淺談水環(huán)境監(jiān)測信息化發(fā)展的新技術

摘要：隨著人們環(huán)保意識的提升和國際呼聲的增強，國家的注意力開始更多地集中在環(huán)境保護問題上，各界對水生態(tài)的重視程度也水漲船高。在這種背景下，水環(huán)境監(jiān)測工作面臨更多的挑戰(zhàn)。本文首先介紹了水環(huán)境監(jiān)測技術的現(xiàn)狀，然后探討了水環(huán)境監(jiān)測信息化發(fā)展中幾種主流的新技術及其應用。

關鍵詞：水環(huán)境監(jiān)測;信息化;新技術

1.引言

生態(tài)文明建設是關于“十四五規(guī)劃”和發(fā)展的千年大計，將可持續(xù)發(fā)展上升到綠色發(fā)展的高度。水環(huán)境監(jiān)測工作比較繁瑣，而針對水環(huán)境監(jiān)測技術的選取，將直接關系到水環(huán)境監(jiān)測的準確性和效率提升。在這方面，值得研究信息化技術和智能手段在水環(huán)境監(jiān)測中的應用。在當下5G科技迅猛發(fā)展的階段，新的科技手段有迅速發(fā)展的趨勢和空間[1]。它們得到了更廣泛的應用，并配備了先進的操作系統(tǒng)。

2.水環(huán)境監(jiān)測技術現(xiàn)狀

（1）常規(guī)監(jiān)測技術

在我國水環(huán)境監(jiān)測工作中，常規(guī)監(jiān)測技術在很長一段時間里發(fā)揮著舉足輕重的作用，這是最為基礎并有明確國家標準和規(guī)范的的方法。通過現(xiàn)場采樣和實驗室檢測，對影響水環(huán)境質(zhì)量的代表性指標（物理、化學、生物等）進行定性和定量的分析。在一定程度上有利于對水質(zhì)和污染狀況進行有針對性的監(jiān)測和管理，可普遍應用于河流、湖泊或者水功能區(qū)。對于一般情況的水環(huán)境監(jiān)測，傳統(tǒng)監(jiān)測技術在早期可以滿足各項指標的分析要求和基礎模型的建立。

目前，在我國水環(huán)境監(jiān)測中，常規(guī)監(jiān)測技術可以保證監(jiān)測過程的規(guī)范化和全面性，整個過程清晰可控。但是，隨著科技的發(fā)展，這種技術逐漸不能滿足實時動態(tài)監(jiān)測的需求，受布點范圍和化驗周期的影響表現(xiàn)出時效性較差的缺點。

（2）自動監(jiān)測技術

早在上個世紀，許多西方國家就已經(jīng)開始對水環(huán)境問題予以重視，并對水環(huán)境進行精細化的監(jiān)測。其中，以美國為代表的一些西方國家率先使用自動監(jiān)測技術，并對其流域內(nèi)的河流和湖泊等地表水的水文質(zhì)量進行同步和持續(xù)的監(jiān)測。

隨著我們國家經(jīng)濟的不斷增長，許多學者越來越關注環(huán)境問題。從20世紀80年代開始，我國開始試用水質(zhì)自動監(jiān)測技術。但我國境內(nèi)的水環(huán)境比較復雜，并且水量大，對監(jiān)測儀器有更高的要求，然而由于專業(yè)技術人員匱乏，合成能力有限，阻礙了新技術應用的推廣和有效增值。目前，部分地區(qū)已初步建成自動監(jiān)測網(wǎng)格，但使用中存在一定的局限性。某些地區(qū)進行的自動監(jiān)測試點項目，在河道和管網(wǎng)中設置自動監(jiān)測設備，對比傳統(tǒng)監(jiān)測實驗結果，已驗證自動監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)更為準確、分析更加高效，為水環(huán)境監(jiān)測提供技術保障。

（3）應急監(jiān)測技術

便攜式移動監(jiān)測設備是具有一定的便利性，可快速獲得多種參數(shù)，該技術在水環(huán)境監(jiān)測中的應用有利于我國對突發(fā)性水污染監(jiān)測的需要。這一技術在使用過程中，要求操作人員技術規(guī)范，對設備使用熟練。其監(jiān)測結果比較準確但有一定的參數(shù)限制，在使用便攜式設備時，環(huán)境與操作對監(jiān)測數(shù)據(jù)影響波動較大，影響監(jiān)測精度和可靠性。特別是在突發(fā)性水污染的情況，穩(wěn)定性較差，這就需要保證監(jiān)測次數(shù)和頻率以及試劑儲備充足。

水環(huán)境應急監(jiān)測車主要由車體與傳輸系統(tǒng)等組成，具有較高的可操作空間[2]。為方便快速有效的數(shù)據(jù)整合流程，應保障監(jiān)測車傳輸信號的穩(wěn)定，及時進行數(shù)據(jù)收集和傳輸，以便有關部門就現(xiàn)場情況進行積極有效的溝通。通過合理使用應急水質(zhì)監(jiān)測車，可以根據(jù)不同的要求，搭載便攜式測量儀器，以滿足水質(zhì)分析的要求。應急監(jiān)測車的優(yōu)點是可迅速開到現(xiàn)場、監(jiān)測指標全面，應用效果好。然而，應急監(jiān)控車輛的前期投資較大，帶來了一定的經(jīng)濟成本。

3.水環(huán)境監(jiān)測信息化的新技術

當今，信息化建設不斷推進，可以通過水下傳感器和物聯(lián)網(wǎng)等計算機技術獲取水文信息。在地表水、地下水監(jiān)測進程中，信息化技術水平不斷提高和發(fā)展。

（1） 3S 技術

3S技術是遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）的統(tǒng)稱。在進行水環(huán)境監(jiān)測的過程中，將空間技術、衛(wèi)星定位、信息和通信技術進行有效的組合[3]。3S技術是集空間信息、管理、應用于一體的多學科有機集成技術，是現(xiàn)代信息技術的有效應用，它在實施水環(huán)境監(jiān)測方面發(fā)揮著重要作用，其應用不限于河流、湖泊，也為海洋監(jiān)測提供了便利。這種技術一旦得到應用，就可在水文應急工作中進行更為有效的河道地形測量、控制網(wǎng)和點位測量、導航定位、管網(wǎng)與洪水的建模和分析，實時為管理部門提供現(xiàn)場資料，加快應急指導與更加科學的決策。3S技術的有效使用大大提高了水環(huán)境監(jiān)測的效率，并將信息機化和智能化結合起來。雖然3S技術可通過識別水體光譜特征來分析水體的水質(zhì)，但其準確度還受多種因素干擾，并且3S技術的局限性在于在實踐中沒有得到充分的應用，今后需要加大研究力度，拓展其發(fā)展空間。3S水環(huán)境監(jiān)測技術的科學合理應用，加上信息技術與水環(huán)境治理領域的結合，將在一定程度上促進水環(huán)境治理技術的可持續(xù)發(fā)展。

（2）物聯(lián)網(wǎng)技術

物聯(lián)網(wǎng)技術作為一種現(xiàn)代技術應用到水環(huán)境監(jiān)測中，能夠滿足水環(huán)境監(jiān)測更新與迭代的需求，這種技術通過RFID與跟蹤技術的協(xié)調(diào)，在控制點位安裝多參數(shù)傳感器，不僅可以滿足不同應用領域的需求，而且監(jiān)測效果較佳，可精準識別并且快速傳遞數(shù)據(jù)。智能水務管理項目系列是IBM開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)技術應用的一個典型案例，特別是智能江港項目（美國紐約市）在互聯(lián)網(wǎng)上應用多層面的探測技術對象，確保多個參數(shù)的數(shù)據(jù)實時收集與整合，充分掌握氣象和河流斷面以及水質(zhì)等環(huán)境要素的信息。從環(huán)境監(jiān)測、河流實時動態(tài)以及人類活動對河流生態(tài)系統(tǒng)的影響等方面，加強物聯(lián)網(wǎng)技術的應用，以支持水生生態(tài)系統(tǒng)的正常運作[4]，了解湖泊的具體情況，在線收集和分析有關水質(zhì)、水位和水溫等信息。物聯(lián)網(wǎng)技術通過嵌入GPRS網(wǎng)卡來保證網(wǎng)絡傳輸，使水環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的在線采集和實時傳輸?shù)玫綇V泛應用，全面提高了水環(huán)境監(jiān)測的及時性，節(jié)約了人力和時間。利用這一技術結合所獲得的數(shù)據(jù)，可以有效地分析水環(huán)境的現(xiàn)狀，并根據(jù)存在的問題制定解決方案。可以建立人機互動、在線數(shù)據(jù)傳輸和快速有效反饋的模式，有助于提高監(jiān)測技術的智能化和人性化。

（3）其他技術

隨著我國對水環(huán)境的重視，許多新技術得以涌現(xiàn)并推廣，如生物傳感器的應用。生物芯片技術在微生物控制方面能更好的分析水質(zhì)污染狀況，從而促進環(huán)境監(jiān)測效率。水環(huán)境監(jiān)測領域的信息技術正在朝著綜合處理水質(zhì)、水量的“點、線、面”多元化方向發(fā)展，水環(huán)境監(jiān)測就可以與互聯(lián)網(wǎng)+相結合。由于信息技術不斷創(chuàng)新，憑借著相對先進的系統(tǒng)功能，水環(huán)境監(jiān)測可以在現(xiàn)有基礎上發(fā)展為信息化管理平臺，并使水資源管理工作得到更好的發(fā)展。

4.提高水環(huán)境監(jiān)測信息化建設的措施

（1）加大資金、政策投入

水環(huán)境監(jiān)測是一項與人民群眾利益密切相關的公益事業(yè)。充分的資金投入和政策支持對于應用信息技術、提高水環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量至關重要。因此，各級政府和水務部門必須意識到加快水環(huán)境監(jiān)測技術信息化的重要性，在地方一級加強生態(tài)、環(huán)境基礎設施建設，積極完善水資源管理和信息化平臺的開發(fā)，積極參與賦能技術信息化迭代，進一步促進水環(huán)境監(jiān)測信息化的優(yōu)化與發(fā)展。

（2）加強管理，保障運行

在水環(huán)境監(jiān)測工作中，信息化技術的應用和發(fā)展，可以為我國水環(huán)境的生態(tài)和保護事業(yè)不斷做出貢獻。不論是生產(chǎn)、生活還是農(nóng)業(yè)用水，加強水環(huán)境信息化的運行管理和技術改造工作，把環(huán)境保護放在重要位置[5]，可為人們提供安全可靠的水資源。有關部門要增強意識，進一步完善和發(fā)展信息化管理機制，并促使其逐步實現(xiàn)有序運行。

（3）構建專業(yè)的信息化人才隊伍

在水環(huán)境檢測工作中，專業(yè)技術人才起著重要作用。信息技術的不斷優(yōu)化和完善，使相應的工作更加科學、智能化。因此，要進一步提高水環(huán)境監(jiān)測信息化應用的效率，就必須培養(yǎng)高素質(zhì)、專業(yè)化的人才。在不斷引進新技術與發(fā)達國家經(jīng)驗的情況下，開展知識轉(zhuǎn)化和相關培訓，不斷突破水環(huán)境監(jiān)測信息化技術創(chuàng)新，并且在水環(huán)境研究和技術開發(fā)領域加大對人才的培養(yǎng)。

5.結論

綜上所述，水環(huán)境監(jiān)測對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行起著不可替代的重要作用，城市與工業(yè)污水處理的管控也成為城市基礎設施建設的重點。因此，水環(huán)境監(jiān)測信息化的發(fā)展必須在現(xiàn)有模式基礎上，利用新技術不斷提高其監(jiān)測效率，不斷為社會提供優(yōu)質(zhì)服務，改善環(huán)境。

參考文獻：

[1] 舒麗紅. 淺談環(huán)境監(jiān)測信息化新技術的應用 --以水環(huán)境監(jiān)測為例[J]. 江西化工， 2019（5）.

[2] 朱虹. 論水環(huán)境監(jiān)測信息化新技術的應用[J]. 工程技術（文摘版）：00252-00252.

[3] 牛軍捷. 信息技術在水環(huán)境監(jiān)測中的實踐應用[J]. 信息記錄材料， 2020， v.21（11）：96-97.

[4] 吳江濤. 淺談新技術在水環(huán)境監(jiān)測中的應用[J]. 能源與節(jié)能， 2016， 134（11）：110-111.

[5] 李學威. 基于物聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)研究——以新鄉(xiāng)市廢水與廢氣監(jiān)測為例[D]. 河南師范大學.

作者簡介：李琳，出生年月：1988.07-，女，漢，山東省、平陰縣人，水工環(huán) 工程師，碩士研究生，黑龍江省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，研究方向：水文地質(zhì)，環(huán)境工程

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