智能传感器网络在城市PM2.5 污染源追踪中的部署策略

引言：

城市 PM2.5 污染治理是改善空气质量、保障公众健康的重要任务，精准追踪污染源是制定有效治理措施的前提。智能传感器网络凭借实时监测、数据密集的优势，成为污染源追踪的核心技术支撑。然而，当前传感器网络部署在覆盖范围、点位布局、数据协同等方面存在不足，导致污染源定位模糊、追踪滞后。探索科学的部署策略，优化传感器网络的空间分布与运行机制，对提升 PM2.5 污染源追踪效能具有重要现实意义。

一、智能传感器网络部署存在的问题

（一）空间覆盖与布局失衡

部分城市传感器点位设置集中于中心城区，郊区及城乡结合部监测盲区较多，无法全面捕捉区域内 PM2.5 浓度分布特征。重点污染源周边未形成针对性监测网络，工业园区、交通干道等高发区域传感器密度不足，难以精准捕捉污染扩散轨迹。同时，部分区域存在传感器过度密集现象，造成数据冗余与资源浪费，而污染敏感区域却因布局缺失导致监测数据代表性不足。

（二）网络协同与数据联动不足

传感器网络各节点独立运行，缺乏统一的数据传输与处理机制，不同品牌、型号的传感器数据格式不兼容，形成信息孤岛。监测数据实时性传输存在延迟，污染源突发排放时无法快速触发周边传感器联动监测，导致污染扩散初期数据缺失。此外，传感器网络与气象、交通等关联数据平台未建立有效对接，难以综合环境因素分析污染成因，影响追踪准确性。

二、智能传感器网络部署的核心原则

（一）环境适配性原则

传感器部署需充分结合城市地形地貌与功能分区特征，针对不同区域的污染来源与扩散规律制定差异化布局方案。在地形复杂区域，考虑海拔高度、通风条件对 PM2.5 扩散的影响，合理调整传感器安装高度与监测角度 [ ]。依据城市功能区划，在工业、交通、居民生活等不同区域优化传感器类型与监测参数，确保监测数据与区域污染特征相匹配。

（二）数据关联性原则

传感器点位布局需构建相互关联的监测网络，相邻节点数据形成有效印证与补充，通过空间插值算法提升区域污染分布的推算精度。重点污染源周边设置多层级监测节点，形成从源头到周边扩散区的梯度监测链条，捕捉污染浓度衰减规律。同时，确保传感器数据采集频率与污染扩散速度相适配，保障数据在时间维度上的连续性与关联性。

（三）动态调整性原则

传感器网络部署需具备弹性调整能力，根据季节污染特征变化优化点位分布，针对冬季采暖期、夏季臭氧前体物等不同污染类型调整监测重点。建立污染源动态数据库，对新增污染源及时增补监测节点，对污染减排成效显著的区域合理缩减传感器密度。结合城市规划变迁，同步调整传感器布局，确保网络覆盖与城市发展相适应。

三、智能传感器网络部署的优化策略

（一）科学规划空间布局

为全面掌握城市污染状况，需系统开展污染普查工作，精准厘清工业源、移动源、面源等重点污染源的空间分布特征与排放规律。针对工业厂区、污水排放口等固定污染源，在周边划定核心监测区，实时追踪污染物扩散路径。采用网格化布点法科学划分监测单元，中心城区依据商业区、居民区、工业区等功能分区细化网格密度，郊区按乡镇行政区划合理布设监测节点，确保城乡结合部、偏远区域无监测盲区。在交通枢纽、建筑工地等动态污染源周边，部署可移动传感器点位，结合早晚高峰、施工时段等污染特征灵活调整监测位置，实现固定与动态监测的无缝衔接，为污染治理提供精准数据支撑。

（二）构建协同运行机制

构建统一的传感器网络管理平台是实现协同运行的基础，平台需明确数据采集的技术规范、传输的协议标准及存储的格式要求，对不同监测节点采集的原始数据进行归一化处理，确保数据在系统内可高效互通与整合分析。在网络架构中部署边缘计算节点，将数据处理功能下沉至监测前端，提升实时数据的分析与响应速度，当监测到污染浓度超标时，系统可自动触发周边区域传感器的加密监测模式，提高数据采集频次并加快上报效率，实现污染动态的精准追踪[2]。推动传感器网络与气象站、交通监控系统的数据融合共享，建立多源数据关联分析模型。通过整合风速、风向等气象数据及车流量等交通信息，结合污染浓度监测数据进行综合研判，借助环境因素与污染扩散规律的关联性分析，辅助追溯污染产生的源头与传播路径，为污染防控决策提供多维度数据支撑。

（三）完善动态调整机制

建立全流程传感器运行评估体系，通过日检数据完整性、周测设备稳定性、月评监测代表性的三级校验机制，定期分析各点位数据质量。对数据偏差超阈值、监测范围重叠的点位实施精准迁移或依规移除，保障监测网络高效运行。根据季度污染溯源报告动态调整布局，采暖期重点增加居民供暖集中区、燃煤锅炉房周边的监测节点密度[3]；秸秆焚烧高发期则强化郊区农田、城郊结合部的露天焚烧监测力度。同步将传感器配套部署纳入城市建设项目环评审批硬性要求，在新建工业区、大型交通枢纽等项目规划阶段明确监测点位数量与布设标准，从源头实现新增污染源监测的全覆盖、无死角。

结语：

智能传感器网络部署的科学性直接决定城市 PM2.5 污染源追踪的精准度，当前存在的空间布局失衡、协同不足等问题制约了监测效能提升。遵循环境适配性、数据关联性、动态调整性原则，通过科学规划空间布局、构建协同运行机制、完善动态调整策略，可优化传感器网络的监测能力。持续优化部署策略，强化传感器网络与多源数据的融合应用，为城市 PM2.5 污染精准治理提供有力技术支撑。

参考文献

[1] 耿墅 . 基于多传感器的空气质量检测设备研制 [D]. 阜阳师范大学 ,2021.

[2] 陈慧敏 . 基于无人机载传感器系统的低空大气监测研究 [D].哈尔滨工业大学,2020.

[3] 郑阳 , 陈美玲 , 李欣鹏 , 等 . 基于 WiFi 远程检测与传输PM2.5 数值检测仪设计 [J]. 物联网技术 ,2019,9(08):22-23.