[發明專利]一種基于設計參數的施工碳排放預測方法

有效

• 申請號: 202110008989.0
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112668802B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 盧曉晴;方媛
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06K9/62
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 孔祥健

1.一種基于設計參數的施工碳排放預測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據工程定額和已完工工程項目的工程量清單，計算各個已完工工程項目施工過程的碳排放量以及各個已完工工程項目單位體積的施工過程碳排放量，構建單位體積施工過程碳排放數據集；

S2、根據設計規范和以往研究文獻，確定影響施工過程碳排放的設計參數清單，并對已完工工程項目對應的設計參數進行提取，構建設計參數數據集；

S3、根據步驟S1的構建的單位體積施工過程碳排放數據集以及步驟S2構建的對應工程項目的設計參數數據集，利用隨機森林算法探尋設計參數與施工過程碳排放關聯關系，建立基于設計參數的施工過程碳排放預測模型；

S4、判斷施工過程碳排放預測模型的精確度，選擇袋外數據均方誤差最小的模型作為最終的預測模型；

S5、通過最終的預測模型對施工碳排放量進行預測；

所述步驟S3建立基于設計參數的施工過程碳排放預測模型的具體過程包括：

S3-1、確定模型參數值，包括每棵樹的最小終端節點數nodesize、森林中的樹木總量ntree和隨機選擇的樹的特征變量數mtry；

S3-2、通過隨機森林算法對可能影響施工過程碳排放的設計參數進行重要性評估，根據重要性從高到低對設計參數進行排序；

S3-3、根據步驟S3-2中設計參數的重要性順序，逐一刪除重要性指標最低的設計參數，得到施工過程碳排放預測模型；

所述步驟S3-2通過隨機森林算法對可能影響施工過程碳排放的設計參數進行重要性評估時，根據置換變量重要性度量方法來確定，其描述變量置換前后袋外數據的均方誤差，即計算每棵樹置換變量前后袋外數據的均方誤差，然后將每棵樹的均方誤差差值相加，除以總樹量；

變量置換前后均方誤差變化越大，說明該變量越重要，模型結果對該變量越敏感；計算公式如下：

其中，VI(X_j)表示X_j變量的重要性，1≤j≤mtry；VI(X_j)值越高，變量的重要性越大；表示替換變量X_j后第t棵樹的袋外數據的均方誤差，表示替換變量X_j前第t棵樹的袋外數據的均方誤差；

袋外數據均方誤差的計算公式如下：

其中，n_t為第t棵樹的測試樣本集中的樣本總量，為第t棵樹的第k個測試樣本利用預測模型計算出的碳排放預測值，y_tk為第t棵樹的第k個測試樣本利用基于定額的碳排放預測方法計算出的碳排放預測值。

2.根據權利要求1所述的一種基于設計參數的施工碳排放預測方法，其特征在于，所述步驟S1基于工程定額，通過已完工工程項目的工程量清單，獲取各個已完工工程項目施工過程所消耗的資源，利用碳排放因子法，計算各個已完工工程項目施工過程碳排放量，主要涉及施工機械耗用燃油或電力能源產生的碳排放量，單位為kgCO₂eq；

其中，CE為工程項目施工過程碳排放量，CV_j為施工活動j的總工作量，CM_ij為完成單位施工活動j所使用的機械i消耗的機械臺班數，C_energy為1個機械臺班所消耗的燃油或電力能源數量，EF_f/e為燃油或電力能源的碳排放因子；式中，CV_j來源于工程量清單，CM_ij和C_energy可在工程定額中找到，各國政府和相關文獻也都有公布不同地區EF_f/e的具體取值。

3.根據權利要求1所述的一種基于設計參數的施工碳排放預測方法，其特征在于，所述步驟S2根據設計規范和以往研究文獻，對各類型工程項目在設計階段所涉及的各種設計參數進行歸類，確定影響施工過程碳排放的設計參數清單，包括基底面積X1、地上建筑面積X2、地下建筑面積X3、建筑高度X4、挖方體積X5、地上層數X6、地下層數X7在內的參數。