选题的目的和意义：

水是一种特殊的资源，支撑着人类的生存和发展，它既是基础性资源又是战略型资源，也是整个国民经济的命脉。随着人口的增长、社会经济的发展，对水资源的需求量不断增加，水资源短缺和水环境污染问题日益突出，严重困扰着人类的生存和发展。江河湖海的污染日趋严重，目前全球有12亿人生活在淡水匮乏的城市，有14亿人生活在没有废水处理设施的环境中；人类身体健康已经被水环境污染引发的疾病所深深困扰；每年有近12亿吨的城市垃圾、污水、工业污染物和其他废物涌入海洋，污染着整个地球的水质生态系统。水环境监测与评价已成为当前水资源开发利用、水环境保护和项目建设影响评价中的重要研究内容，是世界各国研究的热点。

中国不仅存在水资源短缺的问题，而且水资源空间、时间分布不平衡，据最新的统计表明，全国七大江河水系的741个监测断面29.1%符合三类水质，30.9%为四、五类水质，40%为劣五类水质。为了加强对重点流域水质变化和污染物总量的监控，环保部门曾经在长江、淮河、松花江及太湖等水域的污染物排放企业放置了一批水质检测设备。据有关资料显示，由于一些被检测企业的个别人员环境保护意识淡薄，只顾企业的局部利益，使这些水质检测设备难以发挥应有的作用。因此，环保部门希望能远在数公里甚至上千公里以外的地方对辖区内的监控目标实施全天候、全时段的动态监控，随时掌握其变化趋势，以便控制污染程度。面对这样的现状，水环境现场采样和实验室分析的方法已经不能满足环保事业不断发展的社会需求，水质参数在线监测及远程传输系统越来越受到环保部门的重视，急需发展。

国内外研究现状：

美国、日本、德国以及西欧等主要经济发达国家在环境在线监测技术研究和应用方面一直走在前面，他们自20世纪70年代起相继建立了各种类型的环境在线监测系统。在20世纪70年代初期美国和日本等发达国家就对河流、湖泊等地表水开展了自动在线监测。对于水质信息的后期处理，欧洲已经利用本体论做过相关的工作，将本体的智能推理功能嵌入到污水处理平台中，搭建了一个污水数据分析的平台，由于污水处理过程具有多变量、非线性、时变性和随机性等特点，呈现出不稳定性和不确定性，采用常规简单的处理模型难以实现理想的控制效果，为了更好地解决这些问题，本体论（作为一种能在语义和知识层次上描述信息系统概念模型的建模工具，被引入了污水分析领域，在污水数据分析系统中发挥了重要的作用。

目前我国水质数据通信采用GPRS通信方案，虽然GPRS硬件平台比较稳定，但是通信程序上还需要做进一步的完善，以提高系统通信的稳定性和处理更多的数据；目前系统使用的是单个水质监测终端，未来可以利用GPRS路由器实现多个水质监测终端的分布式管理；检测中心的水质管理软件的数据通信、处理功能也可以进行扩展，扩展之后可以同时应对更多的水质监测终端发送的水质信息。

在广域互联网的巨大优势下，窄带物联网能够站住脚，说明其具有独特的优势功能特性。在国内，2014 年它最早由华为提出，之后迅速发展。其中，低能耗使窄带物联网在众多方面得以应用。它的信号穿透性强，是一种适合长距离、多终端物联网业务的通信技术。如今的窄带物联网进行布局时的难度较大，需要在进行设备安装时考虑到窄带物联网的应用，进而加强互联网络的合理性，并采用蜂窝布局模式进行NB-IoT 窄带物联网的整理。在技术研究过程中，窄带物联网逐渐走入商业化，不仅是在固定的设备上，而且在移动设备上。窄带物联网的构建方便各种分辨率设备的接入，能够有效解决室内的覆盖范围，降低了窄带物联网建设的各种过程成本。因此，窄带物联网技术在水质监测方面的应用有很广大的前景。

2. 研究的基本内容与方案

选题研究的内容：