摘要：本文通过对主流远程监测系统的特点及原理的描述提出了目前存在的问题，对未来监测系统的发展趋势作了初步的预测。自动监测（AutomaticMeterReading-AMR）是指利用微电子和计算机网络、传感等技术自动读取和处理表计数据，将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统。以下是小编精心整理的《物联网环境监测论文(精选3篇)》，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
物联网环境监测论文 篇1：
WPF在物联网环境监测系统中的应用
摘要：随着物联网技术的发展，环境监测应用非常广泛。对WPF框架的技术优势进行了研究和探讨，设计了一种基于WPF的物联网环境监测系统。该系统对环境信息进行实时监测、数据采集和数据存储。各传感数据通过ZigBee方式进行无线传输，再由串口服务器、路由器等上传PC端。PC端使用WPF技术实现表现层开发，绘制实时的动态曲线图，还可控制风扇、摄像头和LED屏等设备。使用WPF技术提高了界面的渲染效果和系统的开发效率。
关键词： 物联网；环境监测；WPF
国务院在《“十三五”国家信息化规划》中有20处提到“物联网”，其中在“应用基础设施建设行动”方案中，明确指出物联网发展的具体行动指南。物联网技术驱动网络空间从人人互联演化到万物互联，并且将现实世界与数字世界的日益融合。专家预计到2020年，物联网产业将是信息产业的30倍，产值将达到1万亿元[1]。
近几年来，随着物联网技术的发展，智慧城市、智能交通、智能家居、智能物流和环境监测等的应用非常广泛，物联网正在悄然改变我们的生活，使人们的生活更加便捷和舒适[2]。
1 WPF的技术优势
WPF是Windows Presentation Foundation的简称，是微软推出的基于Windows 的用户界面框架，运行在.NET Framework 3.0及以上版本。WPF提供了统一的编程模型、语言和框架，真正做到了将界面设计与开发的工作分离。同时WPF还提供了多媒体交互用户图形界面，基于DirectX技术的WPF不仅带来了全新的3D界面，而且也大大改进了2D界面。开发人员在WPF的帮助下，可以开发出媲美Mac程序的界面。
微软公司在引入WPF的同时，还创造了一种新的开发语言XAML（eXtensible Application Markup Language）。XMAL是WPF技术中专门用于设计UI的语言，实现了UI代码和应用程序逻辑代码的分离[3]。WPF借助XAML，而不是编程语言来构建精美的用户界面。
传统的WinForm应用程序依靠User32库和GDI/GDI+对控件、图像和文本进行渲染。而WPF以DirectX技术为基础，提供了丰富的UI框架，集成了矢量图形，为2D和3D图形提供了更好地渲染效果[4]。
2 物联网环境监测系统的设计
基于WPF的物联网环境监测系统，主要实现安防监测、环境监测以及数据存储功能。安防监测感应人体接近、火焰、可燃气体等危险情况，并连接LED顯示屏和摄像头；环境监测感应温度、湿度、光照度等环境传感数据，并绘制动态曲线图；数据存储功能将温度、湿度、光照度、摄像头等相关数据存储至数据库或本地文件。
2.1 总体设计
系统的开发环境为Visual Studio 2012 + SQL Server 2008R2，运行环境为.Net Framework 4.5和IIS7.0，编程语言为C#，使用WPF框架编写系统的表现层。
物联网环境监测系统的网络拓扑如图1所示。本设计方案主要实现无线监测环境，主要监测温度、湿度、可燃气体、一氧化碳、火焰、光照等，采集后的数据通过ZigBee的方式进行无线传输，再通过串口服务器和路由器，将数据上传至PC上位机中，完成环境数据的监测。PC上位机可以控制风扇、摄像头和LED显示屏等设备。PC服务器端将相关的传感数值存储至数据库，也可存储摄像头的图片和视频文件。PC客户端通过IIS中的Web服务获取相应的传感数值。
ZigBee具有低功耗、低成本、自组织等优点，符合环境监测系统的要求[5]。ZigBee技术为环境监测提供一个新的平台，系统能够采集无线传感器网络覆盖范围内的各种监测数据。
2.2 绘制动态曲线图
物联网环境监测系统中需要绘制温湿度的动态曲线图，WinForm中提供了Chart图表控件绘制曲线，WPF中使用DynamicDataDisplay库绘制动态曲线，但基于DirectX技术的WPF可提供更好地渲染效果，所以系统采用WPF技术。
通过ObservableDataSource
3 结语
基于WPF的物联网环境监测系统对环境传感数据进行实时监测、数据采集和数据存储。本设计方案实现了无线监测温度、湿度和火焰等环境信息，进行ZigBee无线传输，再通过串口服务器和路由器等传输至PC上位机端。PC端采用WPF技术实现系统的表现层开发，提高了开发效率和界面渲染效果。另外本设计还可以应用到物联网的其它应用领域。
参考文献：
[1] 张耀珍，周婷.中国物联网发展研究[J].江苏商论，2017（9）：52-53，56.
[2] 王昊.基于工控机平台智能家居系统设计与实现[D].山东大学，2016.
[3] 石怡.WPF使用XAML实现对SQL Server数据绑定的方法[J].电脑开发与应用，2011（10）：70-71，74.
[4] 邹海，余昳超.基于WPF技术的甘特图控件的研究与设计[J].计算机应用与软件，2014（5）：50-52，78.
[5] 赵子健.基于ZigBee的无线环境监测系统设计与研究[J].微处理机，2017（4）：91-95.
作者：顾家铭
物联网环境监测论文 篇2：
物联网环境监测系统发展趋势
摘 要：本文通过对主流远程监测系统的特点及原理的描述提出了目前存在的问题，对未来监测系统的发展趋势作了初步的预测。
自动监测（AutomaticMeterReading-AMR）是指利用微电子和计算机网络、传感等技术自动读取和处理表计数据，将城市居民的用水、电、气信息加以综合处理的系统。自动监测技术使各水、电、气公司及物业管理部门从根本上解决了入户监测收费给用户和监测人员带来的麻烦，避免了许多不必要的纠纷。准确而便捷的收费系统，不但能提高管理部门的工作效率，也适应现代用户对用水、用电、用气缴费的需求。
一、环境监测系统概述
现在最常见的环境监测系统是采用分线制集中监测方式，即由采集器定时顺序采集来自多路分线连接的水、电、气表信号并进行数据处理、存储，各采集器之间采用总线制连接，最后连接至计算机。其典型特点是各户表通过分户线连接至采集器位置。系统一般分为四层次结构；现场采集器、服务器（区域管理器）、通信控制器、管理器中心，部分产品还会附带一个掌抄器。系统结构如下图所示：
1.现场采集仪器：完成对现场表具输出数据的采集，一般一个采集器可以对多个基表进行采集。但是目前支持一个采集器对幾种不同种类的基表同时进行采集的产品不是很多。
2.服务器（区域管理器）：以多机通信方式采集数据采集器中的表数据，然后进行处理、存储，并通过通信总线与总控制室的系统管理中心的计算机相连。一个服务器可以连接几十个数据采集器（视系统通信方式定）。
3.通信控制器：连接服务器与管理中心的计算机对信号进行协议转换。
4.管理中心：管理中心由多媒体计算机和系统管理软件组成。安装在物业管理中心处。
可以借助internet技术，将管理中心的计算机与电力、水、煤气或其他代收费部门的网络相连接实现网上抄收，上网用户可以在线查询自己的费用情况，方便实用，并可扩展到电子商务，实现网上付费。不过目前要实现到这一地步还需要一个比较长期的发展过程。
二、现状
远程监测系统的发展已有十多年了，但实际应用状况却差强人意，许多已安装自动监测系统的楼盘由于计量不准确最后不得不又返回到人工监测的老路上来，虽然产生这种现象的因素是多方面的，但仔细分析，根据现在表具的生产原理出现这种情况是必然的。
1.前端表具先天不足
目前市面上所使用的监测系统种类虽然繁多，但基本结构及原理都大同小异。就目前广泛使用的脉冲发信表（水表、气表）基本上采用干簧管或霍耳元件传感器，工作原理简单，即在原机械表的转动齿轮或指针上放置磁铁，将传感器固定在其附近某一位置，齿轮或指针转动带动磁铁转动，当磁铁靠近又离开传感器时，输出一个周期的脉冲信号。采集设备通过累计脉冲表发出的脉冲信号进行累计和换算，转换出用户的用水、用电、用气量。通过这种方式实现远传的系统，其可靠性取决于脉冲发信表发信、脉冲信号传输以及系统计量的可靠性。现实证明，这些环节的可靠性是无法保证的，使用中常会存在着以下弊端：
1）从理论上讲，远传表输出的脉冲数与齿轮或指针的转动次数成一一对应关系，然而现场条件却难以达到理想状态，由于表盘的抖动和传输过程的电磁干扰等因素，易引起脉冲丢失或多计脉冲。因此在使用一段时间后，脉冲计数方式的监测数据与表具现场读数值不一致，系统需要不断的修正，易引起管理部门与用户的纠纷。
2）表具传感器的的安装也是一个重要的因素，目前一些水表生产厂家从传感器厂家购入传感器后自行安装，由于水表中指针为金属指针由于安装不慎，水表安装运行后甚至会出现指针给磁铁吸到磁铁上的问题导致了现场的读数和脉冲监测的计数出现很大的出入。
3）由于传感器是覆盖在表盘上安装的，安装了传感器后甚至直接影响了现场读表。所以厂家在安装传感器的时候安装的角度也是该考虑的。
2.脉冲信号传输
1）脉冲表发出的脉冲信号，需通过信号线传输至采集器，如果传输距离过长，或者因连线质量不好、屏蔽作用不强信号失真，则不可避免造成系统计数错误。
3.系统计量
1）由于脉冲计数的累加性特点，系统采集器上的记忆脉冲的电子存储元件数据易受干扰，影响数据精确。
2）远程监测系统是通过不间断地累计对应脉冲表远程发来的脉冲来进行计量的，这就首先要求系统初始值设置必须正确，即人工抄读每只远传表的表盘实际读数后，将表的实际值准确无误地输入到数据采集器，目前所使用的监测设备一般有两种设置方式：一种是通过掌机将现场读数先输入掌机中，然后通过掌机将数据通过红外接口输入采集器。这种设置由于不是实时计数，对于运行中的系统当用户用量比较大时不可避免的存在误差。另外一种是直接在管理计算机端通过软件实现，进行基数设置时需要使用对讲机进行实时设置。这样设置不存在误差。
三、前景展望
监测系统要达到可靠、准确运行的要求，必须解决其计量的准确性和可靠性的问题，而要真正解决准确性及可靠性问题，就必须改变以脉冲信号累计为计量方式的监测方式。近年来市场上推出了无源总线制的智能型直读表监测系统，这种直读式监测系统将代表了今后监测系统发展的一个方向。智能型直读表具是在传统的表具内加装直接读表的电子模块，其可行性和适用性都是原有脉冲表及分线型监测系统不可比拟的，主要有以下功能特点：
1）无源总线制直读表直接感应表具的窗口值，即直接“讀取”窗口值，不需要脉冲转换、累计、换算，没有累计误差。解决了目前以累计脉冲方式工作的系统易受干扰而导致读数和系统累计计量值不一致的问题。
2）系统在监测时不需设置表底数、表常数等参数，无需存储数据，真正实现了“读表”计量。
3）直读表具内的电子模块与表具内的计读器等装置没有机械接触，不影响计量精度。直接传送数字信号而非脉冲信号，抗干扰性好。不仅不受机械振动影响，同时也不受电磁干扰的影响，所以在复杂的使用环境下能稳定、准确、可靠地实现计量。
4）表具内没有电源，直读装置在监测瞬间加电工作。表具的电子部分平时不工作，读表瞬间由采集器或手持终端通过网络布线供电。由于内部不设电源避免了传统方式由于供电不稳定或故障引起的计量误差及大量的维护工作。使得整机故障率和功耗大大降低，使用寿命更长。
综上特点，直读远传表将成为未来的主流表具，但是不管采用何种方式，表具必须具备直接输出数据的功能，系统采用总线制结构将成为主流。
四、结束语
在国家相关政策的推动下，民用计量表智能化已是大势所趋。随着行业技术标准的不断成熟规范、管理水平的不断提高。国家对监测设备监管力度、市场引导等不断加强。将监测系统及相关配套产品纳入重点计量器具范围，建立市场准入制度也将是必然。相信在不久的将来远程监测系统将会得到不断的完善和成熟，监测系统的春天也将会来临。
辽宁科技大学大学生创新创业训练计划项目
作者：王鹏 武传胜
物联网环境监测论文 篇3：
基于物联网的环境监测系统的研究
摘要：物联网技术作为继计算机技术互联网应用之后的第三次信息产业浪潮，已经应用到众多领域之中，同时，伴随着工业化进程的加快，带来了环境污染等制约经济发展的问题，已经备受人们的关注与重视，对环境进行监测与保护已刻不容缓。将物联网技术应用到环境监测之中，既可以有效地对环境提供实时性的监测，又可以通过信息共享与辅助决策，来为环境监督与管理提供重要的数据依据。因此，本文首先对环境监测以及物联网的相关内容进行概述，分析当前物联网技术在环境监测中的应用现状，再对基于物联网技术的环境监测系统进行架构，剖析其存在的问题，进而加以总结。
关键词：物联网；环境监测系统；网络
1.引言
环境监测自20世纪70年代开始进行，目前是对于当前环境的评价质量趋势的一种重要手段。对于环境监测概念没有统一的定义，伴随着工业的发展变化，研究涵盖了从环境污染到环境质量等各个方面的监控，对于环境监测的过程一般来说，分为三个步骤，首先是要进行有目的的样地调查，对于样品进行收集与处理，并且要遵循污染源的排放规律；其次，要确保样品的真实性，收集到的样品要进行测试分析，将取得到的结果进行分析与处理；最后，将得到的数据进行整理，根据相关的标准进行评估，最终确定其综合指标。
物联网技术出现与20世纪90年代，最初由美国麻省理工学院提出，主要是指所有物品通过传感器与网络进行连接，进而实现对物品智能化识别的一种技术。时代在变化，物联网的应用也在逐步扩大，因此定义也越来越广阔，一般来说，物联网就可以理解为一种通过网络进行传输，感知装置进行信息的处理，数据的计算，并且挖掘出相关的信息，最终，使物与物或人与物之间进行连接，是一种通信技术与网络技术的延伸。
2.物联网技术在环境监测中的应用
物联网技术的不断发展已经应用到各行各业之中，比如电子商务的智能物流、家庭可使用的智能家居、医疗部门所使用的医疗检测等，但环境监测则是物联网技术最早所涉及的领域。
2.1大气监测
目前，人们越来越重视空气的质量，因为它直接影响着人类的健康，对于物联网技术在大气监测中的应用，主要是可以通过互联网来监测某一点位大气所发生的变化，传感器可以通过节点将监测到的数据进行上传到感知层，感知层则传递到应用层，最终对程序进行处理，当一些有毒有害气体或是单位超标的排放，都被监测到，及时通知环保相关执法机构，对其进行处理和整治，来确保大气质量。
2.2水质监测
水是万物之源，水的质量更是受到老百姓的关注，通过物联网技术对水质进行监测主要包括对饮用水的监测和水污染的监测。饮用水是人们的生活保障，主要是通过在水源进行传感器和摄像头等设备的安装进行监测，将水质中的各项指标的数据进行上报，包括水质的酸碱度、二氧化硫以及铁等各种元素的监测，当发现饮用水受到污染时，则发生报警，这样就将污染的信息反馈到相关的排污单位和监测中心，及时地对污染事故进行处理，避免出现重大范围的污染事件。
除此之外，物联网技术在环境监测中的应用还包括土壤的监测、电磁辐射的监测、森林植被的防护等方面，对环境治理等都提供了可靠的信息支持和智能化的安全保障。
3.基于物联网技术的环境监测系统结构
根据环境监测系统的特性，进行系统的架构，系统主要包含两个子系统，即现场机系统和监测平台。现场机系统主要是在现场机上进行运行，负责现场仪器的数据采集，对数据进行处理与打包的操作，在将这些数据进行发送，最终发送到监测平台之上。主要包含数据采集、数据传输、参数设置以及控制这四个模块。
监测平台则运行在监测服务器之上，主要负责对现场机上采集到的数据进行接收，然后进行处理的操作，将处理之后的结果给监测人员进行展示，主要包括为数据传输、数据管理、综合查询、基本信息管理、地理信息系统、控制、环境预报警、视频监控和SMS短信九个功能模块。以下主要介绍环境视频监控、地理信息系统、SMS短信3个功能模块。
3.1环境视频监控
环境视频监控这一模块主要是对现场的监测进行可视化的效果，首先可进行视频的浏览，这是最基本的功能，在线就可以观察现场的情景，并且可以根据不同的摄像头位置进行切换监测，在监测的过程中，可以根据相应的时间进行视频的搜索，也可以将这些视频进行保存到相应的路径之下，以便再次查看。当发现系统当中要寻找某些污染源等的设备名称的时候，就可以通过检索实现查找，对这些视频文件再次进行播放，来对所需要的画面进行抓屏的操作，这就是环境监测视频的回放与图像的抓拍，另外还有云镜的控制，也就是通过向摄像头来进行指令的发送，来对摄像头的移动速度和云镜的移动等进行载入与保存的操作。
3.2地理信息系统
地理信息系统GIS，这是一种对空间数据进行管理研究的技术，主要是按照地理坐标的不同或空间位置的不同，来选择有效的数据进行管理，对于环境监测肯定是需要多个点位的操作，通过对地理信息系统的研究，可以直观地观察资源和信息的现状，可以对环境进行有效地监测，更加直观的手段和方式，能够更加真实、有效、准确地反应相关的信息。
3.3SMS短信功能
利用SMS的短信功能可以实现将污染的超标监测点的信息或者是超标的物质等污染源的信息进行发送，发送到监测人员的手中，由于监测人员有时候并未在监视仪器设备之前，但是通过短息功能也可以随时随地地接收到相关的环境污染的信息，及时地掌握，这样当出现突发事情的时候，可以及时地处理，提高了处理时间的能力与效率。
4.物联网技术在环境监测应用中有待解决的问题
尽管物联网技术在环境监测中为环境的保护等带来众多的便利，但同时将物联网技术应用到环境监测之中仍然存在许多问题亟待解决。
4.1环境传感器功能单一
环境监测的感知层目前来说存在的最大问题就是传感器的功能较为单一，正是由于它的单一性，所以对监测的污染物的种类也受到一定的局限性，可靠性也大大降低，而可以监测到全面一些的化学分析类为主的监测仪器，通常都是靠国外生产进口的，这样极大地增加成本以及维护的价格也较高。再加上环境监测网络层则主要是依靠于现有的通信系統网络，因而对于较为先进成熟的技术则很难兼容与对接，最终使大量的信息资源整合起来难度加大，也无法进行综合应用。
4.2缺乏统一的技术标准
就目前来看物联网的体系会涉及许多的标准，而且相对较为复杂，如射频技术的标准，云计算的标准，信息安全的标准等等，标准化则是最为物联网技术首先要解决的问题之一，对于大规模部署的重要技术之一，不具有大规模部署的技术就不能称之为物联网，因而，要想将物联网技术的研究更加的标准化，就必须要制定相应的标准且进行研究。
4.3环境监测系统的整体管理水平有待提高
我国的环境监测系统目前来说尚不完善，尽管受到极大地重视，但是整体的管理水平却不高，受到诸多因素的束缚，比如体制方面等，整体的管理水平低下，同时，又面临着安全问题，物联网技术进行环境监测的系统是特别需要对物联网网络安全等体系结构进行研究，必须要对制度进行管理完善，使环境监测系统的整体管理水平更加地适应实际工作的需要。
参考文献：
[1]蒙海涛，张骥.物联网技术在环境监测中的应用.环境科学与管理，第38卷第1期，2013年1月.
[2]张树礼.环保物联网技术及应用研究.中国环境管理.1674-6252（2012）04-0024-05.
[3]徐敏，孙海林.从“数字环保”到“智慧环保[J].环境监测管理.与技术，2011，23（4）：5-7.
作者：邓有林
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