8、智能气体监测：从智慧城市到技术实现

智能气体监测：从智慧城市到技术实现

1. 智慧城市与气体监测需求

1.1 智慧城市的概念

智慧城市的概念始于 20 世纪 90 年代末。随着城市化的发展，人们对资源的有效利用提出了更高的要求，智慧城市的概念应运而生。智慧城市主要是将信息和通信技术（ICT）融入城市的日常服务中，以提高服务质量和性能，如能源供应、交通管理等。其核心目标是通过智能技术提升市民的生活质量。

智慧城市的判定可参考以下因素：
- 城市服务中数字和电子技术的应用
- 利用 ICT 改善市民生活方式
- 为市民提供智能工作环境
- 具备更新且受 ICT 支持的政府系统

如今，智慧城市有多种别称，如数字城市、信息城市等。随着 5G、物联网（IoT）、人工智能（AI）等技术的发展，智慧城市具备了智能计量系统、自动驾驶交通、智能电网通信等多种功能。同时，环境监测也变得更加智能，包括空气污染、水污染、能源消耗等方面。因此，智能气体监测系统在智慧城市中显得尤为重要。

1.2 气体监测的重要性

人类在日常生活中会接触到各种气体和气味，其中一些可能具有毒性，因此高效的气体监测对于人类和社会的安全至关重要。过去，研究人员发现单个气体传感器可能对多种化学物质有响应，缺乏选择性。而且，环境中的气体通常是混合存在的。

为了模拟人类的嗅觉系统，研究人员开始使用传感器阵列代替单个传感器，并引入模式识别技术和人工智能，从而产生了“电子鼻（e - nose）”的概念。电子鼻主要由传感器阵列、数据处理、模式识别和分类四个基本组件组成。然而，电子鼻的各个组件存在一些瓶颈，需要进一步改进。传感器阵列产生的模式非常复杂，因