沿海港口作为对外贸易的重要经济窗口和水陆交通枢纽,由于地理位置特殊,每年因频繁大风、大雾、暴雨等恶劣天气造成的设备损坏和人员伤亡损失严重,建立适合于港口的生产环境监控系统对港口安全生产调度和周围环境保护具有极其重要的意义。本文针对港口环境监控的具体需求,以丰富的电力电子技术作为基本理论支撑和技术支持,并结合自动控制技术和数据分析处理方法,使用先进的环境传感器和通信技术设计了一种实时性好、可靠性高、功能决策完善的生产环境监控系统,实现对港口作业现场的多种环境要素的监测预警与生产控制,通过环境数据预处理和分析方法保证了数据采集质量并挖掘深层环境变化规律,提高港口智能化水平。通过分析环境监控系统国内外发展现状和趋势,指出我国港口环境监测的不足;针对沿海港口的生产需求提出港口生产环境监控系统的总体方案,选择合适的数据通信方式和软件架构。根据港口环境条件,结合电力电子技术的基本理论和原则,对环境监测传感器进行了详细的技术分析和选型,设计了数据采集器的硬件系统,包括硬件结构模块组成、数据存储方式以及设备参数配置等内容,采用MODBUS TCP/IP协议方式实现与服务器的数据通信。结合数据库镜像和双机热备技术部署中心服务器,选取SQL Server 2008作为系统数据库,并阐述详细数据库表的设计内容,实现环境数据的稳定存储管理。提出采用C/S三层软件架构开发系统的思路,结合Visual Studio 2013、DevExpress控件、WPF框架等工具,使用C#语言在.NET平台下开发远程监控客户端,详细阐述并展示各个功能模块的设计,实现完备的软件功能和友好的人机交互。针对环境数据在采集传输过程中可能出现的数据缺失、数据离群、噪声数据等数据异常情况,在研究数据预处理方法的基础上,提出采用插补法填补缺失数据,通过聚类分析算法和基于滑动窗口的时间序列算法提取离群数据,通过复合滤波技术减少噪声数据干扰。为探索环境数据隐含关键信息,发现环境数据季节性变化规律,提出使用关联规则分析方法挖掘不同环境要素之间的数据关联,帮助总结港区环境变化规律,对环境变化趋势做出精准预判,为港区提供季节性的生产指导并为港口应对恶劣天气积累经验。