[發明專利]一種基于主動時空圖卷積的機動車排污監測節點部署方法

有效

• 申請號: 201910466486.0
• 申請日: 2019-05-31
• 公開（公告）號: CN110163449B
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 蔣鵬;劉俊;許歡;鄭松;俞程;吳翔;林廣;朱寧;丁宗英;李添驕;余善恩;俞潔;潘瑛;劉朕
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/04;G06F17/16
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 周希良

本發明公開了一種基于主動時空圖卷積的機動車排污監測節點部署方法，利用已部署節點監測數據、城市交通路網特征以及交通流量數據等去預測城市范圍內全局的機動車尾氣濃度時空分布及其不確定性指標，然后以預測預測不確定性指標以及各條未布點路段與已布設節點路段固有特征差異性來聯合優化選擇新的地點建立機動車尾氣排放監測節點。本發明在已部署監測節點的情況下能夠找到最合適的位置去布設監測節點，以至于最大限度地提高尾氣排放分布預測的準確性，適用于多階段施工場景。

技術領域

本發明涉及一種基于主動時空圖卷積的機動車排污監測節點部署方法，屬于機動車尾氣排放監測節點的部署技術領域，以提高城市路網中尾氣排放時空分布預測可靠性為目標，根據圖卷積神經網絡與主動學習的相關理論，進行建模與求解，進而研究機動車尾氣排放監測節點在城市交通路網中的選址布設問題。

背景技術

近幾年來，我國機動車保有量急劇增漲，機動車行駛過程中排放的NOx、CO、HC、PMx等大量有害氣體加重了城市空氣污染，導致空氣質量日益下降、霧霾天氣日漸頻發。此外，這些污染物還增加引發城市居民呼吸系統疾病、城市兒童交通病甚至癌癥的患病風險，對城市居民的身體健康以及日常生活造成嚴重影響。機動車尾氣污染治理的前提是對尾氣污染物的有效監測，因此急需一些監測手段來量化在路機動車的尾氣排放量。

移動污染源排放遙測系統能夠在機動車正常行駛的過程中進行尾氣排放監測，不會對其產生任何影響，能夠取得更加準確的尾氣監測結果。該系統由廣泛分布于交通路網中的尾氣遙測節點組成，每天通過這些站點的車輛數成千上萬，其排放情況可以被實時監測。然而由于部署在城市交通路網中的監測節點的安裝與維護成本高，其數量受到了經濟預算的限制，因此對監測節點進行科學合理的部署是構建機動車尾氣排放監測系統的關鍵。

發明內容

本發明要解決的技術問題：克服現有技術的不足，提供一種基于主動時空圖卷積的機動車排污監測節點部署方法。

本發明技術解決方案：

步驟一：結構序列數據進行特征提取

借鑒注意力機制的思想對鄰接矩陣進行處理，得到自適應鄰接矩陣：

其中，A為鄰接矩陣，I_N為單位矩陣，W_embed為一個可學習的嵌入矩陣，ο為逐元素相乘，ReLU為線性整流函數。

將自適應鄰接矩陣送入圖卷積網絡，得到自適應圖卷積網絡，即為

其中，H^(l)為l^th層非線性變換輸出，σ(·)為激活函數，H⁽⁰⁾＝X即特征輸入。

自適應圖卷積能夠根據圖結構以及各個節點的特征去自適應調節邊的權重，能夠學習到不同鄰接節點帶來的不同程度的影響，并且實現了端到端的學習。

將速度特征輸入設定為交通路網鄰接矩陣設定為A_S∈R^n×n，其中t,n,C_speed分別為時間步數、路段數量和速度特征維度。Att_speed是一個三維張量，以上的圖卷積只能處理二維數據，在時間軸上共享參數，即每個時間戳上的都做相同的圖卷積，所以速度特征經過一次圖卷積運算后得到的特征映射為：

i∈{1,2,...,t}

其中，為圖卷積核。