美歐在環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)方面做了哪些探索?

　　近年來(lái)，“物聯(lián)網(wǎng)”備受追捧，去年舉辦的世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)、中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)和前不久在美國(guó)拉斯維加斯舉辦的國(guó)際消費(fèi)類產(chǎn)品電子產(chǎn)品展覽會(huì)，物聯(lián)網(wǎng)都被列為重要議題，一定程度上說(shuō)，未來(lái)的世界將是“物聯(lián)”的世界。

　　1998年，美國(guó)麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出當(dāng)時(shí)被稱作EPC(Electronic Product Code)系統(tǒng)的“物聯(lián)網(wǎng)”概念。2008年，IBM提出了“智慧地球”的概念，將物聯(lián)網(wǎng)提升到了美國(guó)國(guó)家戰(zhàn)略層面，并引發(fā)了世界各國(guó)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的追捧。

　　歐盟已將物聯(lián)網(wǎng)正式確立為歐洲信息通信技術(shù)的戰(zhàn)略性發(fā)展計(jì)劃。2008年，歐洲物聯(lián)網(wǎng)大會(huì)制定了歐洲物聯(lián)網(wǎng)政策路線圖，2009年，歐盟委員會(huì)正式出臺(tái)多項(xiàng)權(quán)威文件，尤其發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動(dòng)計(jì)劃》。

　　環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在環(huán)保領(lǐng)域的延伸，美歐在環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)方面做了哪些探索?

　　CitySense——城市實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)

　　CitySense是由美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)資助，由哈佛大學(xué)和BBN公司聯(lián)合開發(fā)出的可以報(bào)告整個(gè)城市實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目。

　　CitySense通過(guò)在美國(guó)馬薩諸塞州劍橋市的路燈上安裝傳感器，利用路燈的電力供應(yīng)系統(tǒng)作為傳感器運(yùn)行時(shí)的電力能源，解決了電池壽命對(duì)于無(wú)線傳感網(wǎng)運(yùn)行的限制，有利于長(zhǎng)期環(huán)境監(jiān)測(cè)試驗(yàn)。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都將含有一個(gè)內(nèi)置PC機(jī)、一個(gè)無(wú)限局域網(wǎng)界面，利用WiFi無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將監(jiān)測(cè)信息回傳到監(jiān)測(cè)中心，監(jiān)測(cè)信息包括壓力、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、降雨量、降雨強(qiáng)度、CO2、噪聲，之后為用戶提供CitySense網(wǎng)站信息查詢。

　　CitySense通過(guò)把每個(gè)節(jié)點(diǎn)同相鄰的節(jié)點(diǎn)相連形成網(wǎng)狀，從而將分散在城市各處的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)和位于哈佛大學(xué)和BNN的中心服務(wù)器連接。在這一網(wǎng)絡(luò)中利用一個(gè)1英里射程的小無(wú)線電裝置，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以從遠(yuǎn)程服務(wù)器中心下載軟件或上傳傳感器數(shù)據(jù)。另外，根據(jù)微軟公司提供的Virtual Earth和Sensor Map技術(shù)，網(wǎng)站的數(shù)據(jù)資料將覆蓋到地圖上。民眾及學(xué)者便可透過(guò)網(wǎng)站追蹤污染物擴(kuò)散情形，并進(jìn)行長(zhǎng)期的監(jiān)測(cè)，研究空氣污染的解決方案。

　　CitySense收集數(shù)據(jù)的規(guī)模之大前所未有，未來(lái)傳感器的用途將會(huì)呈現(xiàn)多種可能性，從計(jì)算大氣污染物的傳感器到用于測(cè)量噪聲污染的麥克風(fēng)，甚至可以通過(guò)轎車和公交車上的移動(dòng)傳感器收集信息。

　　美國(guó)MARVIN——富營(yíng)養(yǎng)化監(jiān)測(cè)和響應(yīng)平臺(tái)

　　美國(guó)佛羅里達(dá)海洋研究組織建設(shè)了一個(gè)簡(jiǎn)稱為MARVIN的傳感平臺(tái)。MARVIN傳感的目標(biāo)主要是根據(jù)有害藻類富營(yíng)養(yǎng)化相關(guān)水質(zhì)變化提供即時(shí)的水質(zhì)信息，其水質(zhì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括pH值、溶氧量、水溫、導(dǎo)電度、葉綠素濃度、濁度、硝酸鹽及磷酸鹽、水位、水流速與方向、水中光合輻射光能以及全光等項(xiàng)目。這些傳感器同時(shí)安裝在一個(gè)浮舟之中，并搭載了一個(gè)氣象塔，負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)包括風(fēng)速與風(fēng)向、氣溫、相對(duì)濕度、氣壓及降雨量等項(xiàng)目。

　　MARVIN的信息傳輸方式是利用傳感器收集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息后，通過(guò)天線傳送訊號(hào)至衛(wèi)星及手機(jī)等界面，提供遠(yuǎn)程信息的獲取。MARVIN平臺(tái)通常每小時(shí)取樣兩次，然后每小時(shí)或每三小時(shí)通過(guò)衛(wèi)星將數(shù)據(jù)回傳。

　　MARVIN平臺(tái)需要每?jī)芍苓M(jìn)行一次人工維護(hù)，維護(hù)人員會(huì)采用傳統(tǒng)的采樣和分析方法收集數(shù)據(jù)，用于校正在后處理過(guò)程中的MARVIN平臺(tái)數(shù)據(jù)。除了FMRI實(shí)驗(yàn)室研究人員外，MARVIN數(shù)據(jù)還可以幫助建模人員觀察水流循環(huán)和克盧薩哈奇河生物系統(tǒng)、幫助船長(zhǎng)及應(yīng)急管理人員及時(shí)了解實(shí)時(shí)水質(zhì)情況、幫助游人預(yù)測(cè)赤潮是否會(huì)出現(xiàn)、幫助搜救隊(duì)了解水流能見度、幫助學(xué)生學(xué)習(xí)生物圈的有關(guān)知識(shí)等。

　　Rewards for Recycling——垃圾回收獎(jiǎng)勵(lì)系統(tǒng)

　　美國(guó)密歇根南部垃圾處理和收集公司Richfield Management發(fā)起了一個(gè)新項(xiàng)目Rewards for Recycling。項(xiàng)目利用RFID技術(shù)(射頻技術(shù))向垃圾再循環(huán)處理的居民提供當(dāng)?shù)仫埖昊蛄闶鄣甑恼劭郏瑢?shí)現(xiàn)激勵(lì)目的。

　　這套系統(tǒng)將標(biāo)簽封裝在堅(jiān)固、粘附性強(qiáng)的外殼里。標(biāo)簽粘貼在垃圾回收箱的正面和背面。垃圾箱的兩張RFID標(biāo)簽含同一個(gè)唯一ID碼。當(dāng)垃圾收集卡車沿著收集路線前進(jìn)時(shí)，安裝在車輛內(nèi)部的一臺(tái)閱讀器讀取每個(gè)垃圾箱標(biāo)簽的ID碼。閱讀器與駕駛室內(nèi)一臺(tái)觸摸屏計(jì)算機(jī)相連，計(jì)算機(jī)內(nèi)含一臺(tái)GPS接收器。Universal Tracking Systems設(shè)計(jì)、實(shí)施這套系統(tǒng)，并開發(fā)相關(guān)軟件收集閱讀器標(biāo)簽數(shù)據(jù)及每次標(biāo)簽讀取和卡車的GPS坐標(biāo)。軟件利用這些數(shù)據(jù)可以升級(jí)一個(gè)中央數(shù)據(jù)庫(kù)里各個(gè)家庭的垃圾回收記錄。

　　項(xiàng)目發(fā)起半年以來(lái)，密歇根州Genesee和Oakland郡的6個(gè)城鎮(zhèn)，共計(jì)8萬(wàn)個(gè)家庭已加入這場(chǎng)活動(dòng)，在有些地區(qū)如Davidson鎮(zhèn)，垃圾回收率從18%上升到50%。

　　法國(guó)Sensaris——穿戴式無(wú)線傳感器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　法國(guó)Sensaris公司研發(fā)出一種穿戴式無(wú)線傳感器，可配戴在手腕上。這一傳感器結(jié)合全球定位系統(tǒng)(GPS)，并在其中裝置藍(lán)牙傳輸設(shè)備，由裝有藍(lán)牙的手機(jī)接收傳感器的監(jiān)測(cè)信息，然后再借助手機(jī)上網(wǎng)功能，將信息上傳至當(dāng)?shù)氐闹醒敕?wù)器。因此，無(wú)論是行人，還是騎自行車者，都可使用這套設(shè)備，這一設(shè)備可以讓公眾監(jiān)測(cè)并匯報(bào)噪聲和空氣質(zhì)量信息，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)即時(shí)將最新資訊分享給各使用者。

　　目前此傳感器提供了噪聲和臭氧的監(jiān)測(cè)功能，已大規(guī)模地部署在巴黎地區(qū)，以建構(gòu)即時(shí)的污染地區(qū)地圖。未來(lái)Sensaris計(jì)劃增加其他空氣污染物的監(jiān)測(cè)，包括一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物。

　　西班牙OSIRIS——空氣質(zhì)量傳感網(wǎng)

　　OSIRIS是歐盟GMES (Global Monitoring for Environment and Security)下的一個(gè)綜合型計(jì)劃，是歐洲對(duì)環(huán)境進(jìn)行有效管理的一套綜合信息基礎(chǔ)架構(gòu)，主要目標(biāo)是研發(fā)和測(cè)試環(huán)境監(jiān)控及防災(zāi)處理，通過(guò)部署完善的感測(cè)網(wǎng)，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地監(jiān)測(cè)的感測(cè)系統(tǒng)，達(dá)到監(jiān)測(cè)與防災(zāi)的效果。OSIRIS涵蓋現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、資料整合和信息管理、服務(wù)三階段流程。OSRIS針對(duì)空氣質(zhì)量及污染、地下水污染、森林火災(zāi)和工業(yè)建筑火災(zāi)4種情境進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。

　　以空氣質(zhì)量傳感網(wǎng)為例，可分為空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)和空氣污染監(jiān)測(cè)兩種情境。這一模擬示范區(qū)為西班牙Valladolid市，空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)通過(guò)9個(gè)固定式空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站(安置于大樓頂端)監(jiān)測(cè)CO、CO2、NO、NO2、O3以及氣象因子，通過(guò)安置于公交車頂端的傳感器移動(dòng)監(jiān)測(cè)NO、NO2等濃度和噪聲污染。在適當(dāng)時(shí)間將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以無(wú)線技術(shù)傳輸至監(jiān)控中心，并與附近固定式氣象站信息結(jié)合，進(jìn)行后續(xù)污染物擴(kuò)散模擬預(yù)測(cè)分析，并且將資料集成后以圖形的方式呈現(xiàn)在地圖上，作為決策單位的預(yù)警系統(tǒng)。

　　空氣污染情境則是在Valladolid近郊進(jìn)行模擬，當(dāng)運(yùn)載有毒化學(xué)品的列車發(fā)生翻覆事故，造成有毒物質(zhì)擴(kuò)散。一旦接到報(bào)警，OSRIS會(huì)派出帶有傳感器的微型無(wú)人空中飛行器前往事發(fā)地點(diǎn)上空進(jìn)行大氣污染物采樣，無(wú)人空中飛行器將通過(guò)地面控制站和OSRIS系統(tǒng)與監(jiān)控中心溝通并傳送信息，同時(shí)收集即時(shí)影像及氣象信息供擴(kuò)散模擬組進(jìn)行分析，生成產(chǎn)生有毒氣體擴(kuò)散的時(shí)空模擬圖，以便監(jiān)控中心評(píng)估災(zāi)情程度以及需疏散的地區(qū)。