析到位，然后注意到在無線電電磁系統(tǒng)監(jiān)測(cè)過程中所需要重點(diǎn)注意的問題才能做好無線電電磁環(huán)境的監(jiān)測(cè)工作，最大限度的促進(jìn)無線電業(yè)務(wù)的健康穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]司廣莉. 淺談無線電電磁環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[J]. 科技資訊， 2009，（24）.

第2篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

（杭州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，浙江 杭州 310018）

【摘　要】基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)和監(jiān)測(cè)中心三部分組成。其中，傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)以ATmega16單片機(jī)為控制核心構(gòu)成，配置了符合環(huán)境監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的各種傳感器，可對(duì)10種大氣環(huán)境變量和氣象參數(shù)連續(xù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，并采用ZigBee無線通信模塊將環(huán)境數(shù)據(jù)傳送到嵌入式網(wǎng)關(guān)。該網(wǎng)關(guān)以S3C2440A處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為平臺(tái)，還配置了觸摸式人機(jī)界面，不僅能采集大氣環(huán)境數(shù)據(jù)，還可接入Internet，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境變量和氣象參數(shù)值遠(yuǎn)傳。監(jiān)測(cè)中心接收嵌入式網(wǎng)關(guān)上傳的環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，存入基于Access 2007的大氣環(huán)境信息關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，并提供查詢等數(shù)據(jù)管理功能。

關(guān)鍵詞 環(huán)境監(jiān)測(cè)；無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；ZigBee；無線通信；嵌入式系統(tǒng)

0　引言

環(huán)境監(jiān)測(cè)是為保護(hù)環(huán)境和保障人群健康，運(yùn)用化學(xué)、生物學(xué)、物理學(xué)和公共衛(wèi)生學(xué)等方法間斷或連續(xù)地測(cè)定環(huán)境中污染物的濃度，觀察、分析其變化和對(duì)環(huán)境影響的過程[1]。隨著社會(huì)進(jìn)步與經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，環(huán)境保護(hù)問題越來越受到人們的關(guān)注。世界各國都致力于控制和減少環(huán)境污染，研究環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的綠色方案，我國也提出了發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略目標(biāo)，并對(duì)環(huán)境自動(dòng)監(jiān)控提出了更高的要求。

大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所獲得的環(huán)境數(shù)據(jù)應(yīng)能夠準(zhǔn)確、及時(shí)、全面地反映特定區(qū)域環(huán)境的質(zhì)量現(xiàn)狀及其變化趨勢(shì)，要求覆蓋面廣，監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)靈活，從而為環(huán)境管理、污染源控制和環(huán)境規(guī)劃等提供科學(xué)依據(jù)?；跓o線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)特定區(qū)域環(huán)境信息的實(shí)時(shí)采集、無線傳輸和集中處理，是實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)的一種先進(jìn)解決方案。

1　系統(tǒng)總體方案

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。嵌入式網(wǎng)關(guān)和若干傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。由隨機(jī)部署在感興趣區(qū)域內(nèi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)時(shí)采集大氣環(huán)境信息和氣象參數(shù)，經(jīng)過預(yù)處理之后，以ZigBee無線通信方式發(fā)送到嵌入式網(wǎng)關(guān)；嵌入式網(wǎng)關(guān)也具有環(huán)境數(shù)據(jù)采集能力，還配置了LCD觸摸屏人機(jī)界面，其主要功能是將各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境數(shù)據(jù)匯總之后，通過Internet傳送給大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中心（PC），即實(shí)現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的Internet接入。環(huán)境監(jiān)測(cè)中心對(duì)特定區(qū)域的大量環(huán)境數(shù)據(jù)和氣象參數(shù)進(jìn)行檢查分析之后，存儲(chǔ)到Access數(shù)據(jù)庫中，以便統(tǒng)計(jì)處理和數(shù)據(jù)查詢。

2　環(huán)境監(jiān)測(cè)變量及傳感器

大氣環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)（air quality monitoring）是指對(duì)一個(gè)地區(qū)大氣中的主要污染物進(jìn)行布點(diǎn)觀測(cè)，并由此評(píng)價(jià)大氣環(huán)境質(zhì)量的過程[2]。國務(wù)院環(huán)境保護(hù)領(lǐng)導(dǎo)小組的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃分、標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)、污染物項(xiàng)目、取值時(shí)間及濃度限值。選擇《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的二氧化硫（SO2）、二氧化氮（NO2）、一氧化碳（CO）、臭氧（O3）等可用傳感器測(cè)量的幾種大氣污染物作為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象。由于大氣污染與氣象條件密切相關(guān)，因而在大氣污染監(jiān)測(cè)中應(yīng)包括風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、相對(duì)濕度、氣壓等氣象參數(shù)的測(cè)定[3]。此外，CO2是反映碳排放的重要指標(biāo)，所以將其列為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一，故基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)變量共有10種。遵循低成本、高可靠性、適當(dāng)精度、使用方便等原則，為大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配置了以下8種傳感器模塊：

（1）SO2傳感器：選擇模擬輸出型二氧化硫傳感器模塊SMC-CDX，它采用雙光束非分光紅外線（NDIR）檢測(cè)技術(shù)，具有抗其它氣體干擾、穩(wěn)定性好、自帶溫度補(bǔ)償?shù)忍攸c(diǎn)，輸出符合Modbus協(xié)議的模擬信號(hào)4～20mA，經(jīng)過信號(hào)變送器產(chǎn)生0～5VDC的模擬信號(hào)。

（2）NO2傳感器：選用深圳市富安達(dá)智能科技有限公司研發(fā)的NO2/S-500-S傳感器（量程：0～500ppm，分辨率：0.5ppm，工作溫度范圍：-20°C-45°C，工作濕度范圍：15-90%），無需偏執(zhí)電壓，具有良好的重復(fù)再現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性，經(jīng)信號(hào)放大電路及信號(hào)變送器輸出0～5VDC的模擬信號(hào)。

（3）CO傳感器：選用英國Alphasense公司的一氧化碳傳感器CO-BF（量程：0-1000ppm，分辨率：0.5ppm，工作溫度：-30～50℃，工作濕度：15～90％RH），經(jīng)信號(hào)放大及變送后產(chǎn)生0～5VDC模擬信號(hào)。

（4）O3傳感器：選用MQ131臭氧氣體檢測(cè)模塊（工作電壓：5VDC），它具有模擬量輸出及TTL電平輸出的雙路信號(hào)輸出，TTL低電平輸出有效，可直接與單片機(jī)I/O口相連。

（5）風(fēng)速風(fēng)向傳感器：配置的M288865包括了風(fēng)速傳感器和風(fēng)向傳感器。風(fēng)速傳感器（量程：0～40m/s，精度：±0.3m/s）可以產(chǎn)生TTL電平頻率信號(hào)，風(fēng)向傳感器（量程：0～360o，精度：0.1%）在精密導(dǎo)電塑料電位器的活動(dòng)端產(chǎn)生變化的電阻信號(hào)輸出，可經(jīng)過變換電路產(chǎn)生0～5VDC模擬輸出信號(hào)。

（6）溫濕度傳感器：選用含有校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的數(shù)字溫濕度傳感器SHT11（溫度量程：-40～123.8℃，濕度量程：0～100%RH，溫度測(cè)量精度：±0.3℃，濕度測(cè)量精度：1.8%），它采用準(zhǔn)IIC方式傳輸數(shù)據(jù)。

（7）氣壓傳感器：選擇德國BOSCH氣壓傳感器系列的BMP085（量程：300～1100mbar，精度：0.03mbar，工作溫度范圍：-40℃～85℃），用8-Pin陶瓷無引線芯片承載（LCC）超薄封裝，可以通過IIC總線直接與各種微處理器相連。

（8）CO2傳感器：選擇采用固體電解質(zhì)電池原理的MG811型CO2氣體傳感器。該傳感器受溫濕度變化的影響較小，具有良好的穩(wěn)定性、再現(xiàn)性，經(jīng)信號(hào)放大及調(diào)理后產(chǎn)生0～5VDC的模擬輸出信號(hào)。

3　大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

3.1　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)由傳感單元、處理單元、無線收發(fā)單元和電源單元4個(gè)功能模塊組成的微型嵌入式系統(tǒng)[4]，其硬件組成如圖2所示。它的控制能力、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、分析計(jì)算能力和通信能力相對(duì)嵌入式網(wǎng)關(guān)較弱。傳感單元分為模擬和數(shù)據(jù)兩部分，SO2傳感器(SMC-CDX)、NO2傳感器(NO2/S-500-S)、CO傳感器(CO-BF)、CO2傳感器(MG811)和風(fēng)向傳感器(M288865/DIR)的輸出信號(hào)經(jīng)過放大和調(diào)理之后，輸出0～5V模擬信號(hào)，可接入MCU的ADC通道；O3傳感器(MQ131)、風(fēng)速傳感器(M288865/SPEED)輸出TTL電平脈沖信號(hào)，可接入MCU的計(jì)數(shù)通道。溫濕度傳感器(SHT11)采用準(zhǔn)IIC方式向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)，DATA和SCK信號(hào)可直接與MCU的I/O引腳連接；氣壓傳感器(BMP085) 使用標(biāo)準(zhǔn)IIC總線向MCU發(fā)送數(shù)據(jù)。處理單元主要協(xié)調(diào)、控制整個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲(chǔ)和處理采集數(shù)據(jù)，并與其它節(jié)點(diǎn)合作完成被指派的感知、監(jiān)測(cè)任務(wù)，是傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的核心，從節(jié)約成本、提高可靠性等方面考慮，選用ATmega16單片機(jī)。無線收發(fā)單元將傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接入傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用TI公司的系統(tǒng)芯片（SoC）CC2530F256，運(yùn)行ZigBee2007/PRO 協(xié)議，通過USART與MCU傳輸數(shù)據(jù)，滿足以Zigbee為基礎(chǔ)的2.4GHz的ISM頻段應(yīng)用。電源單元?jiǎng)t為傳感器節(jié)點(diǎn)提供維持正常運(yùn)行所必須的能量。

3.2　嵌入式網(wǎng)關(guān)設(shè)計(jì)

嵌入式網(wǎng)關(guān)以ARM微處理器為核心，包括傳感單元、基本外圍電路、存儲(chǔ)單元、ZigBee通信、Internet通信和觸屏顯示6部分，其硬件組成如圖3所示。選擇SamSung公司的基于ARM920T架構(gòu)的16/32位RISC處理器S3C2440A作為控制核心，協(xié)調(diào)其它所有工作單元有序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)大氣環(huán)境信息和氣象參數(shù)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)等全部功能。嵌入式網(wǎng)關(guān)的傳感單元組成及功能與傳感器節(jié)點(diǎn)的傳感單元相同?；就鈬娐钒娫措娐贰r(shí)鐘電路和復(fù)位電路，為S3C2440A正常運(yùn)行以及嵌入式網(wǎng)關(guān)中所有外圍電路正常工作提供基本保障。存儲(chǔ)單元擴(kuò)展了SDRAM和flash兩種存儲(chǔ)器，分別為程序代碼和各種數(shù)據(jù)提供存儲(chǔ)空間。ZigBee通信模塊負(fù)責(zé)與WSN內(nèi)的各傳感器節(jié)點(diǎn)通信，搜集監(jiān)測(cè)區(qū)域的環(huán)境信息。觸屏顯示單元采用Toppoly 3.5寸LCD模塊，移植了Qt界面，便于用戶在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行傳感器網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行參數(shù)配置，查詢?nèi)我鈺r(shí)刻采集的環(huán)境數(shù)據(jù)等。Internet通信模塊將匯總的環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)測(cè)中心，并與ZigBee模塊聯(lián)合實(shí)現(xiàn)ZigBee和TCP/IP兩種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

4　大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件

4.1　傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件

傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)實(shí)行被動(dòng)式數(shù)據(jù)采集行為，即僅當(dāng)接收到嵌入式網(wǎng)關(guān)下發(fā)的數(shù)據(jù)采集命令時(shí)才執(zhí)行采集數(shù)據(jù)的任務(wù)，其它時(shí)間則進(jìn)入休眠模式以降低電能消耗。

傳感器節(jié)點(diǎn)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)過程相對(duì)簡單，其程序流程如圖4所示。上電復(fù)位后首先初始化硬件，向嵌入式網(wǎng)關(guān)報(bào)告自己的ID信息，加入WSN之后就進(jìn)入空閑模式。在此模式下，CPU停止運(yùn)行，而SPI、USART、ADC、定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器、看門狗和中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。諸如定時(shí)器溢出與USART傳輸完成等內(nèi)外部中斷都可以喚醒MCU[5]。因此，當(dāng)接收到嵌入式網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)采集命令后，USART接收中斷會(huì)將MCU喚醒，即刻采集大氣污染物數(shù)據(jù)，再通過ZigBee通信模塊將其傳輸至嵌入式網(wǎng)關(guān)。

4.2　嵌入式網(wǎng)關(guān)軟件

基于S3C2440A微處理運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，其軟件部分包括啟動(dòng)引導(dǎo)程序、操作系統(tǒng)內(nèi)核、根文件系統(tǒng)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序，前3部分是系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)部分，目前已有相對(duì)較為成熟的版本出現(xiàn)，只需要針對(duì)具體硬件平臺(tái)進(jìn)行修改、裁減即可完成移植工作，不必重新開發(fā)。

4.2.1　驅(qū)動(dòng)程序

驅(qū)動(dòng)程序是應(yīng)用程序和實(shí)際設(shè)備之間的一個(gè)軟件層[6]。分為字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序。大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的傳感器都是簡單的硬件設(shè)備，因此，全部被抽象為字符設(shè)備。字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序完成的主要工作是初始化硬件設(shè)備、添加和刪除設(shè)備結(jié)構(gòu)體，申請(qǐng)和釋放設(shè)備號(hào)以及填充file_operations結(jié)構(gòu)體。file_operations結(jié)構(gòu)體用來建立設(shè)備編號(hào)與驅(qū)動(dòng)程序操作的連接，實(shí)現(xiàn)該結(jié)構(gòu)體中的read()、write()、ioctl()等函數(shù)是驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)的主題工作。

傳感器設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序所實(shí)現(xiàn)的只是最重要的設(shè)備方法，比如SHT11和CO2的file_operations結(jié)構(gòu)被初始化為如下形式：

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　應(yīng)用程序

嵌入式網(wǎng)關(guān)應(yīng)用程序主要包括兩個(gè)線程和一個(gè)中斷服務(wù)程序，其執(zhí)行流程如圖5所示。上電后，首先進(jìn)入main函數(shù)（主線程）初始化并設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，調(diào)用signal函數(shù)設(shè)置SIGALRM信號(hào)的信號(hào)處理程序用以完成嵌入式網(wǎng)關(guān)與監(jiān)測(cè)中心的TCP/IP通信任務(wù)，然后設(shè)置定時(shí)器，再調(diào)用pthread_create函數(shù)創(chuàng)建Data_Collection線程負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集任務(wù)，之后運(yùn)行基于事件驅(qū)動(dòng)的Qt程序，在這段代碼中將程序控制權(quán)交給用戶，用戶通過操作界面可以設(shè)置嵌入式網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)參數(shù)或查看實(shí)時(shí)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)。

4.3　大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中心軟件

使用Access2007創(chuàng)建大氣環(huán)境信息數(shù)據(jù)庫，利用visual c++提供的ADO（ActiveX Data Object）訪問數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)環(huán)境數(shù)據(jù)分析處理、越限報(bào)警和數(shù)據(jù)顯示查詢等功能。當(dāng)鍵入主鍵值（ID）時(shí)，程序訪問access數(shù)據(jù)庫進(jìn)行查詢，并顯示出該ID對(duì)應(yīng)的各字段數(shù)據(jù)值；還可以時(shí)間為橫軸，參數(shù)值為縱軸顯示某一時(shí)間段的變化曲線。如圖6所示。5　結(jié)論

系統(tǒng)綜合測(cè)試表明，環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可按照設(shè)計(jì)要求采集數(shù)據(jù)，并能正確接收、執(zhí)行嵌入式網(wǎng)關(guān)下發(fā)的各種命令；嵌入式網(wǎng)關(guān)可實(shí)現(xiàn)WSN自組網(wǎng)功能，并支持傳感器節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)加入或離開網(wǎng)絡(luò)，且人機(jī)界面簡單易用；大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)中心可顯示環(huán)境信息歷史數(shù)據(jù)和變化曲線，支持各種查詢。傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、嵌入式網(wǎng)關(guān)和監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)通信良好，可協(xié)同完成特定區(qū)域的大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)化任務(wù)。

參考文獻(xiàn)

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

第3篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

【關(guān)鍵詞】農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測(cè) GPRS 無線傳感器

1 農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡要介紹

在應(yīng)用農(nóng)田環(huán)境信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的時(shí)候，能夠有效的實(shí)現(xiàn)農(nóng)田種植的精準(zhǔn)性，將復(fù)雜的農(nóng)田系統(tǒng)與信息技術(shù)結(jié)合在一起，以最低的投入實(shí)現(xiàn)高效的農(nóng)田種植，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)田環(huán)境的最高利用，利用各類的農(nóng)業(yè)資源獲取最好的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。

在農(nóng)田種植的過程中，農(nóng)田的覆蓋面積普遍較大，種植的環(huán)境相對(duì)較差，導(dǎo)致在農(nóng)田種植的過程中就無法廣闊的開辟農(nóng)田信息的獲取途徑，并且在無形之中導(dǎo)致了農(nóng)田種植信息采集的高成本，對(duì)農(nóng)田耕作造成較大的影響，在這一問題的影響下，使用無線傳感網(wǎng)絡(luò)可以開辟一個(gè)全新的信息獲取以及無線通信的平臺(tái)，借此來實(shí)現(xiàn)各類農(nóng)田環(huán)境信息的采集以及收集。

在應(yīng)用無線網(wǎng)絡(luò)GPS/GSM技術(shù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信的時(shí)候工作效率較高，但是也村子著網(wǎng)絡(luò)延時(shí)的問題，只是適用于農(nóng)田數(shù)據(jù)傳輸量較小的情況，并且在實(shí)施農(nóng)業(yè)信息系統(tǒng)的時(shí)候要求實(shí)時(shí)性較低，但是在應(yīng)用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候可以實(shí)現(xiàn)長距離、大范圍的布置傳感器節(jié)點(diǎn)，借此來對(duì)農(nóng)田種植中的各種信息，例如：土地PH值、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度以及土壤溫濕度等等進(jìn)行短距離以及長距離的通信，逐漸將數(shù)據(jù)采集廣泛的應(yīng)用在農(nóng)業(yè)控制領(lǐng)域中，不斷的提高農(nóng)田的收成率。

2 在農(nóng)田檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用ZigBee無線傳感器的設(shè)計(jì)原理以及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

農(nóng)田檢測(cè)系統(tǒng)呢主要是由ZigBee無線傳感器、嵌入GPRS的ARM網(wǎng)關(guān)以及上位機(jī)軟件構(gòu)成，其中ZigBee無線傳感器位于核心地位，控制農(nóng)田中設(shè)置的多個(gè)測(cè)量土壤PH值傳感器、空氣溫濕度傳感器、光照傳感器以及土壤溫濕度傳感器等等，這樣可以將農(nóng)田中有關(guān)種植的信息數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并向協(xié)調(diào)器傳遞數(shù)據(jù)信息，在農(nóng)田信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，ARM網(wǎng)關(guān)集成了ZigBee無線傳感器和GPRS模塊，借助協(xié)調(diào)器實(shí)現(xiàn)了微型傳感器的節(jié)點(diǎn)的采集，并借助網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的信息交互，同時(shí)將數(shù)據(jù)分享到遠(yuǎn)程監(jiān)控中心。

上位機(jī)軟件以及服務(wù)器可以從ARM網(wǎng)關(guān)中接收到各類型的信息，并對(duì)所接收的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)解析、處理、查詢、統(tǒng)計(jì)以及查詢，同時(shí)還可以將各類型的數(shù)據(jù)制作成圖表，并通過向各個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)傳輸控制命令來實(shí)現(xiàn)對(duì)各類型的傳感器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，使得每一個(gè)農(nóng)田檢測(cè)系統(tǒng)的使用者可以在任何時(shí)間地點(diǎn)都登陸服務(wù)器獲取想要的服務(wù)，也就是在線的實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)田監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)中存儲(chǔ)的信息并進(jìn)行遠(yuǎn)程的參數(shù)設(shè)置。

3 農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 針對(duì)微型傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)

微型傳感器在農(nóng)田信息檢測(cè)系統(tǒng)中主要負(fù)責(zé)農(nóng)田環(huán)境信息的采集，并將獲得的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行下一步的傳遞與處理。在設(shè)計(jì)微型傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必備的設(shè)備就是傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器、微型處理器、射頻通信以及電源模塊，在必備設(shè)備的基礎(chǔ)上，針對(duì)微型處理器的不同應(yīng)用用途（例如：土壤PH值、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度以及土壤溫濕度等等）實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的微型處理器的結(jié)構(gòu)完善，在結(jié)合實(shí)際用途的過程中，對(duì)微型處理器的能量消耗、測(cè)量范圍以及精度等基本使用屬性進(jìn)行完善。

有效的處理好微型處理器結(jié)構(gòu)的之后，在農(nóng)田監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)作的過程中就能夠在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)相互協(xié)作完成對(duì)農(nóng)田環(huán)境信息的全方位手機(jī)，并將收集到的所有數(shù)據(jù)匯集到無線傳感器的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器中。

3.2 ARM網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行ARM網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，必要的結(jié)構(gòu)設(shè)備就是ZigBee協(xié)調(diào)器、GPRS模塊以及ARM控制器這三部分，并且ZigBee協(xié)調(diào)器是其中最核心的部位，并在協(xié)調(diào)器的部分設(shè)置一定數(shù)量的接口，最常用的接口就是串口以及通用的IO接口，總體看來，微型處理器與ARM網(wǎng)關(guān)硬件結(jié)構(gòu)在一定程度上具有相同性，但是在軟件系統(tǒng)的應(yīng)用上存在一定的差異，其中GPRS模塊結(jié)構(gòu)選擇的是集成的SIM300模塊，內(nèi)部應(yīng)用的是TCP/IP協(xié)議，在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中支持AT指令的運(yùn)行，而ARM控制器的主要功能就是協(xié)調(diào)ZigBee協(xié)調(diào)器以及GPRS/GSM實(shí)現(xiàn)了信息之間的交互以及處理，同時(shí)利用串行口以及存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)更多功能模塊的接入。

4 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

4.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集以及傳輸程序的設(shè)計(jì)

微型傳感器采用的數(shù)據(jù)采集方式是在ZigBee 2010 PRO協(xié)議棧的基礎(chǔ)上完成的，一旦完成了ZigBee網(wǎng)站之后，微型處理器能夠通過各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)農(nóng)田環(huán)境信息數(shù)據(jù)機(jī)進(jìn)行周期性的收集，在每次信息收集完成之后，就會(huì)自動(dòng)的進(jìn)入到休眠的模式，這樣可以降低長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的能量消耗，降低了農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)成本，在數(shù)據(jù)收集完成之后，將所有搜集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體打包，通過樹形拖布結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)包發(fā)送到ZigBee網(wǎng)站中。

4.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

在進(jìn)行上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)的時(shí)候，是在Windows操作系統(tǒng)以及Qt應(yīng)用開發(fā)框架的環(huán)境內(nèi)實(shí)現(xiàn)的，上位機(jī)軟件的主要功能包括了數(shù)據(jù)管理以及遠(yuǎn)程信息監(jiān)控。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)管理模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)合理的兼顧數(shù)據(jù)接收、解析以及存儲(chǔ)處理等功能，其中，關(guān)于數(shù)據(jù)接收功能設(shè)計(jì)的時(shí)候采用的技術(shù)是Socket技術(shù)，并在服務(wù)器端口的輔助下將所收集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫中，同時(shí)還要使用數(shù)據(jù)幀協(xié)議進(jìn)行解釋。

而在進(jìn)行信息檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)的時(shí)候，要兼顧數(shù)據(jù)顯示、信息查詢以及圖標(biāo)自動(dòng)生成的功能，這樣能夠提高農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)用戶對(duì)于環(huán)境信息的瀏覽以及查詢服務(wù)的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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作者單位

第4篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

針對(duì)貴重易損裝備器材存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求，利用無線傳感技術(shù)，搭建裝備器材存儲(chǔ)環(huán)境實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境和器材狀態(tài)

隨著武器裝備的更新?lián)Q代，大量高新技術(shù)裝備不斷列裝部隊(duì)。因此，精度高、技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的裝備維修器材在存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中，由于不當(dāng)操作或處置，受到過度沖擊、振動(dòng)以及存儲(chǔ)環(huán)境不達(dá)標(biāo)等情況影響，有可能造成部分裝備器材的非預(yù)期失效，造成較大經(jīng)濟(jì)損失，影響裝備保障能力。

針對(duì)貴重易損裝備器材存儲(chǔ)環(huán)境監(jiān)測(cè)的需求，利用無線傳感技術(shù)，搭建裝備器材存儲(chǔ)環(huán)境實(shí)施監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)環(huán)境和器材狀態(tài)，提供監(jiān)測(cè)裝備器材的溫度、濕度和振動(dòng)等重要存儲(chǔ)環(huán)境參數(shù)，并對(duì)這些參數(shù)超限進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警，為部隊(duì)實(shí)施裝備器材存儲(chǔ)環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)提供重要技術(shù)手段和數(shù)據(jù)論據(jù)支撐。

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由無線數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)、監(jiān)控軟件構(gòu)成。數(shù)據(jù)采集前端具有不同的功能和參數(shù)。數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)是中心監(jiān)測(cè)平臺(tái)計(jì)算機(jī)與無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊的橋梁，具有標(biāo)準(zhǔn)串行通訊口與計(jì)算機(jī)通訊，同時(shí)具有無線網(wǎng)絡(luò)接入功能，充當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)的管理者角色，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)計(jì)算機(jī)與無線數(shù)據(jù)采集終端的雙向數(shù)據(jù)傳輸和無線網(wǎng)絡(luò)管理功能。中心監(jiān)測(cè)平臺(tái)為安裝有應(yīng)用軟件的微機(jī)，用以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成和參數(shù)配置，并能夠?qū)崟r(shí)顯示采集數(shù)據(jù)及其趨勢(shì)圖，具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、報(bào)警等功能。

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行在監(jiān)測(cè)中心平臺(tái)PC終端上，通過網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的參數(shù)配置，并接收無線傳感器節(jié)點(diǎn)上傳的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。系統(tǒng)配置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)中心平臺(tái)計(jì)算機(jī)，安裝實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用軟件，用于顯示和記錄前端無線采集節(jié)點(diǎn)所采樣的數(shù)據(jù)；系統(tǒng)支持通過該中心平臺(tái)下發(fā)指令，讓采集前端發(fā)出聲、光提示；系統(tǒng)配置數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)中心平臺(tái)與無線數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)之間連接；系統(tǒng)配置集成溫度、濕度、氣壓、振動(dòng)等傳感器為一體的采集節(jié)點(diǎn)若干，模擬實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)環(huán)境參數(shù)的采集任務(wù)。

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要功能

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下功能：配置無線傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集周期和各項(xiàng)數(shù)據(jù)的報(bào)警上下限；遠(yuǎn)程定位無線傳感器節(jié)點(diǎn)；顯示無線傳感器節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及報(bào)警信息，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化達(dá)到報(bào)警閾值時(shí)，需要立刻在節(jié)點(diǎn)發(fā)出聲光報(bào)警；提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)及歷史報(bào)警信息的查詢；根據(jù)之前一段時(shí)間的歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)設(shè)備是否可能出現(xiàn)故障。

系統(tǒng)配置模塊主要完成對(duì)網(wǎng)關(guān)、傳感器節(jié)點(diǎn)等相關(guān)硬件運(yùn)行參數(shù)的配置和檢驗(yàn)功能。系統(tǒng)通過局域網(wǎng)與網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，發(fā)送網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)參數(shù)到網(wǎng)關(guān)寄存器，或從網(wǎng)關(guān)寄存器獲取參數(shù)；網(wǎng)關(guān)與節(jié)點(diǎn)之間通過無線網(wǎng)絡(luò)基于Zigbee協(xié)議進(jìn)行通信，節(jié)點(diǎn)按照預(yù)設(shè)周期到網(wǎng)關(guān)寄存器中獲取用戶設(shè)置的節(jié)點(diǎn)參數(shù)。系統(tǒng)可同時(shí)與若干個(gè)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信，接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇某個(gè)網(wǎng)關(guān)，即以表格形式顯示與其通信的所有監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的信息。

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)模塊主要完成對(duì)節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警狀態(tài)的實(shí)時(shí)獲取、存儲(chǔ)、顯示。采集節(jié)點(diǎn)按照采集周期實(shí)時(shí)向網(wǎng)關(guān)發(fā)送最新監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警狀態(tài)。系統(tǒng)按照設(shè)置的網(wǎng)關(guān)上傳周期實(shí)時(shí)到網(wǎng)關(guān)查詢各采集節(jié)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警狀態(tài)。系統(tǒng)接收到節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)后，在顯示的同時(shí)，將數(shù)據(jù)存人數(shù)據(jù)庫；系統(tǒng)接收到節(jié)點(diǎn)報(bào)警狀態(tài)后，進(jìn)行判斷，如果報(bào)警狀態(tài)與上一個(gè)狀態(tài)相比發(fā)生變化，記錄各節(jié)點(diǎn)的報(bào)警狀態(tài)的變化，將報(bào)警記錄顯示并存人數(shù)據(jù)庫，并由系統(tǒng)向用戶發(fā)出報(bào)警提示音及某種形式的可視化提示。系統(tǒng)根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)時(shí)間判斷節(jié)點(diǎn)離線時(shí)，同樣進(jìn)行報(bào)警提示、記錄、存儲(chǔ)。

查詢統(tǒng)計(jì)模塊主要完成設(shè)定條件下歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和報(bào)警記錄進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)，以及可視化形式顯示功能。系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的條件查詢歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果以曲線圖的形式可視化顯示，并以表格形式提供詳細(xì)數(shù)據(jù)，可顯示溫度、濕度、振動(dòng)、氣壓中的某一種或所有數(shù)據(jù)的曲線圖。選擇某個(gè)網(wǎng)關(guān)和節(jié)點(diǎn)，可以查詢?cè)摴?jié)點(diǎn)在某段時(shí)間的報(bào)警記錄，系統(tǒng)提供報(bào)警記錄的網(wǎng)關(guān)ID、節(jié)點(diǎn)ID、節(jié)點(diǎn)位置描述、報(bào)警時(shí)間、報(bào)警類型、報(bào)警值等信息。

數(shù)據(jù)管理模塊主要完成數(shù)據(jù)備份、年度設(shè)置和年度轉(zhuǎn)換的功能。數(shù)據(jù)備份、還原是保證數(shù)據(jù)安全性的重要方式。系統(tǒng)應(yīng)提供對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和歷史監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的備份功能，并能在需要時(shí)對(duì)備份的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)。因?yàn)楸O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量較大，長期存儲(chǔ)占據(jù)空間大，系統(tǒng)只存儲(chǔ)當(dāng)前監(jiān)測(cè)年度及上一年度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及報(bào)警記錄，以進(jìn)行查詢和統(tǒng)計(jì)。年度轉(zhuǎn)換時(shí)，清空上一年歷史數(shù)據(jù)表，將當(dāng)年數(shù)據(jù)保存至歷史數(shù)據(jù)表，并清空實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)表。

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)方案

器材封存環(huán)境無線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要設(shè)備包括無線傳感器節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)收集器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)和傳感器接入設(shè)備。傳感器節(jié)點(diǎn)是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部件，主要由可擴(kuò)展傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊、預(yù)警模塊和電源組成。傳感器節(jié)點(diǎn)將采集信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)交?，并且在所處環(huán)境超過所設(shè)限值可自主發(fā)出報(bào)警信息。傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能小、便于布設(shè)、能耗低、具有一定的抗干擾能力和安全性，且根據(jù)實(shí)際需求方便接入不同的傳感器，用于不同的監(jiān)測(cè)需求。將傳感器節(jié)點(diǎn)預(yù)置于器材的內(nèi)包裝，通過監(jiān)測(cè)包裝內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)器材發(fā)生霉變的可能，對(duì)于一些氣相封存的器材可通過監(jiān)測(cè)封存包裝內(nèi)氣體含量監(jiān)測(cè)封存質(zhì)量。同時(shí)，傳感器節(jié)點(diǎn)還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器材收到的沖擊振動(dòng)情況，在遭遇過大沖擊振動(dòng)時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由無線傳感節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)收集器、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)組成。無線傳感節(jié)點(diǎn)采集環(huán)境信息，并將信息數(shù)據(jù)匯聚到數(shù)據(jù)收集器，然后通過網(wǎng)絡(luò)至數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，用戶終端通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)獲取傳感器信息。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是各種無線傳感器獨(dú)立，使用靈活方便；增加數(shù)據(jù)收集器設(shè)備，方便聲光電報(bào)警的位置部署；多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，可適應(yīng)復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境，如包裝密封、監(jiān)測(cè)位置不固定、環(huán)境監(jiān)測(cè)周期短、采集周期要求不高。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也可以由傳感器接入設(shè)備、數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)組成，傳感器接入設(shè)備采集傳感器信息，并將信息匯聚至數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)，用戶終端通過數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)獲取傳感器采集的信息。該結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是傳感器節(jié)點(diǎn)的集成度更高；無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜唵?，更穩(wěn)定；傳感器擴(kuò)展靈活度高。該結(jié)構(gòu)適用于監(jiān)測(cè)環(huán)境固定的場(chǎng)景。

系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)包括實(shí)體層、數(shù)據(jù)訪問層、通信協(xié)議層和用戶界面層。用戶界面有參數(shù)配置界面、節(jié)點(diǎn)控制界面、實(shí)時(shí)信息界面、歷史信息界面和設(shè)備故障預(yù)測(cè)界面。軟件系統(tǒng)通過無線傳感器實(shí)時(shí)采集設(shè)備的環(huán)境信息，并對(duì)根據(jù)部分信息進(jìn)行分析處理，預(yù)測(cè)設(shè)備在一段時(shí)期后的狀態(tài)。根據(jù)使用需求的不同，傳感器數(shù)據(jù)可分為兩類：用于分析溫濕度、封存氣體含量的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和用于實(shí)時(shí)報(bào)警的振動(dòng)、壓力數(shù)據(jù)。當(dāng)分析預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，不需要立刻在節(jié)點(diǎn)顯示聲光報(bào)警，而是由管理人員或?qū)＜蚁到y(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，推測(cè)設(shè)備是否會(huì)出現(xiàn)發(fā)霉等情況，再對(duì)可能發(fā)霉的設(shè)備進(jìn)行處理。當(dāng)實(shí)時(shí)報(bào)警數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，需要立刻在節(jié)點(diǎn)顯示聲光報(bào)警，并在用戶終端上顯示報(bào)警信息，提示管理人員設(shè)備在運(yùn)輸搬運(yùn)過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的物理沖擊，可能受到致命損害。

第5篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

關(guān)鍵詞：云平臺(tái) 農(nóng)田環(huán)境 無線監(jiān)測(cè) 嵌入式

中圖分類號(hào)：TP274；S126 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）11-0140-02

1 引言

21世紀(jì)的農(nóng)業(yè)是信息高度集成化的智慧農(nóng)業(yè)，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中充分發(fā)揮科技的力量勢(shì)在必行。智慧農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)發(fā)展的新潮流，是未來農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。發(fā)展智慧農(nóng)業(yè)需要大量有效和及時(shí)準(zhǔn)確的農(nóng)田環(huán)境信息，獲取農(nóng)田環(huán)境信息是智慧農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵之一。近年來，農(nóng)田環(huán)境信息獲取的方法和手段不斷提高和豐富，但從總體上看，還存在一些問題有待解決，如：環(huán)境信息采集過程應(yīng)用的手段還相對(duì)落后、采集效率不高；傳輸方式受布線難、傳輸距離短、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜等限制；同時(shí)由于農(nóng)田分散、且多無人看管、設(shè)備多，管理工作需要進(jìn)一步完善。

為此，筆者設(shè)計(jì)了基于GPRS、云平臺(tái)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田環(huán)境的各種參數(shù)，以解決上述問題。對(duì)于提高農(nóng)業(yè)耕作精細(xì)化程度，減少人力資源投入，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大數(shù)據(jù)的研究等都具有重要的科學(xué)意義，對(duì)智慧農(nóng)業(yè)的推廣發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。

2 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由云服務(wù)器、網(wǎng)站、移動(dòng)客戶端、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、智能終端和環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器構(gòu)成。在大棚和農(nóng)田里安裝的是農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)智能終端，它由太陽能電池板供電，無需外接電源，并且由程序控制為低能耗節(jié)能模式可常年累月運(yùn)行，保證對(duì)農(nóng)作物整個(gè)生長周期進(jìn)行無縫監(jiān)控。智能終端可以同時(shí)配備溫度、濕度、二氧化碳、二氧化氮、光照、土壤水分、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿度、污染物（COD、BOD）等傳感器。用這些傳感器感知作物生長土壤、空氣、光照等環(huán)境參數(shù)，轉(zhuǎn)變成數(shù)據(jù)形式，通過GPRS無線通信網(wǎng)絡(luò)上送到云服務(wù)器，進(jìn)行分類、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)和分析。

通過互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器訪問平臺(tái)網(wǎng)站，或者手機(jī)客戶端查詢相應(yīng)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)的變換和報(bào)警信息。大量智能終端安裝到農(nóng)田大棚，長時(shí)間運(yùn)行后，云服務(wù)器就會(huì)存儲(chǔ)海量的農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)。農(nóng)業(yè)科研專家通過建立農(nóng)作物生長模型分析這些海量數(shù)據(jù)，對(duì)歷年作物品質(zhì)、產(chǎn)量、環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)照，預(yù)測(cè)作物生長及產(chǎn)量情況，及時(shí)提出合理的農(nóng)田耕作和管理的指導(dǎo)建議，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、智慧農(nóng)業(yè)提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

2.1 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)選擇

影響農(nóng)田環(huán)境的參數(shù)很多，我們從中選取了對(duì)植物影響重要，而且便于在線測(cè)量如農(nóng)田環(huán)境地表空氣溫度、濕度、CO2、NO2，表面光照、土壤溫度、土壤含水量、土壤養(yǎng)分、土壤酸堿度等參數(shù)作為農(nóng)田環(huán)境的監(jiān)測(cè)量。

2.2 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由云服務(wù)器、網(wǎng)站、移動(dòng)客戶端、無線通訊網(wǎng)絡(luò)、智能終端和環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器以及環(huán)境監(jiān)測(cè)分析軟件以及移動(dòng)設(shè)備客戶端軟件等構(gòu)成。

監(jiān)測(cè)終端是采用嵌入式結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成了GPRS通訊設(shè)備；16路0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA等模擬量信號(hào)傳感器接口；6路IIC、TTL232、RS232、RS485、USB等通訊信號(hào)傳感器接口；并提供鋰電池、太陽能等電源輸入接口和DC3.3V1A或DC5V0.5A或DC24V0.1A電源輸出接口。測(cè)控終端除了具有監(jiān)測(cè)終端的功能外，還帶有8路繼電器、2路PWM控制接口。

環(huán)境傳感器選擇有線的，DC3.3V或DC5V或DC24V供電，并且支持0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA、IIC、TTL232、RS232、RS485、USB等信號(hào)接口之一的傳感器，無需任何信號(hào)轉(zhuǎn)換器就可以直接與監(jiān)測(cè)終端連接。如果選擇其他信號(hào)接口的傳感器，需要外加信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

2.3 系統(tǒng)工作原理

在待測(cè)農(nóng)田、大棚等相應(yīng)位置安裝農(nóng)田環(huán)境傳感器、監(jiān)測(cè)終端以及太陽能板。如果需要，還可以安裝一塊或多塊本地公共顯示屏，用作實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和分析情況。

環(huán)境傳感器將各種物理量轉(zhuǎn)換成0～10mV、0～5V、0～10V、4～20mA、IIC、TTL232、RS232、RS485、USB之一的電信號(hào)，通過測(cè)控終端采集變?yōu)閷?shí)時(shí)數(shù)據(jù)，經(jīng)過嵌入在終端內(nèi)部的硬件和軟件數(shù)據(jù)濾波后加上時(shí)間戳和物理量類型，形成數(shù)據(jù)記錄，保存在測(cè)控終端的Flash存儲(chǔ)器中，同時(shí)由GPRS通訊上送到云服務(wù)器和本地公共顯示屏。

云服務(wù)器收到測(cè)控終端上送的數(shù)據(jù)，進(jìn)行分類、匯總保存到云數(shù)據(jù)庫中。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的測(cè)試分析軟件系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)或GPRS，訪問云服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行綜合分析，將分析結(jié)果送回云服務(wù)器，供研究分析、本地公共顯示屏顯示、遠(yuǎn)程或移動(dòng)客戶端查詢用。

3 農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理

3.1 監(jiān)測(cè)終端數(shù)據(jù)濾波

受地域或自然環(huán)境影響，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)極易受到農(nóng)田勞作、環(huán)境擾動(dòng)等的外界因素干擾。要想反映實(shí)際情況的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，需要將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，因此，除了在硬件電路對(duì)采集量進(jìn)行濾波外，還必須針對(duì)不同監(jiān)測(cè)量，在軟件上通過相應(yīng)的數(shù)字濾波[2]進(jìn)行處理。

采集終端將采集到的空氣溫濕度、土壤溫度、含水量和光照強(qiáng)度等模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過公式計(jì)算出的環(huán)境參數(shù)的平均變化率。

監(jiān)測(cè)終端根據(jù)其平均變化率，自動(dòng)選擇合適的數(shù)字濾波方法。例如像溫度、濕度等大部分農(nóng)田環(huán)境參數(shù)變化緩慢的監(jiān)測(cè)量，即當(dāng)

（1）

其中，y（t）為濾波后的當(dāng)前采集值，f（x）為當(dāng)前實(shí)測(cè)值，T0為滑動(dòng)濾波長度。系統(tǒng)軟件將新數(shù)據(jù)放入到濾波隊(duì)列的隊(duì)尾，扔掉最早采集的數(shù)據(jù)，濾波后的輸出總是固定濾波長度的算術(shù)平均值。

當(dāng)0.25

當(dāng)0.55

3.2 監(jiān)測(cè)結(jié)果

利用客戶端分析軟件從云端服務(wù)器獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從中選取了一塊具有代表性的農(nóng)田大棚，安裝了一套監(jiān)測(cè)終端，運(yùn)行一段時(shí)間后，摘錄了其中24小時(shí)的棚內(nèi)空氣溫度、濕度、CO2含量和土壤溫度、含水量、光照強(qiáng)度等參數(shù)監(jiān)測(cè)曲線如圖1所示。

4 結(jié)語

通過GPRS網(wǎng)絡(luò)和云服務(wù)器，該系統(tǒng)可以無線遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)農(nóng)田環(huán)境數(shù)據(jù)。與傳統(tǒng)農(nóng)田環(huán)境采集系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)減少人力和物力投入，縮短環(huán)境信息采集周期；與已有的無線采集系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)對(duì)信號(hào)處理具有更好的收斂性，且通過云服務(wù)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定且智能。該系統(tǒng)對(duì)于發(fā)展精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和智慧農(nóng)業(yè)起一定推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳艷秋.基于WebGIS的田間環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

第6篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

【關(guān)鍵詞】生物技術(shù)；環(huán)境監(jiān)測(cè)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

現(xiàn)代生物技術(shù)是指以DAN 技術(shù)為先導(dǎo)，包括微生物工程、細(xì)胞工程、酶工程、基因工程、蛋白質(zhì)工程和生物修復(fù)技術(shù)在內(nèi)的一系列生物高新技術(shù)的統(tǒng)稱?，F(xiàn)代生物技術(shù)與其他高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)一樣具有效益高、開發(fā)周期短的特點(diǎn)，現(xiàn)已經(jīng)過了基礎(chǔ)理論研究發(fā)展階段，自70 年代末以來，已開始了大規(guī)模工程應(yīng)用的實(shí)用階段?，F(xiàn)代生物技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、高新技術(shù)農(nóng)業(yè)、藥品和發(fā)酵工業(yè)，而且在日益嚴(yán)重的環(huán)境污染的監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)與防治等方面發(fā)揮著不可替代的作用?？梢灶A(yù)言，在今后的一段時(shí)間內(nèi)，現(xiàn)代生物技術(shù)將成為環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域重點(diǎn)開發(fā)和應(yīng)用的技術(shù)手段。環(huán)境科學(xué)是與許多學(xué)科密切相關(guān)的綜合的交叉科學(xué)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的迅猛發(fā)展，以現(xiàn)代生物技術(shù)為代表的高新技術(shù)在環(huán)境科學(xué)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

一、PCR技術(shù)

1、PCR技術(shù)的介紹：即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)( Polymerase chain Reaction) 。是在體外合成特異性DNA 片段的方法，可以快速擴(kuò)增目的基因DNA或RN段，是對(duì)基因克隆，分子雜交和序列分析等分子生物學(xué)方法的豐富和發(fā)展。1990 年Williams等在PCR技術(shù)基礎(chǔ)上，改用了以多雙引物，獲得了多態(tài)性DNA 擴(kuò)增片段并以此制做生物標(biāo)記物，建立了RAPD方法，為基因組研究奠定了基礎(chǔ)。

2、PCR技術(shù)具有以下特點(diǎn)：（1）操作簡便。目前PCR技術(shù)采用耐高溫TAQ DNA聚合酶，并且在有電腦控制的DNA擴(kuò)增儀中進(jìn)行，使操作大為簡化，一次加入的酶即可滿足反應(yīng)全過程。（2）快速。一般常取用20～30個(gè)周期能使目的DNA達(dá)到數(shù)百萬倍擴(kuò)增的反應(yīng)只要數(shù)小時(shí)即可完成。（3）靈敏度高。PCR方法可用單、雙倍體細(xì)胞、一根頭發(fā)、甚至單一進(jìn)行DNA定型。（4）特異性強(qiáng)。TAQ DNA聚合酶耐高溫的性質(zhì)使反應(yīng)中引物與模板退火的步驟可以在較高的溫度下進(jìn)行，結(jié)合的特異性大大增加，被擴(kuò)增的目的片段也能保持很高的正確程度。

3、在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

因PCR方法能快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)外環(huán)境致病性細(xì)菌和有害生物，已逐漸取代了長期以來檢測(cè)外環(huán)境（水樣中的霍亂弧菌、空氣中產(chǎn)氣莢膜桿菌、海洋中已知病菌及有害生物如藻類等）所采用的傳統(tǒng)的分離培養(yǎng)法，使得監(jiān)測(cè)效率大大提高。用該技術(shù)檢測(cè)水體中病原微生物比常用的細(xì)菌指標(biāo)法更快速、靈敏，且水中絕大部分病原體都可以被擴(kuò)增，所以，即使在濃度很小的情況下依然可以被檢出；而用實(shí)時(shí)PCR監(jiān)測(cè)水體中嗜肺軍團(tuán)桿菌的結(jié)果與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)方法一致，但它的檢測(cè)靈敏性和重現(xiàn)性均比傳統(tǒng)方法高，這種方法為確定流行病的污染源和評(píng)價(jià)水體污染程度提供了一種新的技術(shù)手段。近年來，依據(jù)PCR分析突變的相關(guān)技術(shù)在環(huán)境監(jiān)測(cè)中也得到了廣泛應(yīng)用。如變性梯度凝膠電泳（PCR－DGGE）技術(shù)可用于分析土壤中分解蛋白酶的細(xì)菌群落，以確定無機(jī)和有機(jī)肥對(duì)植物根系附近及其周圍土壤中蛋白酶活性的影響。

二、生物傳感器

隨著科技的發(fā)展，以及各學(xué)科的融合交叉，以DNA 重組技術(shù)為標(biāo)志的現(xiàn)代生物技術(shù)正被利用到環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，構(gòu)成了現(xiàn)代生物監(jiān)測(cè)技術(shù)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，現(xiàn)在廣泛使用的生物監(jiān)測(cè)技術(shù)主要是將生物反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的生物傳感器。生物傳感器是以固定化細(xì)胞核、固定化酶技術(shù)為基礎(chǔ)，以生物學(xué)元件作為功能性識(shí)別元件，識(shí)別和感知目的被測(cè)物并將其按一定規(guī)律轉(zhuǎn)化為可識(shí)別信號(hào)的器件或裝置，其工作原理是：生物組分與待測(cè)對(duì)象發(fā)生相互作用，通過電子組分將待測(cè)對(duì)象檢出并轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電子信號(hào)。生物傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中起著越來越重要的作用。固定化生物層與目標(biāo)污染物之間的專一性作用是設(shè)計(jì)生物傳感器的理論基礎(chǔ)，基于生物催化（酶、微生物等）和免疫原理的生物傳感器已在環(huán)境領(lǐng)域中獲得了廣泛應(yīng)用。然而利用核酸探針為敏感元件的傳感器在環(huán)境監(jiān)測(cè)中開發(fā)應(yīng)用尚處于起步階段。分子生物學(xué)與生物技術(shù)的進(jìn)展為研究DNA生物傳感器提供了可能。與酶和抗體不同，核酸識(shí)別層十分穩(wěn)定，并且易于合成或再生以供重復(fù)使用。DNA 生物傳感器為生物傳感器家族中添加了新的成員，DNA 傳感器的實(shí)現(xiàn)需要正確地選擇核酸探針及其固定化和DNA識(shí)別信號(hào)的有效轉(zhuǎn)換與檢測(cè)。生物傳感器技術(shù)是指用固定化生物體內(nèi)功生物組成作為敏感元件的傳感器。生物傳感器以生物分子去識(shí)別被測(cè)目標(biāo)，然后通過信號(hào)系統(tǒng)將生物分子所發(fā)生的物理或化學(xué)變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電信號(hào)予以輸出放大，從而得到檢測(cè)結(jié)果。生物傳感器技術(shù)是建立在固定化細(xì)胞和固定化酶技術(shù)的基礎(chǔ)之上的。

三、生物芯片

1、介紹：生物芯片是一種通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)將生物探針分子（寡聚核苷酸、CDNA、基因組DNA、多肽、抗原、抗體等）固定在硅片、玻璃片、塑料片、凝膠、尼龍膜等固相介質(zhì)表面而構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，可以對(duì)細(xì)胞、蛋白質(zhì)、DNA 以及其他生物組分進(jìn)行準(zhǔn)確、快速和大信息量的檢測(cè)。在環(huán)境監(jiān)測(cè)和環(huán)境保護(hù)上，可以利用生物芯片快速檢測(cè)污染微生物或有機(jī)化合物對(duì)環(huán)境、人體、動(dòng)植物的污染和危害。在環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用主要有：水質(zhì)控制、檢測(cè)藥物、食物添加劑或化學(xué)物質(zhì)毒性以及環(huán)境中有害細(xì)菌的監(jiān)測(cè)。利用生物芯片技術(shù)能夠同時(shí)快速地檢測(cè)多種環(huán)境中的常見致病菌。

2、特點(diǎn)與分類

生物芯片技術(shù)的主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。生物芯片上高度集成的成千上萬密集排列的分子微陣列，能夠在很短時(shí)間內(nèi)分析大量的生物分子，使人們能夠快速準(zhǔn)確地獲取樣品中的生物信息，檢測(cè)效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的上千倍。生物芯片將是繼大規(guī)模集成電路之后的又一次具有深遠(yuǎn)意義的科學(xué)技術(shù)革命。根據(jù)芯片上的固定探針不同，生物芯片可分為基因芯片、蛋白質(zhì)芯片、細(xì)胞芯片、組織芯片，另外根據(jù)其工作原理還可分為元件型微陣列芯片、通道型微陣列芯片、生物傳感芯片等新型生物芯片。如果芯片上固定的是肽或蛋白，則稱為肽芯片或蛋白芯片；如果芯片上固定的分子是寡核苷酸探針或DNA，就是DNA芯片。

生物酶技術(shù)

第7篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)代生物技術(shù)；環(huán)境檢測(cè)；應(yīng)用

1引言

現(xiàn)階段，我國常見現(xiàn)代生物技術(shù)包括生物傳感器技術(shù)、生物酶技術(shù)以及生物芯片技術(shù)等，這些監(jiān)測(cè)技術(shù)具有較強(qiáng)的特異性、靈敏性和準(zhǔn)確性，操作簡單快速，因此在目前的環(huán)境檢測(cè)工作中都發(fā)揮了十分重要的作用，大大提高了環(huán)境檢測(cè)的質(zhì)量和水平，加強(qiáng)對(duì)其分析研究有著十分重要的意義。

2現(xiàn)代生物技術(shù)的基本簡介

現(xiàn)代生物技術(shù)其主要包含有分子生物學(xué)、微生物學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)以及免疫學(xué)等多種理論，而且與化學(xué)、計(jì)算機(jī)以及微電子等多種學(xué)科相互結(jié)合，綜合性較強(qiáng)，因而，具有十分廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?，F(xiàn)代生物技術(shù)主要的研究對(duì)象是生物，主要的研究目的是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)資源的有效開發(fā)和利用，操作過程簡單快捷，能夠有效地減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染?，F(xiàn)代生物技術(shù)所開發(fā)的產(chǎn)品具有較高的純度和較高的安全性，產(chǎn)品質(zhì)量可靠，最大程度地滿足了人們的使用需求，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)化的操作，有利于建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的生態(tài)環(huán)境?，F(xiàn)代生物技術(shù)目前主要在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、植物生物技術(shù)、醫(yī)學(xué)生物技術(shù)以及環(huán)境生物技術(shù)等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。

3環(huán)境檢測(cè)中常用的幾種現(xiàn)代生物技術(shù)

3.1生物傳感技術(shù)

生物傳感器的技術(shù)基礎(chǔ)是固定化酶技術(shù)，能夠?qū)⒆R(shí)別與感知的信息轉(zhuǎn)化成電子信號(hào)，并通過電子信號(hào)裝置對(duì)其進(jìn)行控制，最后被檢測(cè)的物質(zhì)可以通過電子器件檢測(cè)出來，然后將其轉(zhuǎn)化成已被檢測(cè)的電子信號(hào)。目前生物傳感技術(shù)是環(huán)境檢測(cè)中應(yīng)用最多的技術(shù)。

3.2基因探針與PCR技術(shù)

基因探針技術(shù)中的非放射性核酸探針可以應(yīng)用于環(huán)境檢測(cè)中，主要應(yīng)用于環(huán)境中細(xì)菌或病毒的檢測(cè)，且非放射性核酸探針對(duì)病毒及細(xì)菌的檢測(cè)還十分靈敏，核酸雜交技術(shù)應(yīng)用于環(huán)境微生物的監(jiān)測(cè)中不僅更加安全可靠，還十分快速有效，目前核酸探針及PCR技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水環(huán)境中如大腸桿菌、志賀氏菌等微生物的檢測(cè)。

3.3酶免疫檢測(cè)技術(shù)

酶免疫監(jiān)測(cè)技術(shù)是利用抗原和抗體的特異性反應(yīng)而研發(fā)的，該技術(shù)將酶進(jìn)行標(biāo)記，然后再將標(biāo)記過的酶與待檢測(cè)的抗原進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其出現(xiàn)的免疫學(xué)特征反應(yīng)通過比對(duì)確定待檢測(cè)病毒或細(xì)菌的種類。酶聯(lián)免疫吸附檢測(cè)技術(shù)是目前應(yīng)用最為廣泛的一種酶免疫檢測(cè)技術(shù)，其主要應(yīng)用于水質(zhì)檢測(cè)中。3.4生物芯片技術(shù)生物芯片技術(shù)是利用微電子技術(shù)研發(fā)的一種微加工技術(shù)，可以將作為探針的分析固定與于固定相表面，然后根據(jù)構(gòu)建的生物化學(xué)分析系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)、細(xì)胞等生物學(xué)組成成分進(jìn)行快速準(zhǔn)確的檢測(cè)，其主要應(yīng)用于水污染中的化學(xué)物質(zhì)毒性的檢測(cè)。

4在環(huán)境檢測(cè)中現(xiàn)代生物技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1生物傳感技術(shù)的應(yīng)用

數(shù)字科技和生物技術(shù)的快速發(fā)展，各個(gè)學(xué)科也都實(shí)現(xiàn)了不斷的進(jìn)步與發(fā)展，并且在發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了學(xué)科的相互交叉和融合。生物傳感技術(shù)因其具有高度集成化、微型化以及自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此在環(huán)境檢測(cè)中實(shí)現(xiàn)了廣泛的應(yīng)用。生物傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)生物反應(yīng)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，為環(huán)境檢測(cè)提供了大量快速有效的分析手段，實(shí)現(xiàn)了食品工業(yè)以及環(huán)境檢測(cè)的技術(shù)革命。生物傳感技術(shù)的應(yīng)用理論基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)傳染物與生物層之間專一的固定化作用，作用原理就是通過被測(cè)對(duì)象與生物組之間的相互作用，然后利用電子元器件將對(duì)被測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化為比較容易被識(shí)別的電子信號(hào)，最終再通過電子信號(hào)設(shè)備和裝置對(duì)電子信號(hào)進(jìn)行識(shí)別和分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象的有效控制。生物傳感技術(shù)具有測(cè)定速度快、操作簡單、反應(yīng)靈敏準(zhǔn)確、成本低等優(yōu)點(diǎn)，因此在未來的環(huán)境檢測(cè)中一定會(huì)實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用和推廣。

4.2基因探針和PCR技術(shù)的應(yīng)用

不同的微生物病原體具有不同的致病劑量，因此確定水樣中病原體的數(shù)量和種類提高檢測(cè)的準(zhǔn)確度顯得異常重要水體污染問題已引起了人們的極大關(guān)注，確定自然水體或污水水樣中受病原體或化學(xué)類污染物污染的程度和快速確定污染源是一個(gè)難點(diǎn)問題。飲用水樣品中只有不到1%的微生物可經(jīng)實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)。因此，用傳統(tǒng)培養(yǎng)方法研究微生物群落，不能反映環(huán)境的真實(shí)情況。DNA損傷評(píng)價(jià)污染物遺傳毒性的一個(gè)很有價(jià)值的生物指標(biāo)，PCR技術(shù)的應(yīng)用使得在分子水平分析DNA損傷之一DNA突變有了很大的進(jìn)展，提供了一種在分子水平上分析環(huán)境生物DNA損傷和檢測(cè)病原體的簡便方法，該方法克服了傳統(tǒng)方法的缺陷，更利于提高環(huán)境檢測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。PCR有許多不同種類，如實(shí)時(shí)定量PCR，多重PCR等，用PCR得到的母的片段可用于微生物檢測(cè)。目前已有將PCR技術(shù)用于飲用水中大腸桿菌的檢測(cè)；用于制備基因工程中的目的片段；用于DNA雜交技術(shù)中DNA探針的制備；用于環(huán)境生物多態(tài)性的分析。DNA探針是用生物素、熒光素等物質(zhì)進(jìn)行標(biāo)記的能夠與待測(cè)基因進(jìn)行特異性互補(bǔ)產(chǎn)生雜交信號(hào)的DN段。熒光探針、寡聚核苷酸探針等已被應(yīng)用于監(jiān)測(cè)水中的大腸桿菌，取得了很好的結(jié)果。為了更靈敏、快速的檢測(cè)水中大腸桿菌，目前DNA探針技術(shù)多于PCR技術(shù)結(jié)合使用。PCR技術(shù)的基本原理類似于DNA的天然復(fù)制過程，其特異性依賴于與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引物。PCR由變性一退火一延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成：（1）模板DNA的變性模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時(shí)間后，使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，使之成為單鏈，以便它與引物結(jié)合，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備；（2）模板DNA與引物的退火（復(fù)性）模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；（3）引物的延伸DNA模板一引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈重復(fù)循環(huán)變性———退火———延伸三過程，就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”，而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個(gè)循環(huán)需2~4min，2~3h就能將待擴(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。到達(dá)平臺(tái)期（Plateau）所需循環(huán)次數(shù)取決于樣品中模板的拷貝。PCR技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的基本原理見圖。

4.3生物酶技術(shù)的具體應(yīng)用

目前，我國的環(huán)境檢測(cè)工作中另一個(gè)應(yīng)用比較廣泛的現(xiàn)代生物技術(shù)就是生物酶技術(shù)。①生物酶技術(shù)的處理功效高。生物酶技術(shù)的作用原理是將微生物與酶進(jìn)行有效的結(jié)合，能夠快速有效地進(jìn)行污染物的降解，從而增強(qiáng)環(huán)境檢測(cè)過程中的污染處理功效。②生物酶技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的適應(yīng)性更加廣泛。生物酶技術(shù)有效地降低了微生物的生存要求，為微生物創(chuàng)造了更加適宜的溫度和pH條件，大大增加了微生物的作用效果。③生物酶技術(shù)與其他方法相比更具有針對(duì)性。生物酶技術(shù)目前被廣泛地應(yīng)用于不同的領(lǐng)域和不同的環(huán)境，因此，在使用時(shí)可以充分地根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，從而采取更具有針對(duì)性和效力的方案進(jìn)行監(jiān)測(cè)。④生物酶技術(shù)的污染治理成本也較低。生物酶技術(shù)的應(yīng)用不需要引進(jìn)龐大的設(shè)備和裝置，大大降低了治理成本和投資成本，并且具有顯著的治理效果。在此，主要就生物酶技術(shù)在處理水污染中的具體應(yīng)用進(jìn)行了簡要的分析。某城市生活污水處理廠各構(gòu)筑物內(nèi)滯留污水總水量約為1.5萬t；外觀呈現(xiàn)黑色，并散發(fā)臭味。經(jīng)環(huán)保部門對(duì)滯留污水進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表1。從表1可知，滯留污水中的COD、NH3-N、硫化物等均超標(biāo)，最高超標(biāo)達(dá)10倍以上。該滯留污水中混有大量制革廢水及化工廢水。制革廢水由強(qiáng)堿性的浸灰脫毛廢水和弱酸性的鞣革廢水組成，前者含有高濃度的氯化物、硫化物、表面活性劑、防腐劑、油脂、蛋白質(zhì)及SS等污染物；后者含有高濃度的鞣料、化學(xué)助劑及染料等。制革混合廢水呈堿性、有毒性、難降解物質(zhì)含量高，外觀污濁，氣味難聞。而對(duì)滯留污水投加高效復(fù)合生物酶藥劑進(jìn)行應(yīng)急處置后，高效復(fù)合生物酶對(duì)于滯留污水中的污染物進(jìn)行高效催化降解，逐步改善滯留污水的水質(zhì)狀況。投加高效復(fù)合生物酶藥劑后，一周即可使其中的污染物降解30～50%。由表2可以看出，高效復(fù)合生物酶對(duì)滯留污水的應(yīng)急處置有明顯的效果。投加高效復(fù)合生物酶藥劑一周后，經(jīng)相關(guān)環(huán)保部門對(duì)污水進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2。

4.4生物芯片技術(shù)的具體應(yīng)用

在進(jìn)行環(huán)境檢測(cè)時(shí)應(yīng)用生物芯片技術(shù)時(shí)能夠有效地提高環(huán)境檢測(cè)的質(zhì)量和水平，使得我國環(huán)境檢測(cè)技術(shù)得到進(jìn)一步的發(fā)展。生物芯片技術(shù)可以自動(dòng)、快速、準(zhǔn)確地監(jiān)測(cè)出不同基因的表達(dá)情況和環(huán)境因素對(duì)基因的影響作用。生物芯片技術(shù)目前所采用的載體主要有組織芯片、蛋白質(zhì)芯片以及基因芯片等，生物芯片技術(shù)通過對(duì)細(xì)胞基因組的詳細(xì)分析，準(zhǔn)確篩選DNA的多態(tài)性變化和突變過程，從而確定出環(huán)境污染對(duì)生物基因水平的影響，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染的科學(xué)監(jiān)測(cè)。隨著生物芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，其在環(huán)境檢測(cè)過程中逐漸成為新的研究方向和研究概念，未來具有更加廣泛的應(yīng)用前景。

5結(jié)語

第8篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

【關(guān)鍵詞】水環(huán)境；重金屬污染；檢測(cè)

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

若金屬元素的原子密度超過每立方厘米五克，即可認(rèn)為其是重金屬。如銅、鉛、鋅、鎘鐵、錳等，均屬于重金屬，共有四十五種。若水體內(nèi)排入的重金屬物質(zhì)，無法結(jié)合自凈能力將其凈化，而最終導(dǎo)致水體的性質(zhì)、組成等發(fā)生改變，影響水體內(nèi)生物生長，并對(duì)人的健康、生活產(chǎn)生不良影響的，即屬于水環(huán)境重金屬污染。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，許多污染物被排入河流內(nèi)，其中也包含重金屬，最終導(dǎo)致水質(zhì)惡化，也由此產(chǎn)生了一系列嚴(yán)重后果。不論是在何種環(huán)境中，重金屬污染物的降解都極為困難，并且能夠積累在植物、動(dòng)物體內(nèi)，并結(jié)合食物鏈不斷富集，最終進(jìn)入人體，對(duì)人體健康產(chǎn)生危害，這類污染物也是對(duì)人體產(chǎn)生最大危害的一種污染物[1]。

1、目前我國水環(huán)境中重金屬污染的現(xiàn)狀

1.1我國水環(huán)境重金屬污染的范圍比較廣

不論是海南的三亞灣、還是廣東地區(qū)的北江、亦或是武漢的東湖、連云港的排淡河、山東地區(qū)的膠州灣、長春的松花江等，都體現(xiàn)出了極為顯著的重金屬污染特征。

1.2我國水環(huán)境中重金屬污染大多為復(fù)合污染

對(duì)比國家相關(guān)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)來看，山東曲阜的大沂河、包頭段黃河內(nèi)，均出現(xiàn)了極為嚴(yán)重的Cu等重金屬的污染。Cd污染，則主要出現(xiàn)在香港的四大重點(diǎn)河流之中；就黃浦江上游的飲用水源來看，不論是支流、還是干流，Hg的平均濃度均超過了地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）的Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，而對(duì)比Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)后可以發(fā)現(xiàn)，不論是干流、還是支流的As濃度相對(duì)較低[2]。

1.3重金屬的含量與水環(huán)境的鹽度及pH值等有關(guān)

若鹽度偏高，則重金屬元素在水中的含量相對(duì)較高、水底沉積物內(nèi)則不會(huì)出現(xiàn)較高的金屬含量；若鹽度偏低，則恰好相反。當(dāng)pH值相對(duì)偏高時(shí)，重金屬元素含量偏低的為水體，而偏高的則為水底沉積物；若pH值較低時(shí)，則正好相反[3]。

1.4重金屬含量一般表現(xiàn)為近岸高，中部低；沉積物中高，水相中較低

第二松花江中下游河段，水中重金屬平均含量都不高，且遠(yuǎn)未達(dá)到國家制定的相關(guān)地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)比河段水中的重金屬含量來看，沉積物內(nèi)的重金屬含量則明顯偏高。在巢湖湖區(qū)、支流沉積物內(nèi)重金屬含量的對(duì)比方面來看，支流的Cd、Zn等含量更高。

1.5重金屬的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較高

處于第二松花江中下游區(qū)域的沉積物，其重金屬含量目前已達(dá)到中等偏強(qiáng)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，且主要為Cd以及Hg。長江口表層水體內(nèi)存在的類金屬以及重金屬，就采樣點(diǎn)位來看，重金屬含量相對(duì)較低，但仍有潛在風(fēng)險(xiǎn)存在。香港重點(diǎn)河流，基本都面臨生態(tài)危害，有個(gè)別區(qū)域目前的生態(tài)危害已相對(duì)較強(qiáng)。此外，水量、季節(jié)的變化等，也都會(huì)導(dǎo)致水環(huán)境內(nèi)重金屬含量產(chǎn)生變化。

2、水環(huán)境中重金屬的檢測(cè)技術(shù)方法研究與發(fā)展

因?yàn)椴徽撌侨梭w、還是環(huán)境，都將因重金屬元素受到影響，所以檢測(cè)重金屬工作就顯得極為關(guān)鍵。當(dāng)前，對(duì)重金屬進(jìn)行檢測(cè)的方法主要有：電化學(xué)法、光譜法等。

2.1電化學(xué)分析法

結(jié)合電極上、溶液內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，由此形成的一種分析方法，即為電化學(xué)分析法。結(jié)構(gòu)簡單、小巧、操作便捷，都是該方法的主要優(yōu)點(diǎn)，能夠進(jìn)行連續(xù)、自動(dòng)化分析，分析方法較為準(zhǔn)確、便捷[4]。具體方法包括如下：

2.1.1伏安法和極譜法

結(jié)合電解過程，不論是極譜法、還是伏安法，都可對(duì)流-電位、電位-時(shí)間曲線進(jìn)行分析，其區(qū)別在于：前者運(yùn)用的是表面可周期更新的滴汞電極、后者則為表面無法更新、固體電極等液體電極。伏安法內(nèi)還包括了吸附溶出、陰極溶出伏安法等，其檢測(cè)下限極低，這也是伏安法的主要優(yōu)勢(shì)，能夠在現(xiàn)場(chǎng)、在線運(yùn)用，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)多元素識(shí)別[5]。

2.1.2電位分析法

若此時(shí)的電流為零，電位分析法可對(duì)電池的電極電位、電動(dòng)勢(shì)等進(jìn)行測(cè)定，由此結(jié)合濃度以及電極電位的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)濃度的測(cè)定。該方法的優(yōu)點(diǎn)較多，如試樣需求較少、較好的選擇性，同時(shí)不會(huì)破壞試液，因此在分析珍貴試樣時(shí)，較為適用。這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)快速測(cè)定、操作相對(duì)簡單，因此連續(xù)化、自動(dòng)化也可實(shí)現(xiàn)。

2.1.3電導(dǎo)分析法

結(jié)合對(duì)溶液電導(dǎo)值的測(cè)量，獲得其中離子濃度的方法，即被認(rèn)為是電導(dǎo)分析法，大致可分為兩種，分別是電導(dǎo)滴定法以及直接電導(dǎo)法。其優(yōu)勢(shì)在于便捷、快速，后者的靈敏度相對(duì)較高，缺點(diǎn)則是電導(dǎo)值的測(cè)定，為所有電導(dǎo)的總和，而不能對(duì)其中具體離子的含量進(jìn)行測(cè)定和區(qū)分，由此影響選擇性。

2.2光譜法

2.2.1原子熒光光譜法

其原理在于，原子蒸氣對(duì)特定波長的光輻射進(jìn)行吸收，由此得以激發(fā)，當(dāng)原子被激發(fā)以后，結(jié)合該過程發(fā)射出特定波長的光輻射，即原子熒光。在相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件下，不論熒光類型是什么，其輻射強(qiáng)度均與被分析物質(zhì)的原子濃度為正比關(guān)系，按照波長分布可開展定性分析。這種方法的選擇性較強(qiáng)、靈敏度相對(duì)較高，方法相對(duì)簡單。其欠缺之處在于，應(yīng)用范圍并不廣泛，因?yàn)樵S多物質(zhì)的熒光產(chǎn)生，需要結(jié)合試劑加入才能實(shí)現(xiàn)[6]。另外，還需要深入的對(duì)化合物結(jié)構(gòu)、熒光產(chǎn)生過程的關(guān)系進(jìn)行探究。

2.2.2原子發(fā)射光譜法

結(jié)合電激發(fā)、熱激發(fā)之下，試樣內(nèi)的不同離子、原子發(fā)射特征的電磁輻射，而開展的針對(duì)元素的定量、定性分析的方法，即為原子發(fā)射光譜法。其優(yōu)勢(shì)在于，有較好的選擇性、分析速度相對(duì)較快，隨待測(cè)元素的多少，會(huì)對(duì)準(zhǔn)確度存在影響。其缺陷在于，設(shè)備相對(duì)昂貴，而如硫等非金屬元素，則無法較為靈敏的加以分析。一般以元素分析為主，但就樣品內(nèi)上述元素的化合物狀態(tài)，則無法確定。

2.2.3原子吸收光譜法

以蒸汽相內(nèi)被測(cè)元素的基態(tài)粒子為基礎(chǔ)，測(cè)定原子共振輻射的吸收強(qiáng)度、被測(cè)元素含量的一種方式，即為原子吸收光譜法?；鹧嬖游展庾V法的檢測(cè)限可達(dá)到10-9g/L，石墨爐原子吸收光譜法的檢測(cè)限可達(dá)到10-10～10-14g/L[7]。此種方式的優(yōu)勢(shì)在于：良好的選擇性、較高的準(zhǔn)確性、易于消除、干擾相對(duì)較少；缺陷則在于：無法直接對(duì)許多非金屬元素加以測(cè)定，對(duì)一種元素分析之后，就需要對(duì)元素?zé)暨M(jìn)行更換，對(duì)不同元素的測(cè)定，則需要對(duì)不同的元素?zé)暨M(jìn)行更換，無法完成同時(shí)對(duì)各類元素的測(cè)定，若試樣相對(duì)復(fù)雜，則會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，儀器較為昂貴。

2.2.4電感耦合等離子體光譜法

在當(dāng)前應(yīng)用的AES光源中，應(yīng)用最為廣泛的當(dāng)屬電感耦合等離子體光源。對(duì)比上述方法來看，這種方法具備如下優(yōu)勢(shì)，干擾相對(duì)較少、分析速度相對(duì)較快、較寬的線性范圍，能實(shí)現(xiàn)多種被測(cè)元素特征光譜的同時(shí)讀取，此外還可以對(duì)多種元素同時(shí)進(jìn)行定量、定性分析。其缺陷在于，操作以及設(shè)備費(fèi)用相對(duì)較高，就部分元素而言，也不存在顯著優(yōu)勢(shì)。

2.2.5質(zhì)譜法

通過對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行分子到帶電粒子的轉(zhuǎn)化，結(jié)合交變電場(chǎng)、穩(wěn)定磁場(chǎng)的利用，讓上述粒子可結(jié)合質(zhì)量大小的順序排序，并對(duì)此進(jìn)行分離，形成具備一定規(guī)則，同時(shí)能夠檢測(cè)的質(zhì)量譜，即為質(zhì)譜法。和其他方式對(duì)比來看，這種方法具有如下優(yōu)勢(shì)：動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)寬泛、分析精密度相對(duì)較高、可同時(shí)對(duì)多種元素進(jìn)行測(cè)定，其能夠精確的對(duì)同位素信息進(jìn)行提供[8]。但是，這類儀器的造價(jià)相對(duì)過高，就目前而言，本方法的應(yīng)用依然以研究領(lǐng)域?yàn)橹鳎⑶?，在預(yù)處理檢測(cè)樣品方面，步驟相對(duì)較多，對(duì)儀器自動(dòng)化帶來了諸多困難。

此外，包括生物傳感器、酶抑制法等相關(guān)檢測(cè)方法，伴隨著檢測(cè)技術(shù)的逐漸發(fā)展，也在檢測(cè)水環(huán)境重金屬方面，發(fā)揮了越來越關(guān)鍵的作用。

3、結(jié)論

重金屬污染能夠不斷富集，并最終對(duì)動(dòng)植物、人體以及環(huán)境產(chǎn)生一定負(fù)面影響，具備潛在的危險(xiǎn)性，因此這也是一個(gè)不容忽視的問題。工業(yè)污染是重金屬污染的主要來源，企業(yè)的排放要達(dá)標(biāo)，管理要嚴(yán)格，最為關(guān)鍵的是當(dāng)前國家的管理機(jī)制尚未健全，仍需繼續(xù)完善。在水環(huán)境監(jiān)測(cè)工作方面，重金屬檢測(cè)工作能夠?yàn)榇颂峁┮欢ㄒ罁?jù)。近年來，伴隨著多種分析儀器的開發(fā)，重金屬檢測(cè)也逐步體現(xiàn)出準(zhǔn)確性、靈敏度高等優(yōu)勢(shì)。各類檢測(cè)方法都具備各自的特點(diǎn)以及適用的范圍，如電感耦合等方法，具有較高的靈敏度，能夠在幾乎所有重金屬檢測(cè)方面運(yùn)用，但就處理樣品以及檢測(cè)進(jìn)程來看，相對(duì)復(fù)雜，因此若想實(shí)現(xiàn)在線、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，則相對(duì)困難，不論是使用儀器、還是安裝設(shè)備，都具有較高要求。

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第9篇：無線環(huán)境監(jiān)測(cè)范文

隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，原有的環(huán)保監(jiān)測(cè)手段已經(jīng)無法滿足現(xiàn)實(shí)需求，特別是無法滿足環(huán)保局的需求。環(huán)保局作為重要的環(huán)境監(jiān)督場(chǎng)所，需要采用先進(jìn)的技術(shù)，并對(duì)其進(jìn)行更新，才能更好的滿足環(huán)保需求。因此，必須對(duì)不能滿足環(huán)保局需求的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以便更好的滿足環(huán)境需求。環(huán)保局如何更好的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，已經(jīng)成為環(huán)保局工作的重點(diǎn)。

一、環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施中出現(xiàn)的問題

1.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中壓縮傳輸和處理問題

環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由大量相連的微型傳感器節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的傳感網(wǎng)絡(luò)，不僅能對(duì)高精度數(shù)據(jù)進(jìn)行搜集，同時(shí)也能克服人工監(jiān)測(cè)效率低、不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。但是隨著傳感器的逐漸增多，相應(yīng)節(jié)點(diǎn)在采集、輸送處理數(shù)據(jù)過程中常會(huì)出現(xiàn)一些故障，特別環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在傳送突發(fā)事件時(shí)，相應(yīng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、壓縮、檢索及實(shí)時(shí)反映等會(huì)給環(huán)保局檢測(cè)系統(tǒng)帶來無法避免的問題。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)的壓縮方法是很難兼顧壓縮效率和信號(hào)保真度的，再加上XML自身描述性對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中大量的性能低，使得相應(yīng)數(shù)據(jù)無法達(dá)到精確需求。從中可以看出，壓縮傳輸和相應(yīng)的處理是監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的重點(diǎn)、難點(diǎn)。

2.環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無線監(jiān)測(cè)、傳輸問題

隨著環(huán)境的不斷變化，環(huán)保局對(duì)監(jiān)測(cè)手段提出了新的需求，不僅要求其能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、采集和預(yù)測(cè)，還要其能數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的分析管理。但是傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)手段是以固定電話的方式進(jìn)行有線通訊，不能對(duì)遠(yuǎn)距離的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集及無線通訊傳輸。雖然現(xiàn)在環(huán)保局對(duì)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)收集傳輸進(jìn)行了研究，但卻只限于對(duì)無線通訊技術(shù)、GIS的獨(dú)立應(yīng)用進(jìn)行研究要想更好的實(shí)現(xiàn)環(huán)保局實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)采集和通訊傳輸，就應(yīng)該對(duì)在此基礎(chǔ)上發(fā)展更多的業(yè)務(wù)，以保證環(huán)保局工作的順利進(jìn)行。

3.環(huán)境系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)問題

我國是多物種國家，生物具有多樣性，其分布的地域不同，受環(huán)境因素的影響相對(duì)比較明顯，這就需要對(duì)相關(guān)環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)的環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般都是以模擬傳感采集數(shù)據(jù)為主的，其是通過A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)化的，并將總線接入PC機(jī)，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。這種環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集方式無法滿足地點(diǎn)比較分散、布線比較困難的區(qū)域。再加上傳統(tǒng)環(huán)境系統(tǒng)采用是多復(fù)用技術(shù)，其主要是用硬件實(shí)現(xiàn)傳感器接入的，在實(shí)施的過程中，常會(huì)出現(xiàn)一些問題。其輸出的準(zhǔn)確度會(huì)因內(nèi)部的阻抗而下降，也可能因?yàn)閭鞲衅鹘尤霑r(shí)的交換，而出現(xiàn)相應(yīng)問題。在這種情況下，就應(yīng)該對(duì)遠(yuǎn)程環(huán)境監(jiān)測(cè)進(jìn)行相應(yīng)的研究，以促進(jìn)環(huán)保局工作的順利進(jìn)行。

二、改進(jìn)環(huán)保局監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施的措施

1.解決壓縮處理問題，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性

要想解決壓縮數(shù)據(jù)問題，就要對(duì)需要壓縮的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，就應(yīng)該在系統(tǒng)中使用FAST協(xié)議，并對(duì)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行高效壓縮處理，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)傳輸處理。FAST協(xié)議與XML協(xié)議都是協(xié)議，都為數(shù)據(jù)流編碼協(xié)議，其核心是一種數(shù)據(jù)壓縮算法，主要功能是對(duì)相應(yīng)的消息進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸，再加上其容量較高，數(shù)據(jù)傳輸性能相比較穩(wěn)定，能保證環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在使用FAST協(xié)議的時(shí)候，可以對(duì)系統(tǒng)的域級(jí)進(jìn)行操作，以減少數(shù)據(jù)流中較長的信息，并傳輸編碼序列化數(shù)據(jù)，使域的長度和相應(yīng)字段分隔流等結(jié)構(gòu)進(jìn)行自身描述，可以將環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中壓縮的數(shù)據(jù)以TCP進(jìn)行相應(yīng)的傳輸，并由控制層對(duì)會(huì)話、初始化、結(jié)束及相應(yīng)錯(cuò)誤報(bào)告進(jìn)行控制，以減少數(shù)據(jù)壓縮效率低和信號(hào)精確度低問題。

2.解決無線監(jiān)測(cè)和傳輸問題，為環(huán)境決策提供依據(jù)

隨著技術(shù)的發(fā)展，以SMS、CPRS為基礎(chǔ)的無線通訊技術(shù)已經(jīng)開始在環(huán)保局及環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中使用。在環(huán)境監(jiān)測(cè)管理中，也采用了可視化管理分析預(yù)測(cè)GIS技術(shù)。但是這些并不能從根本上解決數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)和傳輸問題，在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)該發(fā)展一種基于GIS的短信業(yè)務(wù)、GPRS的環(huán)境系統(tǒng)方案，并建立無線通訊技術(shù)SMS及GPRS對(duì)相應(yīng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行無線傳輸，服務(wù)器的端會(huì)對(duì)無線傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將相應(yīng)的內(nèi)容顯示在系統(tǒng)屏幕上，通過GIS空間數(shù)據(jù)功能對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析，再通過相應(yīng)協(xié)議對(duì)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源的分析決策。

3.解決遠(yuǎn)程環(huán)境系統(tǒng)監(jiān)測(cè)問題，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制

隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，特別是通訊技術(shù)的發(fā)展，我國利用公共網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程通訊?；诠簿W(wǎng)絡(luò)的的通訊技術(shù)在環(huán)境系統(tǒng)中應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程通訊控制，其優(yōu)勢(shì)是投資少、成本低，可靠性高、免維護(hù)等特點(diǎn)，能夠更好的解決環(huán)保局環(huán)境監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸問題。為了更好的解決復(fù)用技術(shù)和傳感器問題，可以利用嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行管理，可以以管理任務(wù)多的特點(diǎn)，就應(yīng)該將傳感器作為一個(gè)新任務(wù)進(jìn)行管理，以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)效果。這種傳感器是一般是以溫度、濕度及二氧化為基礎(chǔ)的數(shù)字傳感器，其可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程，并在傳輸過程中將相應(yīng)的數(shù)據(jù)打包，按照相應(yīng)的定義格式進(jìn)行分析處理，并將遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存在數(shù)據(jù)庫中，為環(huán)保局研究相關(guān)數(shù)據(jù)提供依據(jù)。

四、結(jié)束語

環(huán)保局不僅要對(duì)空氣、水體、土壤、生態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，還要對(duì)噪聲余振東、固體廢棄物及核輻射進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在這種情況下，環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)必須具備數(shù)據(jù)采集、傳輸功能，特別是遠(yuǎn)程采集和傳輸功能。在此基礎(chǔ)上，還要對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理分析，一旦發(fā)現(xiàn)問題，可以及時(shí)解決，以保證環(huán)保局工作的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

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