概述
随着现代社会经济的高速发展，人类面临的环境形势也日益严峻。大气污染、水污染、噪声污染、电磁辐射污染、森林植被破坏以及土壤沙化等问题日趋严重，威胁着居民的健康、破坏着城市生态环境，严重制约着生态平衡及社会的可持续发展。调查发现，目前我国环境保护领域的信息化程度仍偏低，远不能适应我国环境保护工作发展的需要，同时各个地方环保系统业务不沟通造成数据不共享、服务不开放，造成基础设施的重复建设，总体投资巨大。因此促进环境保护向自动化、智能化、网络化方向发展将是未来环境保护工作的重点，环保信息化势在必行。
近年来，物联网的发展受到广泛关注。物联网(InternetofThings，IOT)概念最早于1999年由美国麻省理工学院提出，目前业界并没有明确统一的定义。早期的物联网是指依托射频识别(RFID)技术的物流网络，随着技术和应用的发展，物联网的内涵已经发生了较大变化。现阶段，物联网是指在物理世界的实体中部署具有一定感知能力、计算能力和执行能力的各种信息传感设备，通过网络设施实现信息传输、协同和处理，从而实现广域或大范围的人与物、物与物之间信息交换需求的互联。物联网依托传感器、传感器网络技术、射频识别技术、通信网与互联网技术、智能运算技术等，实现全面感知、可靠传递、智能处理。物联网的应用领域相当广泛，包括公共安全、环境保护、智能家居、工业自动化控制、健康监控、精细农业、智能交通、智能物流等。经过过去几年的技术和市场的培育，物联网的发展即将进入高速发展期，将为各行各业的发展带来巨大的发展机遇。环境保护是物联网技术应用最早也是最为成熟的领域,将物联网应用于环境保护领域可以有效整合通信基础设施资源和环保基础设施资源，使通信基础设施资源服务于环保行业业务系统运营，提高环保行业业务系统信息化水平，提高环保行业业务系统基础设施的利用率。可以说物联网应用于环境保护领域是信息通信技术发展到一定阶段的必然结果，也是环保领域信息化的必然趋势。
1 面向环境保护的物联网发展概况
1.1 面向环境保护的物联网网络结构及技术发展
现状
面向环境保护的物联网结构如图1所示。应用于环境保护的物联网主要由感知层、网络层、应用层三大部分组成。其中感知层通过传感器、智能卡、RFID电子标签、识别码、摄像头等感知设备实现物体识别和环境指标、事故应急等信息的捕获、采集，以达到智能感知的目的；网络层利用无线网、移动网、固网、互联网、广电网等传输网络实现感知层采集信息的传输；应用层，主要包括面向环境保护的特定应用服务以及实现网络层和应用服务间接口和能力调用功能的中间件，完成信息的分析处理和决策，实现特定环境监测的智能化应用和服务任务，以实现环境监测信息的识别、感知、分析和预测，发挥智能作用。
图1 面向环境保护的物联网网络结构图
面向环境保护的物联网作为物联网在环境保护这一特定领域的应用，其技术发展与传统的物联网既有共同之处也有其特殊之处。按照上述面向环境保护物联网的三层网络结构，其技术发展也可从感知、传输、处理三个环节进行阐述。
1) 感知环节：利用传感器、多跳自组织传感器网络以及其他传统信息采集装置，协作地感知、采集所覆盖区域中的环境监测信息。主要包括数据采集、处理技术以及传感器的部署、自组织组网和协同等技术，以传感器等采集感知技术、RFID识别技术以及无线传感器网络技术为代表。
2) 传输环节：通过不同的接入方式将感知环节的传感器、传感器网络和其他信息采集装置获取的数据接入到基础架构统一的传输网络中。由于涉及到的感知端装置各异且数量巨大，因此需要利用异构的网络接入技术和基础核心网络技术，包括基础NGN核心网和FTTH、3G、WiFi、蓝牙、Zigbee、UWB等接入技术。
3) 处理环节：此环节面对众多的数据来源和庞大的数据量，一方面需要具有极强的数据处理能力和分发能力；另一方面需要结合特定流程和规则进行数据分析和利用。因此，将会利用数据的计算处理分析和信息分发平台技术，其中以云计算和P2P技术为代表。
1.2 面向环境保护的物联网应用及产业化现状
全球面向环境保护的物联网发展还处于初级阶段，但已具备较好的基础。国内外已经有了众多面向环境保护的物联网应用案例，在污染防治、生态保护等领域发挥着巨大作用，如美国部署的用于实时监测城市环境污染数据的“CitySense”监测系统和用于监测大鸭岛海鸟栖息情况的生态监测系统、澳大利亚用于监测蟾蜍分布情况的生态监测系统、我国在无锡部署的太湖水环境监测示范工程等。随着国内外物联网在环境保护领域的大量应用，其各项技术也逐步趋向成熟，同时大量技术的成熟和产品的应用也为面向环境保护的物联网产业的发展奠定了良好的基础。
从总体上看，国外发达国家如欧美日韩等国面向环境保护物联网的发展代表了国际先进水平，其产业链已经初步形成，产业链各环节的分工较为清晰，以全球领先的跨国企业为核心，带动其产业链能力的总体提升，各产业环节初步形成了产业的相关能力。另外，由于全球运营商寻求新的增长驱动，将物联网作为新的发展契机，同时新兴的服务商也积极推动物联网的产业发展，因此环境与安全监测物联网作为整个物联网产业的重要部分，其产业链的发展也得到了强有力的推进。
总体而言，我国面向环境保护的物联网产业环境建设正处于起步阶段。产业链面临着企业分散、规模小、技术能力薄弱等不利因素，全国知名研究机构和物联网行业内的产、学、研机构正在积极推进面向环境保护的物联网产业环境的发展。在面向环境保护的物联网产业链的各环节中，终端侧及应用侧技术环节较为薄弱，技术标准紧跟国际步伐并有一定的影响力，国内通信模块厂商发展较为成熟，中间件、软硬件集成、应用开发划分尚不清晰。现有国内面向环境保护的物联网产业链各环节合作模式比较单一，主要集中于产业联盟，运营商是产业链的主导力量，扮演集成商和服务商角色，通过产品和服务购买的形式向产业链下游渗透。
