《生态环境监测规划纲要(2020—2035年)》提出，地表水监测要“逐步实现水质监测向水生态监测转变”，“监测手段从传统手工监测向天地一体、自动智能、科学精细、集成联动的方向发展”。随着传感技术和通信技术的不断进步，基于物联网的水生态环境智慧监测技术可实现全方位、实时、高效的水生态环境质量动态监测，为水生态环境监管提供新的技术方法。下文介绍水生态环境物联网智慧监测的传输技术[1]。
水生态环境监测数据传输技术
(1)数据传输技术的类型
有线传输方式在互联网和政府专网均有应用，主要通过光纤、以太网等有形媒质传送信息，且多用于传统的固定式监测站监测仪器设备的数据传输。有线传输方式需要施工安装，对于老旧监测设备而言，其改造成本较高，而移动数据的获取成本在逐年降低，因此，越来越多的监测项目采取无线传输的方式来降低施工复杂度。尽管如此，有线传输在两个方面仍然具备明显的优势：第一个方面是数据稳定性。有线方式比无线方式更加稳定可靠，特别是在高频大数据量传输时更加明显。第二个方面是专网传输。有线传输方式很容易实现专网部署和数据隔离，且成本低廉。无线传输方式虽然可以通过LoRa等技术实现专网，但部署复杂且成本较高。
无线传输方式分为无线局域网和无线广域网两大类。其中，无线局域网主要包括Wi-Fi、蓝牙和ZigBee等方式，无线广域网主要包括2G/4G/5G、LoRa、NB-IoT等方式。新型无线传输技术能够覆盖更广阔的区域，适应更复杂的环境，尤其是近年来低功耗无线传输技术的快速发展，使其在水生态环境监测中具有更好的应用前景。在无线局域网中，Wi-Fi是使用比较普遍的通信方式。Wi-Fi传输速率较快，但通信距离短、范围小、功耗高，适用于小范围、近距离组网;与Wi-Fi相比，蓝牙的安全性相对较高，但传输速度过慢，适合短时、近距离组网;ZigBee功耗较低，同时具有多跳、自组织的特点，容易扩展传感器网络的覆盖范围，但其传输速率较慢。
在无线广域网中，低功率广域网络因具备功耗和运营成本低、节点容量大等优点，而得到了快速应用，主要以LoRa和NB-IoT为代表。其中：LoRa功耗低、续航时间长，适用于低成本、大数量连接; NB-IoT安全性较高，适用于超大数量连接。4G、5G移动通信技术使以图像、音频为代表的大文件传输成为现实，进一步扩充了信息的维度。无线传感器网络和卫星遥感的集成技术，则充分发挥了无线传感器网络获取局部地面信息的翔实性，以及遥感技术获取大面积环境信息的方便性。
(2)数据传输技术的选择
水生态环境感知仪器设备的类型多样，且其项目应用通常涉及地理范围广、系统结构复杂、运行效率要求高等情况，因而需根据项目的实际需求和现场情况，综合考虑仪器设备功耗、人员值守、数据流量等因素，进而选择高效、稳定、可靠的网络传输系统。下表总结了主要水生态环境监测设备适用的物联网传输方式。可见，无线传输方式可在构建广域、灵活的水生态环境日常监测和应急监测网络中发挥重要作用。
水生态环境监测设备适用的主要传输方式表
(3)数据传输安全技术
在水生态环境监测数据传输过程中，保障所获取数据的真实性、有效性和完整性，是后续实际应用的重要前提。数据传输安全是指在源头采集到的数据能够安全、可靠、稳定地传输到云端，包括数据传输链路安全、数据内容安全、数据完整性保证3个方面。
在数据传输过程中，目前多采用安全传输层协议(Transport Layer Security，TLS)进行传输链路加密，保障数据传输安全。随着加密算法的改进，TLS技术不断更新，使得加密速度更快，数据链路不容易被窃听，数据传输更加安全。
早期受到前端感知设备芯片性能的限制，不能对直接采集的数据进行实时加密，无法保障数据内容的安全性。后期随着嵌入式技术的发展，在采集设备上实现了采用高级加密标准(Advanced Encryption Standard，AES)等对称加密技术来保障数据内容的安全。目前常采用AES128或AES256技术对采集到的数据进行实时加密。
对于数据传输时遇到的断网、延迟等各种问题，物联网系统基于良好的确认和重发机制，能够保证每个数据片段不丢失、不乱序，使数据最大限度地安全到达云端，保证数据的完整性。但同时，确认和重发机制可能会影响物联网系统的响应速度和并发量，需要根据不同的应用场景找到最佳平衡点。
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