近年来,偏远地区的矿产开采工作使矿区周围的生态环境破坏严重,空气环境受到了严重的污染,空气的污染能引发多种呼吸道疾病及其他疾病,对居民的身体健康造成了严重的危害。当前的大气质量监测站点以国控站点为主且存在着站点设备耗资较大,多半设备靠进口,节点单一等问题。目前对偏远矿区的大气环境监测已经逐渐引起大众的重视,通过布设具有多参数、多节点、实时性强等特点的大气质量监测系统实现对矿区空气环境的实时监测和预警。本文根据矿区的环境特点,引入了无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）技术、4G通信技术、嵌入式技术等关键技术,结合陕西省科技统筹创新工程计划项目（“互联网+”偏远地区矿产资源开采环境污染监控系统,项目编号:2016KTCQ01-26）开展研究工作,本文所做主要工作如下:1.介绍了国内外WSN在大气监测方向的发展近况,根据项目合同中对系统设计的要求,提出了一种基于ZigBee、LoRa构成无线传感网络的设计方案。2.完成了大气质量监测系统样机的硬件设计与制作,包括传感器节点、汇聚节点、网关节点等部分,详细介绍了各部分的主要电路,绘制出了PCB并制作了硬件实物。3.完成了传感器节点等各模块的嵌入式软件设计与编写,通过设计的网状加星状网络拓扑结构实现了高速、稳定的大气质量信息采集及传输,网关节点能够连接4G网络将监测数据实时发布到乐联网云平台上从而及时了解监测区域的大气污染物排放状况。4、深入研究了气体扩散理论及推导了无风情况下和有风情况下的相关模型,然后结合推导出的气体扩散模型对传统的三边及多边气体源定位算法深入分析。5、对系统中的2.4GHz无线信号信测传输、WSN数据传输、网络连接、太阳能供电系统等进行了野外测试,并将系统采集的数据与国控站点的监测数据进行对比分析,系统监测的PM₁₀等颗粒物参数、NO₂等气体参数的平均相对误差分别为3.81%、3.48%。本文中利用WSN设计的大气质量监测系统,可以根据矿区的复杂环境进行灵活的部署节点,提高了系统的稳定性。本文通过对测试结果的分析,系统整体运行正常、完成了项目所要求的技术指标,达到了项目的预期目标。