國家綠色低碳先進技術成果丨基于人工智能的污染源精準識別—溯源分析—預測預報技術

　　為更好推動科技成果轉化和產業(yè)化應用，落實《關于構建市場導向的綠色技術創(chuàng)新體系的指導意見》，加速綠色低碳技術升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護產業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進技術成果目錄》，并于2023年9月11日正式公布。為持續(xù)宣傳推廣《國家綠色低碳先進技術成果目錄》成果，引導綠色低碳技術發(fā)展，中國環(huán)保產業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息，敬請關注。
 

　　環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控領域
 

　　01.技術名稱
 

　　基于人工智能的污染源精準識別—溯源分析—預測預報技術
 

　　02.適用范圍
 

　　城市污染狀況識別、溯源及預測預報。
 

　　03.技術內容
 

　　技術原理
 

　　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，運用人工智能(AI)技術進行污染源精準識別、溯源貢獻度分析、污染物濃度預測預報。該技術實現(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、模型構建的一系列功能。

 

　　主要創(chuàng)新點
 

　　(1)提出了一種根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測站點空間分布進行數(shù)據(jù)融合及異常處理的技術，將空間按照一定的方式進行區(qū)域劃分，然后對同一區(qū)域的數(shù)據(jù)按照指定方式進行融合。對于仍然存在數(shù)據(jù)缺失的區(qū)域，通過高斯回歸過程方法，綜合考慮時域、空域信息和污染物濃度非線性變化情況，對缺失處進行非線性插值，從而有效提升數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，消除噪聲，同時還能起到數(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 檢測模型和 ResNet 分類網絡模型對渣土車是否遮蓋、道路和工地揚塵進行智能識別，使得相關生態(tài)環(huán)境違法信息能夠第一時間掌握，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)對接，實現(xiàn)精細化管理。
 

　　(3)結合卡爾曼濾波和全連接神經網絡技術，可快速定量實時計算出中心站點所在目標區(qū)域內外污染物生成量占比以及各方位輸入污染物貢獻度，便于有關人員針對性地采取相關措施進行管控處置。
 

　　(4)開發(fā)了基于 AI 技術區(qū)域大氣污染預測模型，實現(xiàn)對6參數(shù)污染物濃度在未來時期長時間變化的小時級精確預測。
 

　　04.污染治理或環(huán)境修復效果
 

　　可及時掌握生態(tài)環(huán)境違法信息，有效固定證據(jù)，實現(xiàn)快速發(fā)現(xiàn)、快速響應、應急指揮等執(zhí)法閉環(huán)；實現(xiàn)污染治理的動態(tài)調度和實時管控，完成從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的閉環(huán)管理。經統(tǒng)計，模型預測范圍的準確率比其他同類技術平均高78%。
 

　　05.技術示范情況
 

　　該技術已在北京大興區(qū)、重慶合川區(qū)、太原清徐、山東聊城、安徽淮北等多個城市應用。重慶市合川區(qū)智慧環(huán)保項目中，將環(huán)境監(jiān)測設備安裝在社會營運車輛(出租車、公交車等)上，對大氣環(huán)境進行移動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)煙霧燃燒、渣土車未苫蓋、黑煙車等污染事件后，自動報警并將信息合成數(shù)據(jù)推送到平臺與物聯(lián)網設備進行聯(lián)動展示，精確定位，方便網格員快速處理問題，同時結合“市、區(qū)、鄉(xiāng)、社區(qū)”四級環(huán)保網格化管理機制，實現(xiàn)了相關污染事件處理全程留痕、績效考核量化，有效支持了環(huán)境管理決策，也為環(huán)境應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117個重點城市級別估算，每個城市的投資約2000萬元。
 

　　07.投資回收期
 

　　投資回收期為2～3年。
 

　　08. 技術成果轉化推廣前景
 

　　該技術將人工智能技術與物聯(lián)網大數(shù)據(jù)分析相結合，實現(xiàn)城市復雜污染場景智能識別，空氣質量溯源與預測，為生態(tài)環(huán)境管理提供了高效、快速識別、準確的決策支持，解決了違規(guī)事件取證難、取證慢的問題，改變了過去依靠人海戰(zhàn)術巡檢效率低、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，未來發(fā)展前景非常廣闊。
 

　　原標題：國家綠色低碳先進技術成果 |(七十)基于人工智能的污染源精準識別—溯源分析—預測預報技術