[發(fā)明專利]基于時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域尾氣排放預(yù)測方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010953126.6
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號(hào): CN112132264B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許鎮(zhèn)義;康宇;曹洋;劉斌琨;李澤瑞;呂文君;趙振怡;裴麗紅
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥綜合性國家科學(xué)中心人工智能研究院（安徽省人工智能實(shí)驗(yàn)室）
• 主分類號(hào): G06N3/0464
• 分類號(hào): G06N3/0464;G06N3/048;G06N3/08;G06Q10/04;G06Q50/26
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所(普通合伙) 34115
• 代理人: 苗娟

本發(fā)明的一種基于時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域尾氣排放預(yù)測方法及系統(tǒng)，可解決現(xiàn)有方法多為基于試驗(yàn)車數(shù)據(jù)，外部影響因素考慮也不夠，相對(duì)誤差較大的技術(shù)問題。包括以下步驟：S100、獲取歷史尾氣時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外部環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；S200、根據(jù)尾氣變化特性構(gòu)建時(shí)序序列劃分集合；S300、基于事先構(gòu)建并訓(xùn)練好的尾氣污染時(shí)空預(yù)測模型，利用當(dāng)前時(shí)刻t的外部環(huán)境特征數(shù)據(jù)和t?1時(shí)刻前的歷史尾氣時(shí)空序列數(shù)據(jù)，預(yù)測未來t+k時(shí)刻的尾氣排放。本發(fā)明通過時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)考慮到尾氣排放具有時(shí)空異質(zhì)性以及受多種外部復(fù)雜環(huán)境因素影響，并且能夠在真實(shí)遙測數(shù)據(jù)上實(shí)現(xiàn)更高精度的區(qū)域尾氣預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及環(huán)境檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域尾氣排放預(yù)測方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

根據(jù)環(huán)保部發(fā)布的《2012中國環(huán)境狀況公報(bào)》顯示全國環(huán)境質(zhì)量保持平穩(wěn)，但形勢依然嚴(yán)峻。北方城市受大范圍天氣影響，空氣質(zhì)量明顯下降，灰霾面積達(dá)130萬平方公里。國務(wù)院批復(fù)實(shí)施的《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》指示以PM2.5污染防治為重點(diǎn)，突出抓好工業(yè)煙粉塵、施工揚(yáng)塵、揮發(fā)性有機(jī)物和機(jī)動(dòng)車尾氣污染治理工作。機(jī)動(dòng)車尾氣是PM2.5的來源之一，實(shí)時(shí)獲取城市區(qū)域尾氣的時(shí)空分布信息對(duì)機(jī)動(dòng)車污染防治以及環(huán)境保護(hù)大有裨益。有必要建立監(jiān)測預(yù)警體系，獲取任意時(shí)刻的城市區(qū)域尾氣時(shí)空分布可以提供城市區(qū)域尾氣污染預(yù)警以及為交通市政部門的城市交通規(guī)劃提供決策支持。

由于城市各區(qū)域?qū)嶋H交通狀況不同以及環(huán)境因素影響，都會(huì)對(duì)車輛的行駛工況造成影響，同時(shí)考慮尾氣在空間擴(kuò)散影響，給定區(qū)域內(nèi)尾氣分布會(huì)受到其臨近區(qū)域影響，在時(shí)間尺度上，由于區(qū)域內(nèi)車流量的周期性、趨勢性變化導(dǎo)致尾氣在時(shí)間上也呈現(xiàn)類似變化特征，但已有方法大多基于試驗(yàn)車測試數(shù)據(jù)建立尾氣排放因子估計(jì)模型，并不能真實(shí)反映路網(wǎng)中運(yùn)行車輛尾氣的真實(shí)排放情況，適用于所有區(qū)域。此外尾氣排放具有時(shí)空異質(zhì)性以及受多種外部復(fù)雜環(huán)境因素影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出的一種基于時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域尾氣排放預(yù)測方法及系統(tǒng)，可解決現(xiàn)有方法多為基于試驗(yàn)車數(shù)據(jù)，外部影響因素考慮也不夠，相對(duì)誤差較大的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

包括以下步驟：

S100、獲取歷史尾氣時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外部環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

S200、根據(jù)尾氣變化特性構(gòu)建時(shí)序序列劃分集合；

S300、基于事先構(gòu)建并訓(xùn)練好的尾氣污染時(shí)空預(yù)測模型，利用當(dāng)前時(shí)刻t的外部環(huán)境特征數(shù)據(jù)和t-1時(shí)刻前的歷史尾氣時(shí)空序列數(shù)據(jù)，預(yù)測未來t+k時(shí)刻的尾氣排放。

進(jìn)一步的，所述S300中尾氣污染時(shí)空預(yù)測模型的構(gòu)建步驟如下：

S301、獲取歷史尾氣時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外部環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理；

S302、根據(jù)尾氣變化特性構(gòu)建時(shí)序序列劃分集合；

S303、根據(jù)尾氣劃分序列數(shù)據(jù)和外部環(huán)境因素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建深度時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域尾氣污染排放預(yù)測模型；

S304、利用預(yù)處理后的尾氣監(jiān)測數(shù)據(jù)和外部環(huán)境數(shù)據(jù)對(duì)深度時(shí)空殘差感知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到尾氣污染時(shí)空預(yù)測模型。

進(jìn)一步的，所述S100獲取歷史尾氣時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)以及外部環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)所獲數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理具體包括：

S101、利用非接觸測量尾氣遙感監(jiān)測設(shè)備獲取車輛的歷史尾氣時(shí)空監(jiān)測數(shù)據(jù)以及路網(wǎng)交通、氣象環(huán)境、城市興趣點(diǎn)分布外部環(huán)境數(shù)據(jù)；

S102、對(duì)所獲監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行缺失值補(bǔ)全、異常值舍棄和數(shù)據(jù)歸一化處理。

進(jìn)一步的，所述S200根據(jù)尾氣變化特性構(gòu)建時(shí)序序列劃分集合具體包括：