中文摘要：本文利用数据库管理、服务发布、无线通信、物联网感知等技术，并结合数字大屏幕平台展示，实现对空气六要素、温湿度、环境噪声以及电磁辐射的24小时无间断监测。对于推进网格化监测管控，提高生态环境污染源快速发现及处置能力具有重要意义。

英文摘要：This system utilizes technologies such as database management， service publishing， wireless communication， and Internet of Things （IoT） sensing， combined with digital large screen platform displays， to achieve uninterrupted 24-hour monitoring of air quality parameters， temperature and humidity， environmental noise， and electromagnetic radiation. It is of significant importance for advancing grid-based monitoring and control， and enhancing the ability to rapidly discover and address sources of ecological and environmental pollution.

关键词：空气质量监测；云计算；大数据分析；人工智能

引言

随着我国快速城市化和工业化，空气质量显著恶化，氮氧化物、可吸入颗粒物为特征的传统煤烟型污染问题依然严重。生态环境部明确了未来几年生态环境监测重点任务和工作要求，提出要创新环境监测体制机制，强化环境质量监测预警，不断完善“天地一体”的生态环境监测网络，全面提高环境监测数据质量。建立基于环保大数据与云计算的空气质量综合性远程监测微型站分布式信息平台是未来环境监测的大趋势。

一、基于人工智能的空气质量监测预警系统的重要性

（一）环境监测的创新方法

以环境监测网络的建设、监测远程化、智能化为目标，建立起信息系统一体化的环境污染监测监控与预警服务平台。本文所描述系统的特征在于，在所述的数据管理系统提供的大量环境监测数据的基础上进行深度挖掘分析，建立起污染区域形成模型和污染物扩散模型，将不同污染物之间的关系并联起来，生成统一的语义模型，对重点区域或污染源进行有效追踪，结合无线传感器网络对污染区域进行准确定位和精准预报。

并采用终端客户呈现监测界面，该部分精细化展示平台实现了系统中全部分析仪器设备运行状态和监测数据传输、接收、存储、质控、审核、监控、报警、预警、反馈、分析评价等全过程进行信息化管理，可根据获取的数据及时发现大气环境污染问题，缩短大气污染事件的响应与处置时间，增加治理的靶向性。全面掌握污染物实时浓度分布的态势、传播过程及演化规律等。

（二）RFID和ZigBee技术融合方案

本文所描述系统硬件设计工作主要包含无线传感器网络及相关传感器系统，其中相关传感器硬件负责采集生态环境污染数据，并将其传给处理器进行处理；处理器先把接收的数据进行处理，然后通过换算得出污染物的浓度值，再利用无线接口将数据通过ZigBee网络及铁塔通信网络发送至数据管理系统。同时，团队参考了现有的融合结构，提出了RFID和ZigBee技术融合方案。在本文描述的融合RFID和ZigBee的系统中，ZigBee无线通信技术是主要的无线通信手段，按照ZigBee协议生成树状网络。在系统中主要包含了三种设备：网关设备，ZigBee路由器，以及被称为ZigBee-ID的设备。其中ZigBee-ID设备是一种在节点内部嵌入了标准EPC信息的ZigBee设备。

二、系统模型构建设计

（一）基于无线传感器网络的环境监测硬件系统

通过集成多种高精度环境监测传感器与深度定制嵌入式操作系统，结合自定义加密协议，保证系统的鲁棒性、可扩展性、安全保密防篡改等特性。研发软硬件一体化的低功耗微型嵌入式物联网分布式监测系统，实现空气六要素（SO2、NO2、O3、CO、PM10和PM2.5）、温湿度、环境噪声以及电磁辐射的7x24小时无间断监测。

（二）基于云平台数据数据管理技术的数据系统

构建网格化的实时在线环境质量监测、预警、预报大数据平台，监测环境质量状况及污染物传输扩散趋势，异常情况日报、周报、月报；实现通信网、互联网、物联网三网互通互享，打造环境监测预警大数据分测中心，建立大型分布式数据库，为基于大数据融合的综合分析系统、多模型融合空气质量预报预警系统、基于多维认知技术的案例分析系统、区域应急决策支持系统等应用提供数据支持。

（三）基于人工智能技术的环境监测与预警系统

本文研究成果依托人工智能与环保大数据服务平台，为政府及环保部门提供实时、准确的信息化服务，为环境监测部门提供了实时监测和信息管理平台，可以广泛应用于气象预报、城市绿化建设、基础服务信息建设、环境治理等部门和领域。

三、结论

在本文中，我们探讨了基于人工智能的空气质量监测预警系统的设计与实现。通过整合多源数据，利用云计算的强大处理能力，我们能够实时监测和分析空气质量变化，并为决策者提供科学依据。研究表明，该系统不仅提升了空气质量监测的效率与准确性，还能够有效预警潜在的空气污染事件，从而为公众健康保护和环境治理提供了重要支持。

未来，随着数据采集技术的不断进步和云计算能力的进一步增强，空气质量监测预警系统有望实现更大规模的应用与更高水平的智能化。我们期望该系统能够在政策制定、城市规划和公众教育等多个领域发挥积极作用，推动绿色发展，促进可持续环境管理。

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基金资助：四川省大学生创新创业训练计划项目编号：S202410619062