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智能制造与工业通风服务融合的空气质量改善研究1

智能制造与工业通风服务融合的空气质量改善研究

摘要

本研究聚焦于智能制造技术与工业通风服务的深度融合，旨在探索一种系统化、智

能化的空气质量改善解决方案。随着工业4.0时代的到来，传统工业通风系统已难以满

足现代制造业对空气质量的高要求。本研究通过分析当前工业通风系统的技术瓶颈，结

合物联网、大数据、人工智能等智能制造核心技术，构建了一套智能通风服务系统架构。

研究采用多学科交叉方法，融合流体力学、环境工程、计算机科学等领域的理论，开发

了基于实时数据采集、智能分析、自适应控制的通风优化算法。通过在某汽车制造企业

的实证研究表明，该系统能够有效降低车间PM2.5浓度35.2%，VOCs浓度28.7%，同

时实现能耗降低22.4%。本研究不仅为工业空气质量改善提供了技术路径，也为智能制

造在环保领域的应用提供了实践参考。研究成果可广泛应用于汽车制造、电子装配、化

工生产等多个工业场景，对推动制造业绿色转型具有重要意义。

引言与背景

1.1研究背景与意义

工业革命以来，制造业始终是推动社会进步的核心力量，但同时也带来了严重的环

境问题。据《中国工业环境统计年鉴》数据显示，2022年我国工业废气排放量达38.7

万亿立方米，其中包含大量有害物质，严重威胁工人健康和生态环境。传统的工业通风

系统多采用固定参数设计，无法根据实际工况动态调整，导致能源浪费和空气质量不稳

定。随着《中国制造2025》战略的深入推进，智能制造已成为工业转型升级的关键路

径。将智能制造技术引入工业通风领域，实现通风系统的智能化、精准化控制，不仅能

够显著改善空气质量，还能大幅降低能耗，符合国家”双碳”战略目标。

1.2国内外研究现状

国外在智能通风领域起步较早，德国弗劳恩霍夫研究所开发的”自适应通风系统”通

过机器学习算法优化气流组织，节能效果达1520%。美国劳伦斯伯克利国家实验室提出

的”需求控制通风”概念已在多个工业场景得到验证。国内方面，清华大学建筑节能研究

中心开发的”智能通风平台”实现了对大型厂房的分区控制，但系统集成度仍有待提高。

总体来看，现有研究多集中于民用建筑或单一工业场景，缺乏针对复杂制造环境的系统

性解决方案，且对智能制造技术的融合应用不够深入。

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1.3研究目标与内容

本研究旨在构建一套完整的智能制造与工业通风服务融合体系，具体目标包括：1）

建立工业空气质量多维评价模型；2）开发智能通风控制系统架构；3）实现通风参数的

动态优化；4）验证系统在实际工业环境中的应用效果。研究内容涵盖传感器网络部署、

数据采集与处理、智能算法开发、系统集成与测试等多个方面，形成从理论到实践的完

整技术链条。

1.4研究方法与技术路线

本研究采用理论分析与实证研究相结合的方法。首先通过文献调研和现场调研明

确工业通风系统的技术瓶颈；其次基于流体力学和机器学习理论构建智能通风算法；然

后开发原型系统并在实际工业环境中进行测试验证；最后通过数据分析评估系统性能。

技术路线遵循”需求分析系统设计算法开发原型实现测试优化”的递进式开发流程，确保

研究成果的科学性和实用性。

1.5报告结构安排

本报告共分为14个章节，系统阐述智能制造与工业通风服务融合的空气质量改善

研究。第1章为引言，介绍研究背景和意义；第2章分析政策与行业环境；第3章诊断

现状与问题；第4章构建理论基础；第5章明确研究目标；第6章设计技术路线；第7

章制定实施方案；第8章分析经济效益；第9章评估风险；第10章提出保障措施；第

11章设定评价指标；第12章展示阶段成果；第13章进行案例分析；第14章总结与展

望。各章节层层递进，形成完整的研究体系。

政策与行业环境分析

2.1国家政策导向

近年来，国家相继出台多项政策推动制造业绿色转型。《“十四五”工业绿色发展规

划》明确提出要”加快制造业绿色低碳改造”，将智能环保装备列为重点发展方向。《工

业领域碳达峰实施方案》要求”推广应用先进节能技术装备”，为智能通风系统的推广应

用提供了政策支持。生态环境部发布的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》特别强

调”加强车间密闭和废气收集处理”，对工业通风系统