1998年，美國麻省理工學(xué)院創(chuàng)造性地提出當(dāng)時被稱作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)提升到了美國國家戰(zhàn)略層面，并引發(fā)了世界各國對物聯(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)展計劃。2008年，歐洲物聯(lián)網(wǎng)大會制定了歐洲物聯(lián)網(wǎng)政策路線圖，2009年，歐盟委員會正式出臺多項(xiàng)權(quán)威文件，尤其發(fā)布了《歐盟物聯(lián)網(wǎng)行動計劃》。

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)時監(jiān)測無線傳感網(wǎng)絡(luò)

CitySense是由美國國家自然科學(xué)基金會資助，由哈佛大學(xué)和BBN公司聯(lián)合開發(fā)出的可以報告整個城市實(shí)時監(jiān)測數(shù)據(jù)的無線傳感網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目。

CitySense通過在美國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)行時的電力能源，解決了電池壽命對于無線傳感網(wǎng)運(yùn)行的限制，有利于長期環(huán)境監(jiān)測試驗(yàn)。每個節(jié)點(diǎn)都將含有一個內(nèi)置PC機(jī)、一個無限局域網(wǎng)界面，利用WiFi無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將監(jiān)測信息回傳到監(jiān)測中心，監(jiān)測信息包括壓力、溫度、相對濕度、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通過把每個節(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1英里射程的小無線電裝置，任何一個節(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)者便可透過網(wǎng)站追蹤污染物擴(kuò)散情形，并進(jìn)行長期的監(jiān)測，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，未來傳感器的用途將會呈現(xiàn)多種可能性，從計算大氣污染物的傳感器到用于測量噪聲污染的麥克風(fēng)，甚至可以通過轎車和公交車上的移動傳感器收集信息。

美國MARVIN——富營養(yǎng)化監(jiān)測和響應(yīng)平臺

美國佛羅里達(dá)海洋研究組織建設(shè)了一個簡稱為MARVIN的傳感平臺。MARVIN傳感的目標(biāo)主要是根據(jù)有害藻類富營養(yǎng)化相關(guān)水質(zhì)變化提供即時的水質(zhì)信息，其水質(zhì)監(jiān)測項(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。這些傳感器同時安裝在一個浮舟之中，并搭載了一個氣象塔，負(fù)責(zé)監(jiān)測包括風(fēng)速與風(fēng)向、氣溫、相對濕度、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)測數(shù)據(jù)信息后，通過天線傳送訊號至衛(wèi)星及手機(jī)等界面，提供遠(yuǎn)程信息的獲取。MARVIN平臺通常每小時取樣兩次，然后每小時或每三小時通過衛(wèi)星將數(shù)據(jù)回傳。

MARVIN平臺需要每兩周進(jìn)行一次人工維護(hù)，維護(hù)人員會采用傳統(tǒng)的采樣和分析方法收集數(shù)據(jù)，用于校正在后處理過程中的MARVIN平臺數(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)、幫助船長及應(yīng)急管理人員及時了解實(shí)時水質(zhì)情況、幫助游人預(yù)測赤潮是否會出現(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)知識等。

Rewards for Recycling——垃圾回收獎勵系統(tǒng)

美國密歇根南部垃圾處理和收集公司Richfield Management發(fā)起了一個新項(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)激勵目的。

這套系統(tǒng)將標(biāo)簽封裝在堅固、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)簽含同一個唯一ID碼。當(dāng)垃圾收集卡車沿著收集路線前進(jìn)時，安裝在車輛內(nèi)部的一臺閱讀器讀取每個垃圾箱標(biāo)簽的ID碼。閱讀器與駕駛室內(nèi)一臺觸摸屏計算機(jī)相連，計算機(jī)內(nèi)含一臺GPS接收器。Universal Tracking Systems設(shè)計、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)可以升級一個中央數(shù)據(jù)庫里各個家庭的垃圾回收記錄。

項(xiàng)目發(fā)起半年以來，密歇根州Genesee和Oakland郡的6個城鎮(zhèn)，共計8萬個家庭已加入這場活動，在有些地區(qū)如Davidson鎮(zhèn)，垃圾回收率從18%上升到50%。

法國Sensaris——穿戴式無線傳感器監(jiān)測系統(tǒng)

法國Sensaris公司研發(fā)出一種穿戴式無線傳感器，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)測并匯報噪聲和空氣質(zhì)量信息，通過互聯(lián)網(wǎng)即時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)測功能，已大規(guī)模地部署在巴黎地區(qū)，以建構(gòu)即時的污染地區(qū)地圖。未來Sensaris計劃增加其他空氣污染物的監(jiān)測，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）下的一個綜合型計劃，是歐洲對環(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)和測試環(huán)境監(jiān)控及防災(zāi)處理，通過部署完善的感測網(wǎng)，運(yùn)用現(xiàn)場實(shí)地監(jiān)測的感測系統(tǒng)，達(dá)到監(jiān)測與防災(zāi)的效果。OSIRIS涵蓋現(xiàn)場監(jiān)測系統(tǒng)、資料整合和信息管理、服務(wù)三階段流程。OSRIS針對空氣質(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)測和空氣污染監(jiān)測兩種情境。這一模擬示范區(qū)為西班牙Valladolid市，空氣質(zhì)量監(jiān)測通過9個固定式空氣質(zhì)量監(jiān)測站（安置于大樓頂端）監(jiān)測CO、CO2、NO、NO2、O3以及氣象因子，通過安置于公交車頂端的傳感器移動監(jiān)測NO、NO2等濃度和噪聲污染。在適當(dāng)時間將監(jiān)測數(shù)據(jù)以無線技術(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。一旦接到報警，OSRIS會派出帶有傳感器的微型無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，無人空中飛行器將通過地面控制站和OSRIS系統(tǒng)與監(jiān)控中心溝通并傳送信息，同時收集即時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)散的時空模擬圖，以便監(jiān)控中心評估災(zāi)情程度以及需疏散的地區(qū)。

本文案例由環(huán)境保護(hù)部信息中心劉立媛供稿

 

美歐怎樣引領(lǐng)環(huán)保物聯(lián)網(wǎng)潮流