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美國運用傳感器技術(shù)解決河流污染
美國運用傳感器技術(shù)解決河流污染
位于美國紐約的哈德森河,曾是一片富饒之地。但后來,居民造成的下水道污物的沉積以及大型工廠倒入的有毒化學(xué)物質(zhì),致使這條河流受到了嚴(yán)重污染。
上世紀(jì)八十年代,為恢復(fù)哈德森河的生態(tài)系統(tǒng),紐約發(fā)起了新一代的水資源管理計劃。他們在河的全程都安裝了傳感器,一些傳感器甚至高達2米。這些傳感器把各種各樣的物理、化學(xué)、生物數(shù)據(jù)包括河流的鹽度、濁度、葉綠素和顆粒物粒徑等信息,通過網(wǎng)絡(luò)實時傳遞到后臺的計算中心區(qū)。數(shù)據(jù)像流水一樣不間斷地生成,不間斷地被處理,并與歷史數(shù)據(jù)進行比對。
后臺的計算中心區(qū)分為三個環(huán)節(jié)。首先是數(shù)據(jù)傳輸,傳感器將從河中與周邊環(huán)境收集到的數(shù)據(jù)以實時連續(xù)的方式傳送給系統(tǒng)管理層。然后,河流的不同類型數(shù)據(jù)被清洗,后臺通過消除數(shù)據(jù)的異源性,使關(guān)于哈德森的數(shù)據(jù)一致化,并具有互通性,最后在分析管理平臺對這些數(shù)據(jù)進行可視化的展現(xiàn)。在科學(xué)家的電腦顯示屏上,各種數(shù)據(jù)匯成了一條虛擬的哈德森河,流水何時被污染,化學(xué)、物理、生物成分發(fā)生了什么變化,一看便知。
接下來,數(shù)據(jù)科學(xué)家便可利用這些處理過的信息建模模擬一個哈德森河的環(huán)境模型和治理方案,評估不同的治理和人類干預(yù)對于哈德森環(huán)境的多方影響,以保證在實際治理時的效果。
目前,經(jīng)過多年努力,哈德森河已逐漸恢復(fù)其清澈的水質(zhì)和優(yōu)美的環(huán)境。
美國佛羅里達海洋研究組織建設(shè)了一個簡稱為MARVIN的傳感平臺,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,監(jiān)測項目包括pH值、溶氧量、水溫、導(dǎo)電度、葉綠素濃度、濁度等。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)星及手機等界面,提供遠程信息的獲取。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。
據(jù)悉,MARVIN平臺需要每兩周進行一次人工維護,維護人員會采用傳統(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)。
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