空气质量分析系统的设计与实现(源码)【字数：10662】
摘 要随着社会的不断进步，国家在飞速发展的同时，空气质量却越来越差。现如今的空气情况是，空气质量差会导致病人病情恶化，即使健康人群也可能会感染疾病；即便空气污染指数不高，由于长期吸入有害物质导致气管炎等疾病。因自然因素和人为因素导致空气质量下降，经常出现雾霾等极端现象以及绿色覆盖率下降。这一系列问题使得人们越来越关注空气质量，预测未来时间的空气质量可以给人们提供帮助。空气质量分析系统通过查询并运用Python爬虫爬取相关的数据，对相关的数据在Mysql 8.0.15中存取。运用Pyecharts将相关的数据绘制成图表展示，展示图表主要以4个模块分别展示历史数据模块，工业污染数据模块，空气质量分析模块，预测模块。基于历史数据，根据随机森林算法对未来天气的空气质量进行预测。本系统在Windows7的系统环境下，采用的开发工具为Pycharm和Sublime Text，将Mysql作为后台数据库，采用的编程语言为Python和Php，该系统的功能较为实用，安全性较高。空气质量分析系统是通过运用爬虫爬取空气质量历史数据，对爬取的数据进行处理、展示、分析，从而了解济南地区的空气质量状况。基于空气质量历史数据的分析，运用随机森林算法对未来的空气质量AQI进行预测，人们出行提供有效帮助。
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 空气质量分析系统的相关技术 4
2.1系统环境简介 4
2.1.1系统运行环境简介 4
2.1.2系统开发语言PHP简介 4
2.1.3系统开发语言Python简介 4
2.1.4系统前端开发语言简介 4
2.1.5系统开发环境简介 4
2.2系统数据库简介 4
2.3随机森林算法简介 4
2.4爬虫的简介 4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.4.1什么是爬虫 5
2.4.2爬虫的本质 5
第3章空气质量分析系统需求分析 6
3.1空气质量分析系统功能性需求概述 6
3.1.1系统概述 6
3.1.2系统功能需求 6
3.2空气质量预测系统开发的可行性研究 7
3.2.1技术可行性 7
3.2.2经济可行性 7
3.2.3操作可行性 7
第4章 随机森林算法 8
4.1决策树 8
4.2随机森林 9
4.2.1随机抽样 10
4.2.2用于拆分节点的随机特征子集 10
4.2.3 特征重要性 10
第5章 数据库设计 12
5.1数据库表设计 12
5.2数据库表的创建 13
第6章 空气质量分析系统的设计 15
6.1爬虫模块 15
6.2图表展示模块 17
6.3空气质量分析模块 18
6.4空气质量预测模块 19
第7章 空气质量分析系统实现 20
7.1主界面 20
7.2历史数据展示页面 20
7.3工业污染数据界面 22
7.4空气质量分析界面 23
7.4.1 空气质量分析界面 23
7.4.2 空气质量预测界面 23
第8章 系统测试 30
8.1测试方法 30
8.2测试过程 30
8.2.1爬虫模块测试 30
8.2.2预测模块测试 30
8.2.3界面展示测试 31
第9章 总结与展望 33
9.1总结 33
9.2 展望 33
参 考 文 献 34
致 谢 35
第1章 前言
1.1研究背景
随着人类文明的不断进步，人们对生活的需求也越来越高。在人们得到想要的需求同时，产生了大量的空气污染因子扩散在空气中。这就使得空气污染越来越严重，严重到空气质量差的时候，会导致病人病情恶化即使健康人群也可能感染疾病。空气污染对人们生产活动都会产生极大的伤害，这一系列问题使得人们越来越关注空气质量。通过运用爬虫爬取空气质量历史数据，对爬取的空气质量数据进行保存、处理、分析，从而去了解空气质量状况。基于空气质量历史数据的分析，运用编程语言对未来的空气质量进行预测，达到对人们出行等提供帮助的效果。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
国际上较早展开空气污染预测研究的有美国、前苏联、英国等国家，根据污染浓度预测分为统计模式和数值模式两种，为了提高预测结果的准确性，多使用统计预测模型和数值预测模型相结合的方法[1]。
1997年美国率先将PM2.5列为空气质量监测的检测标准之一，随后Riehart等在美国加利福尼亚地区建立了20个观测站[2]，用于研究PM2.5的空气质量。Chameides等研究气溶胶光学厚度和区域霾污染对水稻和小麦产量的影响[3]。
基于统计预报方法和数值预报方法的方法，多尺度空气质量模型CMAQ (Community Multiscale Air Quality Modeling System)得到广泛应用。CMAQ在模拟过程中能将天气系统中、小尺度气象过程中对污染物的输送、扩散、转化和迁移过程的影响融为一体考虑，同时兼顾了区域与城市尺度之间大气污染物的相互影响以及污染物在大气中的气相各种化非均相化学过程、气溶胶学过程。CMAQ最多可以模拟80多种污染物，研究最多的常规污染物有臭氧、氮氧化物以及大气颗粒物等。
1.2.2国内研究现状
目 录
第1章 前言 1
1.1研究背景 1
1.2国内外研究现状 1
1.2.1国外研究现状 1
1.2.2国内研究现状 1
1.3研究目的和意义 2
1.3.1研究目的 2
1.3.2研究意义 2
1.4全文组织结构 2
第2章 空气质量分析系统的相关技术 4
2.1系统环境简介 4
2.1.1系统运行环境简介 4
2.1.2系统开发语言PHP简介 4
2.1.3系统开发语言Python简介 4
2.1.4系统前端开发语言简介 4
2.1.5系统开发环境简介 4
2.2系统数据库简介 4
2.3随机森林算法简介 4
2.4爬虫的简介 4 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
2.4.1什么是爬虫 5
2.4.2爬虫的本质 5
第3章空气质量分析系统需求分析 6
3.1空气质量分析系统功能性需求概述 6
3.1.1系统概述 6
3.1.2系统功能需求 6
3.2空气质量预测系统开发的可行性研究 7
3.2.1技术可行性 7
3.2.2经济可行性 7
3.2.3操作可行性 7
第4章 随机森林算法 8
4.1决策树 8
4.2随机森林 9
4.2.1随机抽样 10
4.2.2用于拆分节点的随机特征子集 10
4.2.3 特征重要性 10
第5章 数据库设计 12
5.1数据库表设计 12
5.2数据库表的创建 13
第6章 空气质量分析系统的设计 15
6.1爬虫模块 15
6.2图表展示模块 17
6.3空气质量分析模块 18
6.4空气质量预测模块 19
第7章 空气质量分析系统实现 20
7.1主界面 20
7.2历史数据展示页面 20
7.3工业污染数据界面 22
7.4空气质量分析界面 23
7.4.1 空气质量分析界面 23
7.4.2 空气质量预测界面 23
第8章 系统测试 30
8.1测试方法 30
8.2测试过程 30
8.2.1爬虫模块测试 30
8.2.2预测模块测试 30
8.2.3界面展示测试 31
第9章 总结与展望 33
9.1总结 33
9.2 展望 33
参 考 文 献 34
致 谢 35
第1章 前言
1.1研究背景
随着人类文明的不断进步，人们对生活的需求也越来越高。在人们得到想要的需求同时，产生了大量的空气污染因子扩散在空气中。这就使得空气污染越来越严重，严重到空气质量差的时候，会导致病人病情恶化即使健康人群也可能感染疾病。空气污染对人们生产活动都会产生极大的伤害，这一系列问题使得人们越来越关注空气质量。通过运用爬虫爬取空气质量历史数据，对爬取的空气质量数据进行保存、处理、分析，从而去了解空气质量状况。基于空气质量历史数据的分析，运用编程语言对未来的空气质量进行预测，达到对人们出行等提供帮助的效果。
1.2国内外研究现状
1.2.1国外研究现状
国际上较早展开空气污染预测研究的有美国、前苏联、英国等国家，根据污染浓度预测分为统计模式和数值模式两种，为了提高预测结果的准确性，多使用统计预测模型和数值预测模型相结合的方法[1]。
1997年美国率先将PM2.5列为空气质量监测的检测标准之一，随后Riehart等在美国加利福尼亚地区建立了20个观测站[2]，用于研究PM2.5的空气质量。Chameides等研究气溶胶光学厚度和区域霾污染对水稻和小麦产量的影响[3]。
基于统计预报方法和数值预报方法的方法，多尺度空气质量模型CMAQ (Community Multiscale Air Quality Modeling System)得到广泛应用。CMAQ在模拟过程中能将天气系统中、小尺度气象过程中对污染物的输送、扩散、转化和迁移过程的影响融为一体考虑，同时兼顾了区域与城市尺度之间大气污染物的相互影响以及污染物在大气中的气相各种化非均相化学过程、气溶胶学过程。CMAQ最多可以模拟80多种污染物，研究最多的常规污染物有臭氧、氮氧化物以及大气颗粒物等。
1.2.2国内研究现状
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