Онлайн-определение качества воздуха в помещени

Для определения качества воздуха в помещениях создана модель классификации, основанная на лазерно-индуцированной эмиссионной спектроскопии (LIBS) и машинном обучении. В качестве образцов взяты резиновое и деревянное покрытия, мебельная краска и интерьерная краска. Анализ спектров показывает, что в составе воздуха присутствуют различные металлические элементы, в том числе Ti, Ca и Na. Для летучих органических соединений, присутствующих в покрытиях или красках, сравниваются интенсивности C, H и O, которые являются основными ингредиентами летучих органических соединений. Установлено, что LIBS может быть использована для обнаружения различных составляющих воздуха в помещениях. Для различения типов воздуха в помещении использован метод главных компонент, обучающий набор данных сохранен для дальнейшей идентификации. Создана модель классификации на основе усовершенствованной искусственной нейронной сети с обратным распространением ошибки (BP-ANN) с точностью распознавания 93.4%. После обучения модели ее производительность протестирована с использованием спектров различных покрытий и красок, точность распознавания достигла 98.2%. Показано, что данный метод, сочетающий LIBS и машинное обучение, обладает большим потенциалом для определения качества воздуха в помещении.

1. Q. Zhang, S. Sun, X. Sui, L. Ding, M. Yang, C. Li, C. Zhang, X. Zhang, J. Hao, Y. Xu, S. Lin, R. Ding, J. Cao, Sci. Total Environ., 757 (2021).

2. Anusha N. Seneviratne, Mark R. Miller, Atherosclerosis, 406, 119240 (2025).

3. B. Gaines, I. Kloog, I. Zucker, G. Ifergane, V. Novack, C. Libruder, Y. Hershkovitz, P. E. Sheffield, M. Yitshak-Sade, Int. J. Environ. Res. and Public Health, 20, No. 2 (2023).

4. Z. Mo, S. Lu, M. Shao, China Environ. Poll., 269 (2021).

5. B. Nezikova, C. Degrendele, B. A. M. Bandowe, A. H. Smejkalova, P. Kukucka, J. Martinik, L. Mayer, R. Prokes, P. Pribylova, J. Klanova, G. Lammel, Chemosphere, 269, 128738 (2022).

6. N. M. Hanif, N. S. S. L. Hawari, M. Othman, H. H. Abd Hamid, F. Ahamad, R. Uning, M. C. G. Ooi, M. I. A. Wahab, M. Sahani, M. T. Latif, Chemosphere, 285, 131355 (2021).

7. A. K. Dixit, B. Espinoza, Z. Qiu, A. Vullikanti, M. V. Marathe, Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 120, No. 16 (2023).

8. T. Hussein, J. Londahl, S. Thuresson, M. Alsved, A. Al-Hunaiti, K. Saksela, H. Aqel, H. Junninen, A.Mahura, M. Kulmala, Int. J. Environ. Res. and Public Health, 18, No. 6 (2021).

9. Z. Noorimotlagh, N. Jaafarzadeh, S. Silva Martinez, S. A. Mirzaee, Environ. Res., 193, 110612 (2021).

10. A. C. Lewis, D. Jenkins, C. J. M. Whitty, Nature, 614, No. 7947, 220–223 (2023).

11. M. Mannan, S. G. Al-Ghamdi, Int. J. Environ. Res. and Public Health, 18, No. 6 (2021).

12. T. Alapieti, E. Castagnoli, L. Salo, R. Mikkola, P. Pasanen, H. Salonen, Indoor Air, 31, No. 5, 1563–1576 (2021).

13. A. D. Susanto, W. Winardi, M. Hidayat, A Wirawan, Rev. Environ. Health, 36, No. 1, 95–99 (2021).

14. Y. Zhou, G. Yang, J. Build. Eng., 59 (2022).

15. Aizezi Nuerbiye, Z. A. Chen, Y. Z. Liu, Spectrochim. Acta, Part B: At. Spectrosc., 225, 107124 (2025).

16. Y. P. Ye, Nuerbiye Aizezi, J. P. Feng, B. Y. Han, X. Li, Z. M. Su, L. Li, Y. Z. Liu, Anal. Chem., 97, No. 10, 5554–5562 (2025).

17. V. V. Lider, Physics-Uspekhi, 61, No. 10, 980–999 (2018).

18. S. M. Pershin, F. Colao, V. Spizzichino, Laser Phys., 16, No. 3, 455–467 (2006).

19. J.-J. Choi, S.-J. Choi, J. J. Yoh, Appl. Spectrosc., 70, No. 9, 1411–1419 (2016).

20. I. Rehan, M. Z. Khan, K. Rehan, A. Mateen, M. A. Farooque, S. Sultana, Z. Farooq, Appl. Opt., 57, No. 2, 295–301 (2018).

21. L. Peter, V. Sturm, R. Noll, Appl. Opt., 42, No. 30, 6199–6204 (2003).

22. S. J. Mousavi, M. H. Farsani, S. M. R. Darbani, N. Asadorian, M. Soltanolkotabi, A. E. Majd, Appl. Opt., 54, No. 7, 1713–1720 (2015).

23. Y. Jia, N. Zhao, L. Fang, M. Ma, D. Meng, G. Yin, J. Liu, W. Liu, Plasma Sci. & Technology, 20, No. 9, 095503 (2018).

24. H. Nozari, F. Rezaei, S. H. Tavassoli, Phys. Plasmas, 22, No. 9 (2015).

25. M. S. Bak, B. McGann, C. Carter, H. Do, J. Phys. Appl. Phys., 49, No. 12 (2016).

26. D. W. Hahn, N. Omenetto, Appl. Spectrosc., 66, No. 4, 347–419 (2012).

27. B. Y. Han, W. H. Gao, J. Feng, Asiri Iroshan, J. Q. Yang, G. F. Chen, Y. Zhang, Nuerbiye Aizezi, Y. Z. Liu, J. Hazard. Mater., 496, 139284 (2025).

28. H. Q. Meng, W. H. Gao, Y. P. Ye, Y. Z. Liu, Opt. Lett., 50, 3038–3041 (2025).

29. M. Boueri, V. Motto-Ros, W.-Q. Lei, Q.-L. Ma, L.-J. Zheng, H.-P. Zeng, J. Yu, Appl. Spectrosc., 65, No. 3, 307–314 (2011).

30. C. Che, X. Lin, X. Gao, J. Lin, H. Sun, Y. Huang, S. Tao, Microwave and Opt. Tech. Lett., 63, No. 6, 1635–1641 (2021).

31. P. Porizka, J. Klus, E. Kepes, D. Prochazka, D. W. Hahn, J. Kaiser, Spectrochim. Acta, Part B: At. Spectrosc., 148, 65–82 (2018).

32. D. Diaz, A. Molina, D. W. Hahn, Appl. Spectrosc., 74, No. 1, 42–54 (2020).

33. Z. Gazali, R. Kumar, P. K. Rai, A. K. Rai, SN Thakur, Spectrochim. Acta, Part A: Mol. and Biomolec. Spectrosc., 260 (2021).

34. Y Dai, S Zhao, C Song, X Gao, Microwave and Opt. Tech. Lett., 63, No. 6, 1629–1634 (2021).

35. S. C. Nair, K. P. Satish, J. Sreedharan, H. Ibrahim, BMC Public Health, 16, No. 1, 831 (2016).