物联网技术在海洋污染监控的应用 本文关键词：海洋污染，联网，监控，技术
物联网技术在海洋污染监控的应用 本文简介：摘要:为解决传统海洋污染监控方法存在监控有效性较低的不足，提出了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究。基于海洋污染传感器节点的设计，优化海洋污染数据采集方式；利用3G通信模块、ZigBee信模等多种通信方式，改善海洋污染监控终端显示，实现了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究，试验数据表明，提出的物
物联网技术在海洋污染监控的应用 本文内容：
摘要:为解决传统海洋污染监控方法存在监控有效性较低的不足，提出了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究。基于海洋污染传感器节点的设计，优化海洋污染数据采集方式；利用3G通信模块、ZigBee信模等多种通信方式，改善海洋污染监控终端显示，实现了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究，试验数据表明，提出的物联网技术在海洋污染监控中的应用，较传统海洋污染监控，监控有效率提高8.04%，适合与海洋污染监控。
关键词：物联网技术；海洋污染；污染监控；传感器
随着船舶工业的不断革新，由船舶带来的海洋污染成为了一个亟待解决的问题，传统海洋污染监控方法采用人工取样、卫星遥感的方式进行组合监控，具有可监控范围大、宏观反应清晰的特点，但由于人工取样非连续性，同时卫星遥感监控对大面积已发生的污染非常有效，但针对污染面积小、或污染源处于萌发状态时，存在监控有效性较低的不足[1]，为此提出了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究。基于海洋污染传感器节点的设计，对海洋污染数据采集方式进行优化，利用3G通信模块、ZigBee信模等多种通信方式，改善海洋污染监控终端显示，实现了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究，为了保证提出的应用物联网技术的海洋污染监控的有效性，进行仿真对比试验。试验数据表明，提出的物联网技术在海洋污染监控中的应用研究，与传统海洋污染监控方法比，具有较高的有效性。
1优化海洋污染数据的采集方式
利用物联网的架构优势，对海洋污染数据的采集方式进行优化，考虑到海洋潮汐、船舶航行、海水腐蚀，以及海洋生态环境的影响，设计的海洋污染传感器节点网络，应具有高强度、耐蚀性优良、体积小、数量少的特点，对海水生态环境不造成其他负面影响。考虑到海洋污染的构成，为此设计的海洋污染传感器节点结构，利用CC2430系统芯片，具有成本低、功耗低、受行驶过程中的船舶机动影响小的特点，且可以满足ZigBee为基础的2.4GHzISM波段应用，为此设计的海洋污染传感器节点结构如图1所。设计的海洋传感器节点结构是由能源供应单元、数据采集单元、数据运算单元3部分构成。由于海洋污染传感器距海岸线较远，船舶航线较为紧密，设计的能量供应单元采用太阳能发电电池作为供电来源，为海洋污染传感器节点提供电能，并利用数据运算单元对电池供应进行优化，达到自给自足的设计目的，实现海洋污染传感器节点的持续长久工作。数据采集单元是对海洋数据进行采集，通过采集的数据，根据运算单元进行计算，合理统计船舶状态，判断该节点海域是否存在污染现象。数据采集单元共包括PH值传感器、溶解氧传感器、盐度传感器、水温传传感器，通过传感器获得数据参数，对海洋污染情况进行监测。例如某海域PH值明显下降，或海洋水温快速升高，与正常海洋监测数据不同，这表明该海域有可能产生传播污染。其海洋污染传感器数据采集流程图，如图2所示。运算计算单元利用CC2430系统芯片，依托ADC通道，MCU8051单芯片为控制器，与数据采集单元相连接，采用标准对比法，判断监测海域是否存在污染。标准对比法首先建立一个无污染的正常海域曲线函数，如下式：式中：Qn为外界环境影响系数，包括船舶航行带来的误差，因CC2430系统芯片具有一定的抗干扰能力，但不具有抵消船舶内燃机带来的影响，所以在计算时要给予考虑；n为条件系数；X为代表海水状态，包括该海域海水PH值、溶解氧、盐度、温度等参数；f为传感器有效监测距离。(2)式中：Z为无污染的正常海域曲线函数；γi为该海域适应系数；W0为实时监测时间；qk为实时监测数据，包库海水PH值、溶解氧、盐度、温度等参数，S为传感器具分析位置的有效监测距离。(3)若两公式差值为0，则代表该海域为产生污染，若两公式差值越大，这代表海洋污染越为严重。实现了海洋污染数据采集的优化。
2改善海洋污染监控终端显示方式
改善海洋污染监控终端显示方式是指将所有的传感器节点进行统一显示，在整体上对海域状态进行分析，不同网络传感器节点依托电源处理模块，应用3G通信模块、数据采集器、蓝牙模块、ZigBee信模的方式进行无限传输，其中单个节点，依靠数据采集器进行传输，相邻较近的2个节点依靠蓝牙模块进行传输，相邻同一片区域的依托ZigBee信模进行数据传输，与控制端的信息传输是通过3G通信模块实现的，其海洋污染信息通信流程示意图，如图3所示。将获得的海洋污染数据利用信号修正、模拟转换、数据处理的方式对数据进行发送，控制端利用数据收集机制，将发送的数据利用通信模式，以及外部数据储存器，对海洋污染数据进行手机，最终显示在控制端的计算机上，其海洋污染数据在控制端计算机显示示意图，如图4所示。基于优化海洋污染数据的采集方式，以及改善海洋污染监控终端显示方式，实现了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究。
3实例分析
3.1实验准备与试验过程
利用仿真实验的方式，验证提出的物联网海洋污染监控技术的有效性，仿真试验过程中采用传统海洋污染监控技术方法，作为实验对比对象，进行仿真实验。为保证本次实验的准确性，首先对实验中海洋污染监控所需要的环境、对物联网海洋污染监控所需要的系统以及实验中所需要的海洋污染准确数据进行确定，由于本次实验采用的是仿真实验，所以为了更加接近真实的实验环境，设置实验参数如表1所示。实验过程中，首先根据设定的实验环境、实验系统、实验标准数据，构建仿真实验环境，本次实验选择2种海洋污染监控技术方法，同时对2种方法下海洋污染监控技术的有效率比较的方式进行验证，所以构建一个仿真实验环境即可，同时利用一个仿真实验环境，能够有效地避免实验过程中参数不统一造成的误差。为了验证海洋污染监控技术的有效率，构建一个海洋污染监控技术的有效率指标，用来评价实验海洋污染监控技术的有效率，海洋污染监控技术的有效率指标影响阐述主要包括，是否保证对海洋污染监控的有持续性、是否保证对海洋污染监控的可行性、是否保证对海洋污染监控的准确性。模拟运行过程中，首先确定用实验标准数据构建的仿真实验的海洋污染环境准确度，通过完全准确的海洋污染环境，对2种完全不同的海洋污染监控技术进行有效率验证，验证期得出的在海洋污染监控中物联网海洋污染监控技术的有效率是否大于传统海洋污染监控技术，本次实验模拟了在相同海洋污染环境、同一位置点、相同模拟气候温度，同时不同海洋污染监控技术对海洋污染监控的有效率的各种情况，利用2种海洋污染监控技术，进行获取海洋污染监控技术的有效率测试数据。根据获取海洋污染监控技术的测试数据，与原有建立仿真实验环境的标准海洋污染环境数据进行对比，得出不同的海洋污染监控技术的有效率，并记录在图表中。
3.2结果分析
根据实验的准备与实验过程，得出实验结果对比表，如图5所示。根据实验对比结果表可以得出，在相同的实验环境下，利用提出的物联网海洋污染监控技术，能够安全准确有效的对海洋污染进行监控。经实验数据得出，传统海洋污染监控技术的有效率为82.87%，提出的物联网海洋污染监控技术的有效率为91.67%，提出的物联网海洋污染监控技术较传统海洋污染监控技术，有效率提高8.04%，从而得出提出的物联网海洋污染监控技术，能够准确有效地对海洋污染进行监控。
4结语
提出了物联网技术在海洋污染监控中的应用研究。基于海洋污染数据采集方式的优化，以及改善海洋污染监控终端显示，实现了物联网技术在海洋污染监控中的应用。实验数据表明，提出的物联网技术在海洋污染监控中的应用具有较高的有效性，希望本文的研究能够为海洋污染监测提供理论依据。
作者：李玲 李源 单位：四川邮电职业技术学院 通信工程系
物联网技术在海洋污染监控的应用 来源：网络整理
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