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國(guó)家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果丨基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識(shí)別—溯源分析—預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

2024-05-20 08:46:55來(lái)源：中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)關(guān)鍵詞：人工智能閱讀量：2061

導(dǎo)讀：基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識(shí)別—溯源分析—預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)開(kāi)發(fā)了基于 AI 技術(shù)區(qū)域大氣污染預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)6參數(shù)污染物濃度在未來(lái)時(shí)期長(zhǎng)時(shí)間變化的小時(shí)級(jí)精確預(yù)測(cè)。該技術(shù)已在北京大興區(qū)、重慶合川區(qū)、太原清徐、山東聊城、安徽淮北等多個(gè)城市應(yīng)用。

　　為更好推動(dòng)科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，落實(shí)《關(guān)于構(gòu)建市場(chǎng)導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見(jiàn)》，加速綠色低碳技術(shù)升級(jí)，科技部社發(fā)司委托中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)組織編制了《國(guó)家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國(guó)家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果目錄》成果，引導(dǎo)綠色低碳技術(shù)發(fā)展，中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息，敬請(qǐng)關(guān)注。

　　環(huán)境監(jiān)測(cè)與監(jiān)控領(lǐng)域

　　01.技術(shù)名稱(chēng)

　　基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識(shí)別—溯源分析—預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

　　02.適用范圍

　　城市污染狀況識(shí)別、溯源及預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。

　　03.技術(shù)內(nèi)容

　　技術(shù)原理

　　將視頻數(shù)據(jù)、污染物濃度、氣象數(shù)據(jù)、排放源等多種數(shù)據(jù)源統(tǒng)一融合，運(yùn)用人工智能(AI)技術(shù)進(jìn)行污染源精準(zhǔn)識(shí)別、溯源貢獻(xiàn)度分析、污染物濃度預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從底層數(shù)據(jù)源接入、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)融合到特征提取、模型構(gòu)建的一系列功能。

圖1 基于AI的污染源精準(zhǔn)識(shí)別、溯源分析、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)路線(xiàn)

　　主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

　　(1)提出了一種根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空間分布進(jìn)行數(shù)據(jù)融合及異常處理的技術(shù)，將空間按照一定的方式進(jìn)行區(qū)域劃分，然后對(duì)同一區(qū)域的數(shù)據(jù)按照指定方式進(jìn)行融合。對(duì)于仍然存在數(shù)據(jù)缺失的區(qū)域，通過(guò)高斯回歸過(guò)程方法，綜合考慮時(shí)域、空域信息和污染物濃度非線(xiàn)性變化情況，對(duì)缺失處進(jìn)行非線(xiàn)性插值，從而有效提升數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，消除噪聲，同時(shí)還能起到數(shù)據(jù)降維的作用。

　　(2)基于城市現(xiàn)有視頻數(shù)據(jù)資源，使用 FSSD 檢測(cè)模型和 ResNet 分類(lèi)網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)渣土車(chē)是否遮蓋、道路和工地?fù)P塵進(jìn)行智能識(shí)別，使得相關(guān)生態(tài)環(huán)境違法信息能夠第一時(shí)間掌握，提升執(zhí)法人員的辦案效率，有效固定證據(jù)，與辦案系統(tǒng)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理。

　　(3)結(jié)合卡爾曼濾波和全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可快速定量實(shí)時(shí)計(jì)算出中心站點(diǎn)所在目標(biāo)區(qū)域內(nèi)外污染物生成量占比以及各方位輸入污染物貢獻(xiàn)度，便于有關(guān)人員針對(duì)性地采取相關(guān)措施進(jìn)行管控處置。

　　(4)開(kāi)發(fā)了基于 AI 技術(shù)區(qū)域大氣污染預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)6參數(shù)污染物濃度在未來(lái)時(shí)期長(zhǎng)時(shí)間變化的小時(shí)級(jí)精確預(yù)測(cè)。

　　04.污染治理或環(huán)境修復(fù)效果

　　可及時(shí)掌握生態(tài)環(huán)境違法信息，有效固定證據(jù)，實(shí)現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)、快速響應(yīng)、應(yīng)急指揮等執(zhí)法閉環(huán)；實(shí)現(xiàn)污染治理的動(dòng)態(tài)調(diào)度和實(shí)時(shí)管控，完成從發(fā)現(xiàn)問(wèn)題到解決問(wèn)題的閉環(huán)管理。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，模型預(yù)測(cè)范圍的準(zhǔn)確率比其他同類(lèi)技術(shù)平均高78%。

　　05.技術(shù)示范情況

　　該技術(shù)已在北京大興區(qū)、重慶合川區(qū)、太原清徐、山東聊城、安徽淮北等多個(gè)城市應(yīng)用。重慶市合川區(qū)智慧環(huán)保項(xiàng)目中，將環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝在社會(huì)營(yíng)運(yùn)車(chē)輛(出租車(chē)、公交車(chē)等)上，對(duì)大氣環(huán)境進(jìn)行移動(dòng)監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)煙霧燃燒、渣土車(chē)未苫蓋、黑煙車(chē)等污染事件后，自動(dòng)報(bào)警并將信息合成數(shù)據(jù)推送到平臺(tái)與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)展示，精確定位，方便網(wǎng)格員快速處理問(wèn)題，同時(shí)結(jié)合“市、區(qū)、鄉(xiāng)、社區(qū)”四級(jí)環(huán)保網(wǎng)格化管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了相關(guān)污染事件處理全程留痕、績(jī)效考核量化，有效支持了環(huán)境管理決策，也為環(huán)境應(yīng)急管理提供了快速可靠的數(shù)據(jù)支撐。

　　06.投資估算

　　按全國(guó)117個(gè)重點(diǎn)城市級(jí)別估算，每個(gè)城市的投資約2000萬(wàn)元。

　　07.投資回收期

　　投資回收期為2～3年。

　　08. 技術(shù)成果轉(zhuǎn)化推廣前景

　　該技術(shù)將人工智能技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)城市復(fù)雜污染場(chǎng)景智能識(shí)別，空氣質(zhì)量溯源與預(yù)測(cè)，為生態(tài)環(huán)境管理提供了高效、快速識(shí)別、準(zhǔn)確的決策支持，解決了違規(guī)事件取證難、取證慢的問(wèn)題，改變了過(guò)去依靠人海戰(zhàn)術(shù)巡檢效率低、投入高的局面，提升了環(huán)境治理工作效率，優(yōu)化了城市人力資源配置，未來(lái)發(fā)展前景非常廣闊。

　　原標(biāo)題：國(guó)家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果 |(七十)基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識(shí)別—溯源分析—預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

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