Page 187 - 环境监测技术应用及质量控制

» 第五章 水环境监测问题研究

云计算技术进行数据处理。
随着传感器、无线通信以及互联网等的发展，近年来国内外物联网技术应用拓展
到环境监测、生物医疗、智能基础设施等领域。物联网将计算机视觉技术和人工智能
技术相结合，能准确、有效地识别旅游景点的异常情况图像，还能为制造业企业建立

智能决策支持系统，使制造业企业的决策更加有效和科学。环境监测物联网通过多种
技术手段，建立了高密度、智能化的远程实时监测系统，将物联网传感器用于监测地
下水盐渍化，可优化智慧城市环境中的水资源管理。物联网除了提供对各种生态要素
的高密度、智能化的远程实时监测外，还可以实现对监测系统状态的智能诊断和高效

维护以及海量监测数据的自动控制、入库和在线处理。
2.信息感知技术
（1）概述
感知层是物联网识别物体、采集信息的来源，其主要功能是识别物体、采集信

息。物联网通过传感器感知水环境信息，传感器是一种能把特定的被测信号按一定规
律转换成某种可用信号的装置。它通过为物联网体系提供所必需的原始数据，实现信
息的传输、处理、记录、显示和控制。

（2）光学感知技术
光损耗波传感器具有耐腐蚀、结构智能、抗电磁干扰、成本低等优点，已被证明
适用于对水中多种参数的在线检测和监测。然而，这些传感器面临着灵敏度和选择性
差、检测限高等挑战。针对这些问题总结了提高这些传感器选择性、灵敏度、检测限
和响应速度的有效方法。

（3）电化学感知技术
设计了新型的化学传感器，以介孔二氧化硅纳米球为支架材料，在其表面镶嵌
1，10 菲罗啉（pHEN），能够快速、简便地检测 Fe（II）离子在不同类型水样中的

腐蚀水平。此外，利用酸性硫氰酸铵对传感器进行循环再生，重新形成无金属传感器
后，还可以在检测系统中高效重复使用。通过合并纳米材料和碳纳米管传感器设计
了集成电化学传感系统，提供同步监测的 pH 值、游离氯、温度、乙酰氨基酚和重金
属，并利用这些指标监测水质参数的范围。

但是，传统的传感系统监测参数单一，缺乏现场监测能力，而电化学传感器涉
及水质参数的转换，将化学信号转化为电信号，可有效解决这一问题。与电化学传感
器相比，光学传感器不需要与被检测物质发生化学反应，不存在电极表面钝化、中毒
以及电极膜污染的问题，重复性与稳定性良好，但灵敏度和选择性较电化学感知能力

差。目前的研究重点在于设计低成本、易于使用和高度敏感的传感器阵列，可以连续
监测主要水质参数，如 pH 值、游离氯、温度、新出现的药物污染物以及重金属。基

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