近日(ri)，“陸家嘴(zui)起訴蘇鋼集團索賠100億”的消(xiao)息引起社(she)會廣泛關注。
簡(jian)單來說，就是陸(lu)家嘴于(yu)2016年花85.25億元買了蘇鋼(gang)集團17塊地，然后熱(re)火朝天地進行了幾年開發工作。
結果房子都蓋出來了，卻發現其中大部分(fen)都存在(zai)嚴重污染風(feng)險，與此(ci)前蘇(su)鋼集(ji)團(tuan)掛牌出讓時披(pi)露污染的信息不(bu)符，根本無法用于住宅、商辦等——這(zhe)很(hen)有(you)可能導致投資百億(yi)的綜(zong)合體項目淪(lun)為一座(zuo)空城，所以陸家嘴直接就把(ba)蘇(su)鋼集(ji)團(tuan)告(gao)了，索賠約(yue)100億(yi)！
圖1，陸家嘴金融(rong)貿易區(qu)開發股份有限公司公告
在此之前(qian)，日本政(zheng)府無視國內(nei)外(wai)反對呼聲，于8月24日啟動(dong)福島核污染水排海的舉動(dong)，則是引(yin)發了世界范圍內(nei)大規模(mo)的反對和譴責。
隨著工(gong)業生產和(he)日常生活中排(pai)放的廢(fei)氣、廢(fei)水和(he)廢(fei)物越(yue)(yue)來越(yue)(yue)多，以這些熱點(dian)事件為(wei)引，環境污染(ran)問題越(yue)(yue)發(fa)成為(wei)國家和(he)社會(hui)關注的焦點(dian)。
然而，傳統的環境保護和污染治理在預防性、及時性以及精準性等方面有所欠缺，與之相比，新興的智慧環保依托AIoT技術，通過對監測地區的環境信息進行感知、分析、整合，使決策者能夠更好地做出契合環境發展需要的決策，進而實現環境保護的精細化管理。
根據北京研精畢智信息咨詢有限公司統計，當前全球智慧環保行業市場規模逐年上升，截至2021年底，全球市場規模已達到1250億美元，2022年市場規模則進一步增加至1310億美元。可以預知，前景廣闊的智慧環保市場將為物聯網產業鏈上下游，尤其是提供監測/檢測類設備的企業帶來可觀的增長空間。
智能監測/檢測領域前景可期
與智能物聯從1.0到(dao)2.0的演進方向一(yi)致，一(yi)套完整(zheng)的智慧環保(bao)解決方案架構基本也(ye)可分為感知層(ceng)(ceng)(ceng)、傳輸(shu)層(ceng)(ceng)(ceng)、平(ping)臺層(ceng)(ceng)(ceng)和(he)應用層(ceng)(ceng)(ceng)，并且各個層(ceng)(ceng)(ceng)級之間出現(xian)了“通感智值一(yi)體化”的發展(zhan)趨勢(shi)：
感知層：主要包括污染源(yuan)監(jian)控設(she)(she)備(bei)、水(shui)質監(jian)控站、大氣監(jian)控站等智(zhi)能監(jian)測/檢(jian)測設(she)(she)備(bei)和站點，通過對周邊環境進行感知(zhi)，捕獲、測定(ding)及傳遞(di)信(xin)息；
傳輸層：利用(yong)(yong)通信網絡和技術傳(chuan)輸感(gan)知設(she)備(bei)收(shou)集到的(de)數據(ju)，由于很(hen)多監測/監測設(she)備(bei)地處偏遠，所以常(chang)用(yong)(yong)的(de)通信技術有(you)衛星通信，以及包括NB-IoT、LoRa在內的(de)低功耗廣(guang)域傳(chuan)輸技術；
平臺層：基于人工智能大模型(xing)、大數據(ju)等技術(shu)對環(huan)(huan)境信息進行整合(he)、分(fen)析和處理(li)，實現(xian)對環(huan)(huan)境信息智(zhi)能化(hua)解(jie)讀(du)及使用(yong)；
應用層：建立(li)信息應(ying)用(yong)系(xi)(xi)統和平(ping)臺，為服(fu)務(wu)對象提供智能化服(fu)務(wu)——一方面幫助政府、企業更好地實現環境(jing)質量檢測、污染防治、生態環境(jing)保(bao)護決(jue)策，如風險管理子系(xi)(xi)統、 監測預(yu)警子系(xi)(xi)統、應(ying)急響應(ying)子系(xi)(xi)統等(deng)；另(ling)一方面也可以服(fu)務(wu)于(yu)民。
在智慧環保產業鏈中，智能檢測/監測設備是核心產品之一。
就(jiu)政策層面來看，《數字中(zhong)國建(jian)設(she)整體布局規劃》中(zhong)著重提出了對生態環(huan)境(jing)(jing)相關領(ling)域的(de)數字化建(jian)設(she)要(yao)求(qiu)，推動智(zhi)慧環(huan)保(bao)發展(zhan)機(ji)遇到來，環(huan)境(jing)(jing)監(jian)測(ce)作為智(zhi)慧環(huan)保(bao)感知層建(jian)設(she)中(zhong)最重要(yao)的(de)一環(huan)，有望率先受益。
另據《生態環境監測規劃綱要（2020-2035年）》，要求“十四五”期間大氣監測國控點位數量從1436個增加至2000個左右、地表水國控斷面數從2050個整合增加至4000個左右，并形成多層次地下水環境質量監測網絡。
顯然，“十四五”新增的大氣及水質國控監測點位有望帶來大量新增設備需求，智能監測/檢測領域前景可期。就細分領域來看，智能監測/檢測領域分為氣體監測、水質監測、輻射監測、土壤監測等多個方向，下面將一一進行闡述：
（1）氣體監測/檢測
氣體傳感器是(shi)一種將氣體的(de)成份、濃度等信(xin)息(xi)(xi)轉換(huan)成可以被人(ren)員、儀器儀表、計算(suan)機等利用的(de)信(xin)息(xi)(xi)的(de)裝置，近年來市場持續增(zeng)長。根據Mordor Intelligence的(de)數據，氣體傳感器市場規模(mo)預計將從2023年的(de)13.9億(yi)美(mei)元(yuan)(yuan)增(zeng)長到2028年的(de)22.8億(yi)美(mei)元(yuan)(yuan)，在預測期(qi)間（2023-2028 年）的(de)復合年增(zeng)長率為(wei) 10.40%。
氣體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)技術種類繁(fan)多，有不同的(de)分類維度，以發生反應的(de)方式(shi)不同可(ke)分為電化學、半導(dao)體(ti)、紅外、接觸燃燒(shao)、氣體(ti)傳(chuan)感(gan)器(qi)等(deng)，如下表所示：
表(biao)1：氣(qi)體傳感器主要分類(lei)及介紹
按(an)照氣(qi)(qi)體(ti)(ti)分類，目前(qian)市場(chang)上(shang)主要測量碳氫(qing)化合(he)物以及(ji)可燃氣(qi)(qi)體(ti)(ti)，例如O(2、)NH(3)、HCN、HCl、Cl(2)、NO、NO(2)、CO、CO(2)、O(3)、SO(2)、H(2)S等。在配合(he)各類通訊(xun)協(xie)議的條件下，這類傳感器在接收到(dao)超過閾(yu)值的有毒(du)有害氣(qi)(qi)體(ti)(ti)時(shi)會自(zi)動報警，并且實時(shi)上(shang)傳數據，保障工廠(chang)作業(ye)和日常生(sheng)活中(zhong)的安全性。
在市場需求的持續推動下，氣體傳感器領域也不斷推陳出新，向著小型化、智能化、低功耗、高靈敏度、多組分檢測等方向進化。
早在2021年(nian)3月，博世(shi)就推出了第一款具有(you)人工智(zhi)(zhi)能(neng)功能(neng)的氣(qi)體傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)MEMS傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)BME688。據(ju)官方介紹，基于 Bosch Sensortec 成熟(shu)的 BME680 平(ping)臺，BME688 內置(zhi)的更(geng)新(xin)版本氣(qi)體傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)可(ke)實現(xian)更(geng)廣泛的測(ce)量范(fan)圍(wei)，并擁有(you)先進的人工智(zhi)(zhi)能(neng)功能(neng)。此氣(qi)體傳感(gan)(gan)器(qi)(qi)現(xian)可(ke)檢測(ce)多種氣(qi)體，包括揮發性(xing)有(you)機化合物(VOCs)、揮發性(xing)化合物 (VSCs) 和(he)(he)其他類型的氣(qi)體，如一氧化碳和(he)(he)氫(qing)氣(qi)，檢測(ce)范(fan)圍(wei)為(wei)十億分之一 (ppb）。
今年(nian)3月，清(qing)華大(da)學(xue)機(ji)械系在智能氣體傳感(gan)器研究中取得新進展，基于單氣體傳感(gan)器實現了(le)混合物多組分智能檢(jian)測。
圖2.該研究被選(xuan)為《先進智能系統》（Advanced Intelligent Systems）期刊封底文章
混(hun)合物(wu)中(zhong)的(de)(de)(de)多組分檢測(ce)，在現代生物(wu)醫學及化學研(yan)究中(zhong)有著不(bu)可(ke)(ke)或缺的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)地位。由(you)于(yu)傳感單元響應(ying)選擇(ze)性往往不(bu)盡如(ru)人(ren)意，不(bu)同組分在同一傳感器上產生的(de)(de)(de)響應(ying)信(xin)號會不(bu)可(ke)(ke)避免地發生重疊。這導致(zhi)現有檢測(ce)手段仍需(xu)面對成本較高、操(cao)作流程(cheng)冗長、需(xu)要(yao)(yao)專業人(ren)員(yuan)操(cao)作等問(wen)題。
而人(ren)工智(zhi)能的發展為(wei)傳感(gan)(gan)器信號(hao)處理與特征(zheng)提取提供了新思路。針(zhen)對(dui)上(shang)述問題，清華大學針(zhen)對(dui)混(hun)合(he)物組分(fen)在同一傳感(gan)(gan)器上(shang)的重疊響應(ying)信號(hao)，探索出了低(di)成本、高(gao)準(zhun)確率、自動化(hua)的多組分(fen)智(zhi)能檢測(ce)方(fang)法。該研(yan)究(jiu)中(zhong)，針(zhen)對(dui)18種(zhong)(zhong)不同濃度配比的乙烯-乙炔二元氣(qi)(qi)體混(hun)合(he)物，可(ke)直(zhi)接根據傳感(gan)(gan)器響應(ying)信號(hao)預(yu)測(ce)各組樣品的組分(fen)含量，在5折交叉驗證測(ce)試中(zhong)，成功識別了這18種(zhong)(zhong)二元氣(qi)(qi)體樣本，準(zhun)確率達99.9%以上(shang)。
就市場份額和企業來看，氣體傳感器企業主要集中在歐美和日本等地區，包括費加羅、安費諾、盛思銳、艾邁斯等企業。近幾年，國內一些氣體傳感器企業也逐漸浮出水面，在國內市場逐步擴大份額。比如，主營傳感器、智能儀表和物聯網相關軟件產品的漢威科技廣泛布局氣體監測行業，已經形成傳感器+監測終端+數據采集+空間信息技術+云應用+AI的全方案商業模式；專精生產氣體傳感器的四方光電不斷在氣體傳感器細分領域內深耕，打造屬于自己的護城河，做到細分行業龍頭；從事環境監測及相關服務的雪迪龍主要圍繞與大氣、水、土壤等生態環境監測相關的“端+云+服務”展開。
（2）水質監測/檢測
水質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)是保(bao)證用水安(an)全(quan)和水污染治(zhi)理(li)不可或缺(que)的環節。《生態環境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)規劃綱要(yao)（2020-2035年）》提(ti)出了我國未來15年將實現(xian)水環境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的發(fa)展目標。明(ming)確了水環境(jing)質(zhi)(zhi)量(liang)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)的重要(yao)性，并進一(yi)步提(ti)出水質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)將逐(zhu)步向水生態監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)轉變，組(zu)建統一(yi)的地表(biao)水環境(jing)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)網絡、深化自動(dong)監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)與手工監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)相融合的監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)體系、推動(dong)水質(zhi)(zhi)污染溯源監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)、拓展流域水生態監(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)。
水(shui)質傳(chuan)感器是其(qi)中的核心設(she)備(bei)——該類傳(chuan)感器主要用(yong)于監測(ce)(ce)河流、湖泊和(he)海洋的水(shui)質，適用(yong)于飲用(yong)水(shui)監測(ce)(ce)、河流化學泄(xie)漏檢測(ce)(ce)和(he)海水(shui)污染水(shui)平(ping)的遠程測(ce)(ce)量。
目(mu)前水質(zhi)主要監(jian)測pH值、溶解氧、電導(dao)率、濁度和溫度等(deng)水質(zhi)常規五(wu)參數，以及ORP、氨氮、余氯、COD、BOD、重金屬(shu)、亞(ya)硝酸-硝酸鹽指數、總磷及葉綠(lv)素等(deng)對水自然環境影(ying)響(xiang)較大(da)監(jian)測因(yin)子。按(an)照監(jian)測參數和技術原理，水質(zhi)傳感器主要有如(ru)下分類：
表(biao)2：水質傳感(gan)器主要(yao)分(fen)類及介紹
由于水質監(jian)測涉及的監(jian)測范圍通(tong)常比較大，監(jian)測設(she)備往往會以監(jian)測站的形式進(jin)行(xing)應(ying)用。國(guo)家(jia)海洋環境監(jian)測中心今年3月發(fa)布的數(shu)據(ju)顯示，目(mu)前，全國(guo)已建的71套海水水質自(zi)動監(jian)測站中有38套已聯網接入(ru)海洋中心，監(jian)測數(shu)據(ju)包(bao)括風速(su)、風向、氣溫、水溫、pH、溶解氧、營養鹽等指標，數(shu)據(ju)量約1000萬條(tiao)。
打通(tong)了沿海(hai)地(di)方與國家(jia)節點之(zhi)間的數據(ju)傳(chuan)輸(shu)通(tong)道(dao)，實(shi)現(xian)了海(hai)水水質自(zi)動(dong)監測(ce)站數據(ju)實(shi)時傳(chuan)輸(shu)、即時評(ping)價，在一(yi)張圖上動(dong)態展示評(ping)價結(jie)果。
圖3：海水水質自動監控信息系統（國家海洋環境(jing)監測中心)
就市(shi)場份額和企(qi)(qi)(qi)業(ye)來看，中(zhong)國(guo)水質監(jian)測儀器行(xing)業(ye)主要(yao)有(you)(you)國(guo)內本土企(qi)(qi)(qi)業(ye)和國(guo)外企(qi)(qi)(qi)業(ye)兩大派系——國(guo)外水質監(jian)測企(qi)(qi)(qi)業(ye)技術(shu)水平(ping)、市(shi)場占有(you)(you)率、產(chan)品成熟(shu)度等方面具有(you)(you)一(yi)定(ding)優勢，代(dai)表(biao)企(qi)(qi)(qi)業(ye)有(you)(you)艾默生、賽默飛、島津、哈希等；國(guo)內企(qi)(qi)(qi)業(ye)雖然相比(bi)國(guo)外同行(xing)存在著一(yi)定(ding)差(cha)距(ju)，但近年來發展迅速(su)，代(dai)表(biao)企(qi)(qi)(qi)業(ye)有(you)(you)聚(ju)光(guang)科(ke)技、先河環保、力合(he)科(ke)技、雪迪(di)龍、理工環科(ke)、怡文環境等。
（3）輻射監測/檢測
與氣體、水質等傳感器相比，輻射傳感器原本比較“低調”，應用范圍也沒有前兩者那么廣泛，但是近期日本核污水排海的消息卻讓這類設備被推上了風口浪尖，甚至引發了大眾對核輻射檢測儀的一波搶購。
所謂核輻射檢測儀，是用于測量環境中輻射強度的儀器，常用于檢測核輻射、核污染是否超標，一般是機場、海關、碼頭、安全組織、核電站或是研究機構、實驗室等可能接觸到核輻射、核污染的工作人員會用到，其原理是利用射線與物質相互作用時所產生的多種效應，將各種需要檢測的物理、化學等變量信息轉變成可測量的電信號，再傳給芯片進行計算得出結果。
除了常見的核輻射檢測儀之外，還有另一種可以用于檢測的核輻射傳感器，即(ji)利用(yong)放射性同(tong)(tong)位(wei)素(su)來進行測量的傳感器，又(you)稱放射性同(tong)(tong)位(wei)素(su)傳感器。它的基本工作原理是利用(yong)放射性物(wu)質(zhi)與物(wu)質(zhi)相互(hu)作用(yong)產(chan)生的電(dian)離現象，將(jiang)其轉(zhuan)(zhuan)換為電(dian)信(xin)號，再經過前置(zhi)放大器進行放大，并(bing)由數字(zi)顯示裝(zhuang)置(zhi)或轉(zhuan)(zhuan)換器進行數碼顯示或轉(zhuan)(zhuan)換為標準信(xin)號（如模擬(ni)信(xin)號或數字(zi)通信(xin)信(xin)號）輸出。
目前，核輻(fu)射監測(ce)/監測(ce)設備可(ke)被(bei)應(ying)用(yong)于(yu)核工業(ye)、醫療衛(wei)生、食品安(an)全(quan)等領域(yu)。在核工業(ye)中(zhong)，其常被(bei)用(yong)于(yu)放(fang)射性物質的監測(ce)與控制(zhi)；在醫療衛(wei)生方(fang)面，則可(ke)用(yong)于(yu)放(fang)射性藥物的使用(yong)量控制(zhi)、輻(fu)射治療劑量的測(ce)定等；在食品安(an)全(quan)方(fang)面，還可(ke)實(shi)現對食品中(zhong)放(fang)射性物質含量的快速檢(jian)測(ce)和監測(ce)。
（4）土壤監測/檢測
數(shu)據顯示，95%的食物(wu)來(lai)自土地，因此土壤是全(quan)人類(lei)生存、發(fa)展的基礎，也是生態(tai)環境的重要組成部分。然而，采礦、熔煉和制造等工業活(huo)動；生活(huo)垃圾、畜禽(qin)廢物(wu)和城市廢物(wu)；農用殺蟲(chong)劑(ji)、除草劑(ji)、化肥；車輛尾氣等排放物(wu)——都會(hui)在不同(tong)程度(du)上造成土壤污染。
具體到中國，當前我國土壤污染防治形勢嚴峻。2014年發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，總的調查點位超標率為16.1%，中度和重度污染點位分別為1.5%和1.1%。其中，耕地土壤的超標率高達19.4%；工礦業場地點位超標率達36.3%。
土壤污染既會損害植物代謝減少作物產量，也會危害生活在土壤中的微生物，從而威脅我國農產品質量安全、人居環境安全和生態環境安全，因此加強土壤污染防治已經迫在眉睫。從土壤生態安全的戰略高度，防治的關鍵一環在于加強對土壤環境質量狀況的及時監測/檢測。
雖然土(tu)(tu)壤(rang)微生物監(jian)測(ce)(ce)(ce)也十分重(zhong)要，但與之相比，土(tu)(tu)壤(rang)理化監(jian)測(ce)(ce)(ce)方(fang)(fang)法(fa)具有易采(cai)樣、成本低、檢測(ce)(ce)(ce)快(kuai)等優點，目前(qian)許多(duo)(duo)土(tu)(tu)壤(rang)環境健康(kang)監(jian)測(ce)(ce)(ce)多(duo)(duo)采(cai)用(yong)此方(fang)(fang)法(fa)。常用(yong)的物理監(jian)測(ce)(ce)(ce)指標包(bao)括土(tu)(tu)壤(rang)質(zhi)地、水分、容重(zhong)、導水率、團聚體、滲透力、土(tu)(tu)層深度、孔隙(xi)度等；化學監(jian)測(ce)(ce)(ce)指標包(bao)括pH值(zhi)、有機質(zhi)、重(zhong)金(jin)屬、有效養(yang)分、含(han)鹽量等，因此市面(mian)上(shang)的土(tu)(tu)壤(rang)監(jian)測(ce)(ce)(ce)/檢測(ce)(ce)(ce)傳感(gan)器種類繁多(duo)(duo)，常見的如下表所示：
表3：土壤傳感(gan)器主要分類(lei)及介紹
在諸多土壤監測/檢測傳感器，土壤水分傳感器的應用最為廣泛。調研數據顯示，2022年，全球土壤水分傳感器市場規模達到2.166億美元。展望未來，IMARC集團預計到2028年，市場規模將達到4.581億美元，在2023-2028年期間達13.7%的增長率（CAGR）。
面向市場需求，土壤水分傳感器也在持續迭代進化：第一代土壤水分傳感器多以單深度針式傳感(gan)器為主，穩定性(xing)和重復性(xing)都比較(jiao)差，且精度普遍與標稱值不(bu)符。
隨(sui)(sui)著物聯網技術(shu)的普(pu)及，將數字儀(yi)表(biao)、無線(xian)發(fa)送設(she)備與傳感(gan)器一(yi)體(ti)化設(she)計，成為我國土壤水分測(ce)量(liang)傳感(gan)器第二代技術(shu)的標志。第二代傳感(gan)器實(shi)現了(le)實(shi)時(shi)、在線(xian)、原(yuan)位測(ce)量(liang)，而且“一(yi)管到底”，多(duo)個深度(du)同時(shi)監測(ce)，數據直接(jie)通過無線(xian)GSM/GPRS芯片發(fa)送至云服務器，用戶可借助任何終端（手機(ji)、PC機(ji)）隨(sui)(sui)時(shi)隨(sui)(sui)地查看(kan)數據。
如今，隨著人工智能的加持，土壤水分傳感器迎來3.0時代——據報道，中國農業大學傳感器團隊研發了我國第3代“端云一體的多深度土壤水分監測系統”，完全實(shi)現(xian)了(le)模擬感(gan)(gan)(gan)知、數據采(cai)集(ji)、無線通信(xin)、云服務器及用戶(hu)終端一體化(hua)(hua)、小型化(hua)(hua)及系統(tong)化(hua)(hua)設計(ji)，系統(tong)可以對同一點(dian)四(si)個(ge)土壤(rang)剖(pou)面的(de)(de)水(shui)分、溫(wen)度、空(kong)氣(qi)的(de)(de)溫(wen)度、濕度、大(da)氣(qi)壓等參數同時測量。3.0版本采(cai)用智能(neng)算法，在不增加傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器成本及測量節點(dian)的(de)(de)情況(kuang)下，實(shi)現(xian)了(le)對傳(chuan)(chuan)感(gan)(gan)(gan)器四(si)個(ge)有(you)感(gan)(gan)(gan)知環的(de)(de)深度精(jing)準測量精(jing)準度≤2%，其它(ta)點(dian)任意測，預估誤差≤4%。
一些典型應用場景/案例
雖然智能監測/檢測設備是智能環保產業鏈的核心設備，但由于監測環境的特殊性，其往往需要和其他智能化設備配合應用，形成一套綜合性的智慧物聯網解決方案。基于此，本部(bu)分(fen)將(jiang)介紹一(yi)些典型應(ying)用(yong)案例：
機器人+氣體傳感器
在我國(guo)石油、化工(gong)、煤(mei)炭等(deng)行業，非常規(gui)、非連(lian)續作業的有(you)(you)限空間(jian)，如(ru)管道(dao)(dao)、煙道(dao)(dao)、隧道(dao)(dao)、下水道(dao)(dao)、船艙、地下倉庫、儲藏(zang)室(shi)等(deng)場所，有(you)(you)毒氣體(ti)泄漏事故時有(you)(you)發生，對人身安(an)全的威脅也越(yue)來越(yue)大。傳統人工(gong)巡檢氣體(ti)檢測方法存在“望、聞、問、切”四步驟的局限性，且(qie)效率(lv)低、巡檢盲區問題較為突出。
智能巡檢機器人搭載氣體傳感器依靠以5G為代表的無線通信技術，可以代替一線高危作業人員，在各類易燃易爆、有毒有害、高溫高壓的環境中，執行全天候晝夜巡檢工作，部分機器人還具備自主建圖、路徑規劃、自主避障、定位導航、快速感知、實時監測、超前預警等功能，保證巡檢工作的安全與高效。
此前，高通公司聯合智次方·物聯網智庫發(fa)布的(de)《2023高(gao)通賦能(neng)企業(ye)數字化轉型案(an)例集(ji)》曾提及(ji)，移遠通信(xin)推出(chu)了基于(yu)(yu)高(gao)通QCM6490物聯(lian)網解決方案(an)的(de)5G智能(neng)模(mo)組(zu)SG560D和基于(yu)(yu)高(gao)通QCS8250物聯(lian)網解決方案(an)的(de)高(gao)算力模(mo)組(zu)SG865W-WF，為無人(ren)機、機器人(ren)終端在油(you)氣行業(ye)開啟遠程巡檢提供(gong)“動能(neng)”。
無人機+氣體傳感器
當前，無人機生態環(huan)境(jing)(jing)(jing)監(jian)測在一體化監(jian)測體系(xi)中(zhong)扮演(yan)著非常重要(yao)的角色。衛星環(huan)境(jing)(jing)(jing)應用中(zhong)心航空遙感部曾表示，在日常監(jian)測中(zhong)，818個縣域的生態環(huan)境(jing)(jing)(jing)監(jian)測就是無人機和衛星相互(hu)配合來完成(cheng)工(gong)作的。
在夏季大氣污染觀測中，無人機搭載大氣氣體檢測傳感器的應用得到了大力推廣。中國科技部交予上海交通大學的科研項目“復雜地形區域大氣污染機載走航觀測技術”，利用搭載大氣氣體檢測傳感器及小型化高分辨成像DOAS探測系統進行空氣污染走航觀測，效果很好。無人(ren)機(ji)根據(ju)飛行的(de)不(bu)同(tong)高度(du)，可以搭(da)載不(bu)同(tong)的(de)大氣(qi)(qi)(qi)自動監(jian)(jian)測設備，實(shi)現對(dui)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)中(zhong)(zhong)不(bu)同(tong)高度(du)目標區(qu)域的(de)大氣(qi)(qi)(qi)進行監(jian)(jian)測，實(shi)時反饋大氣(qi)(qi)(qi)質量數(shu)據(ju)或對(dui)空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)進行采樣，其中(zhong)(zhong)可監(jian)(jian)測臭(chou)氧、二氧化硫、一氧化碳、顆粒(li)物濃度(du)pm2.5濃度(du)等空(kong)(kong)氣(qi)(qi)(qi)環境問題。
此前， ABB 也曾在第三屆進博會上全球首發HoverGuard?天然氣泄漏檢測解決方案。該方(fang)案(an)基(ji)于ABB 專利(li)的(de)激(ji)光檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)(shu)，結合北(bei)斗精準(zhun)(zhun)服(fu)務，可(ke)快速(su)、準(zhun)(zhun)確、可(ke)靠地(di)檢(jian)測(ce)與定(ding)位天然氣泄(xie)漏情況(kuang)，用(yong)創新的(de)數(shu)字化技(ji)術(shu)(shu)保(bao)障城市與基(ji)礎設(she)施安全(quan)。據悉，HoverGuard 無人(ren)機(ji)載(zai)天然氣泄(xie)漏解決方(fang)案(an)可(ke)實現在(zai) 40米或更高(gao)的(de)飛行(xing)高(gao)度下快速(su)檢(jian)測(ce) 100米范圍內(nei)(nei)的(de)泄(xie)漏。無人(ren)機(ji)在(zai)幾分(fen)鐘內(nei)(nei)即可(ke)遠距離檢(jian)測(ce)車(che)輛和人(ren)員難以到達之處(chu)的(de)泄(xie)漏問題，其每分(fen)鐘覆蓋(gai)的(de)陸(lu)地(di)面積(ji)是傳(chuan)統(tong)方(fang)法的(de)10-15倍。
智能無人船+水質傳感器
河湖監(jian)管范圍大(da)，任務重，依靠(kao)當(dang)前(qian)水政監(jian)察人(ren)(ren)(ren)員人(ren)(ren)(ren)走車(che)跑船(chuan)巡(xun)的監(jian)管方(fang)式(shi)，巡(xun)查效(xiao)率較為低(di)下，同時耗費的人(ren)(ren)(ren)力(li)物力(li)也較大(da)，據統(tong)計，2016—2021年，全國共(gong)出動水政監(jian)察人(ren)(ren)(ren)員1468.4萬人(ren)(ren)(ren)次，車(che)輛375.2萬車(che)次，船(chuan)艇(ting)63.5萬航次。
為了解決類似挑戰，水利部發展研究中心發文介紹了一種新型智能無人船設備，包含水面自主巡航機器人、智能停泊塢和可視化軟件系統平臺三個部分。
圖4：新型無人船體(ti)設計示意
其中，水面自主巡航機器人內置完善的水(shui)文、水(shui)質檢(jian)測系統(tong)和(he)多種傳感器(qi)，可24小時無人值守自(zi)主完成指定水(shui)域的監測巡航，并實時采(cai)集(ji)自(zi)身所處(chu)水(shui)域的各種水(shui)資源相關數(shu)據和(he)視頻(pin)圖像。
智能停泊(bo)塢(wu)(wu)可(ke)以為(wei)水(shui)面(mian)自主巡航(hang)機(ji)器人(ren)提供補給，包(bao)括充電、補充水(shui)資(zi)源檢(jian)測系(xi)(xi)統所(suo)需的耗材(cai)、移除水(shui)質測試系(xi)(xi)統產生的廢液(ye)等。此外，船(chuan)塢(wu)(wu)本(ben)身還(huan)是一個無(wu)人(ren)值(zhi)守(shou)監(jian)測站(zhan)和5G信(xin)號(hao)基站(zhan)，既(ji)可(ke)以實時監(jian)測船(chuan)塢(wu)(wu)所(suo)處一定(ding)范圍內的水(shui)資(zi)源相關指標，還(huan)可(ke)以為(wei)無(wu)人(ren)船(chuan)和周(zhou)邊其他監(jian)測設備提供5G信(xin)號(hao)傳輸(shu)支持(chi)和電力支持(chi)。
最后(hou)，可(ke)(ke)視化(hua)管理系統(tong)平(ping)臺匯(hui)集所有水面自主(zhu)巡航機(ji)器人和(he)(he)智(zhi)能(neng)停泊塢獲取的(de)監測數據(ju)(ju)，可(ke)(ke)以(yi)建(jian)立相關(guan)的(de)數據(ju)(ju)模(mo)型庫，同時(shi)支(zhi)持實(shi)時(shi)圖(tu)像傳(chuan)輸和(he)(he)VR遠(yuan)程控制，可(ke)(ke)將數據(ju)(ju)傳(chuan)輸至(zhi)省、市、縣等各級水利業務平(ping)臺系統(tong)和(he)(he)政(zheng)府(fu)其(qi)他相關(guan)業務平(ping)臺，方(fang)便(bian)水行(xing)政(zheng)主(zhu)管部門和(he)(he)其(qi)他相關(guan)職能(neng)部門遠(yuan)程查看和(he)(he)實(shi)時(shi)調用被監測水域的(de)相關(guan)數據(ju)(ju)和(he)(he)影像。
物聯網平臺+土壤傳感器
當下，中國農業數(shu)字化應用(yong)技(ji)術(shu)(shu)水平在不斷(duan)提高，智(zhi)慧(hui)化技(ji)術(shu)(shu)改變了農民“面朝(chao)黃土背朝(chao)天(tian)”的傳統，一座座“數(shu)字農場”如雨(yu)后春筍一般紛(fen)(fen)紛(fen)(fen)冒(mao)出。
舉例來說——曾經(jing)創辦“偷菜”游戲“開(kai)心農(nong)(nong)場(chang)”的郜韶飛在(zai)2018年投資了一家名為“農(nong)(nong)法自(zi)然”的農(nong)(nong)業科技公司，該公司看中(zhong)衢州(zhou)氣候環境不(bu)易(yi)生“柑橘(ju)黃(huang)龍病”（柑橘(ju)的毀(hui)滅性病害）的優點(dian)，在(zai)柯城區承包了1250畝土地，種植(zhi)當地著名的椪柑、雞尾葡萄柚、大雅柑。
公司引進了阿里智慧農業IoT物(wu)聯網技術和(he)數字(zi)化管(guan)理工具(ju)，通過土壤(rang)傳(chuan)感器、光(guang)傳(chuan)感器等設備實(shi)時(shi)(shi)監測(ce)土壤(rang)水分、PH值、日照(zhao)時(shi)(shi)數、光(guang)和(he)有效輻射等情況。根據這些數據，果(guo)農可以在電腦或手機上(shang)遠程實(shi)時(shi)(shi)操(cao)控灌溉的時(shi)(shi)間、強度(du)等等，避免(mian)(mian)造成(cheng)旱、澇，也避免(mian)(mian)浪費資源。
除了土壤和光照(zhao)情(qing)況(kuang)，這套系統還能監測植(zhi)(zhi)株長勢、土壤養分(fen)(fen)分(fen)(fen)布(bu)、土壤有機質(zhi)含量等等，實施精準化種植(zhi)(zhi)管理，全程(cheng)追溯。最終提高雞尾柚產量，增強(qiang)果實甜(tian)度、光澤度等指(zhi)標，實現良好的種植(zhi)(zhi)效益(yi)。
寫在最后
在(zai)智(zhi)慧環保(bao)的(de)大潮中，智(zhi)能監(jian)測/檢測設備展現出令人矚目的(de)前景，為(wei)環境保(bao)護事業注(zhu)入(ru)了(le)(le)強大的(de)動力。氣體監(jian)測、水質監(jian)測、輻射監(jian)測、土壤監(jian)測等多方位的(de)綜合數(shu)據，使得我們對環境狀況(kuang)的(de)了(le)(le)解更為(wei)全(quan)面深入(ru)，為(wei)科(ke)學(xue)決策提供了(le)(le)堅(jian)實的(de)依據。
隨著科技的不斷進(jin)步，智能(neng)監測設備的發展將迎來(lai)更為(wei)廣闊的空(kong)間。未(wei)來(lai)，我們可(ke)以期待更精(jing)密、智能(neng)化的監測工具，更高(gao)效、實時的數據分析(xi)系統，以及(ji)更便捷、全面的監測網絡。這(zhe)將為(wei)環保部(bu)門、科研機構以及(ji)社會大眾提供更多(duo)創(chuang)新(xin)(xin)性的解決(jue)方案，推動(dong)環保事(shi)業不斷取得新(xin)(xin)的進(jin)展。
在(zai)智慧環(huan)(huan)保的(de)長遠(yuan)道(dao)路上，我(wo)(wo)們(men)(men)期許(xu)智能監測設備不(bu)僅成為(wei)環(huan)(huan)保事業的(de)得力(li)(li)助(zhu)手，更(geng)(geng)是推動(dong)社會可持續發展的(de)引擎(qing)。通過科技的(de)力(li)(li)量(liang)，我(wo)(wo)們(men)(men)能夠(gou)更(geng)(geng)好(hao)地(di)保護自然環(huan)(huan)境，實現人與自然的(de)和(he)諧(xie)共(gong)生。讓我(wo)(wo)們(men)(men)共(gong)同努力(li)(li)，攜手邁向一個(ge)更(geng)(geng)清潔、更(geng)(geng)綠色、更(geng)(geng)美好(hao)的(de)未來(lai)。
參考資料：
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《Bosch Sensortec推(tui)出(chu)搭(da)載人(ren)工(gong)智能的四合一氣(qi)體傳感器(qi)BME688》，博(bo)世官網(wang)
《中國水質監測行(xing)業(ye)競爭格局及(ji)市場份額(e)》，前瞻網
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《核(he)輻射檢(jian)(jian)測(ce)儀(yi)賣爆了！檢(jian)(jian)測(ce)設備上(shang)的傳感器嚴重短缺》，儀(yi)商(shang)網
《我們需要買核輻(fu)射檢測儀(yi)嗎？》，與非網
《從(cong)礦山到油田(tian)，5G+AI為能源行業添(tian)智(zhi)慧》，智(zhi)次方·物聯(lian)網智(zhi)庫
《氣體傳(chuan)感器在無人機上(shang)的(de)應用》，工采網
《新型智能無人船在提升(sheng)水(shui)資源監測、河湖監管水(shui)平方面(mian)的應用》，水(shui)利部發展研究中心
《全(quan)國土(tu)(tu)壤污染(ran)狀況調查公報(bao)》，環保部和國土(tu)(tu)部
當土壤檢測遇上物聯網(wang)和人工智(zhi)能，會發(fa)生(sheng)怎樣的化學反(fan)應》，修復通
《土壤水(shui)分傳感器市場：2023-2028年全球行業趨(qu)勢、份(fen)額、規模(mo)、增長(chang)、機會(hui)和預測(ce)》，IMARC
《【專題(ti)報道】隱藏的(de)危險---全球(qiu)土壤污染問題(ti)》，聯合(he)國(guo)新聞(wen)
《行業(ye)觀察 | 數(shu)字技術(shu)“播(bo)種”，阿里巴巴下(xia)田》，財經雜志
