人工智能在大气环境监测中的应用.docx
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2022-11-12
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人工智能在大气环境监测中的应用
摘要：人工智能已广泛应用于环境监测的各个层面，有效的推进环境治理工作
的进步。人工智能对环境监测的影响主要表现在提升环境信息采集和处理能力、
提供决策依据、加快传播知识和理念速率、提供精细化管理方案等方面。人工智
能在环境监测中也起到了非常重要的作用，因此文章就人工智能在大气环境监测
中的应用展开论述，希望能提供一定的参考。
关键词：人工智能；环境监测；具体应用
1 人工智能基本的内涵
人工智能(artificial intelligence,简称 AI)是研究、开发和模拟人类智能、智能行为及其规律
的一门学科,人工智能属于计算机学科,人工智能的核心目标为通过对智能信息相关理论的处
理及应用,设计出一些与人类智能思维、行为等比较相似的计算系统和程序。随着人工智能的
不断发展,在人工智能领域中产生诸多技术,且这些技术正在不断成熟与完善。
2 人工智能在环境监测领域的应用研究
人工智能在数据处理和分析方面的优势，使得人工智能在环境治理的监测和预警方面得
到广泛应用。现有研究主要集中于人工智能技术在环境信息分析和预测领域，宋晖、薛云等
就提出将神经网络技术应用于大气质量评价和预报领域，借助神经网络的非线性处理能力和
容噪能力，建立基于人工神经网络的大气质量评价预警系统。林志等认为，深度学习在特征
提取与模型拟合方面具有独特的潜力和优势，基于深度学习的目标检测能够通过图像目标识
别、状态特征提取、目标判定和智能分析，实现对停产整改的企业进行人员、车辆的出入监
测，通过数量统计和逗留时间来进行智能预警。国外研究还将人工智能技术用于设计和支持
污水处理厂的自动控制和监管系统，例如安科·布克瑞斯（Anke Bockreis）和约翰内斯·雅格
（Johannes Jage）等将人工智能应用于废弃物处理厂的气味自动感应系统。人工智能技术在
机器人、无人机等领域的应用已经较为广泛，环境治理和监测只是其应用场景中的一类，文
献主要集中于应用场景分析、应用效果评价，学术性的研究相对较少。例如，金小天认为，
智能机器人用于环境监察执法能够极大地提高执法取证的能力和效率，无人机能够在常态化
巡查、环境信访取证、夜间专项突击检查等应用场景中提高取证效率，增强环境监察综合分
析研判能力。
3 人工智能系统及在大气环境监测中的运用
在人工智能大气环境监测系统中主要有以下部分组成：感知层、网络层、应用层等。在
该结构中处于最底层的是感知层，通过传感器构成一个传感器网络，然后利用无线通信模块
将采集到的大气环境数据传输到网络层；网络层则在其中起到纽带作用，在网络层中有很多
个网络子节点，可以组成多个传输路径，经过汇总后将数据传递到应用层；应用层则是对这
些数据进行最后处理的部分，可以利用人机交互平台将这些数据一一呈现出来。
3.1 感知层
在大气环境监测系统中感知层又被称作大气环境实时动态监测无线传感网络硬件系统。
在感知层中包含了多种类型的传感器，分别针对不同的污染，如烟雾传感器、温湿度传感器、
二氧化碳传感器、气压传感器等。烟雾传感器专门依靠空气中的烟雾浓度检测电路。烟雾传
感器自带信号放大器，利用该放大器将信号放大，并将信号和烟雾传感器引脚相连，然后对
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