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為更好推動科技成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，落實(shí)《關(guān)于構(gòu)建市場導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》，加速綠色低碳技術(shù)升級，科技部社發(fā)司委托中國環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會組織編制了《國家綠色低碳先進(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，中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會將陸續(xù)在官微推送目錄成果信息，敬請關(guān)注。
環(huán)境監(jiān)測與監(jiān)控領(lǐng)域
01.技術(shù)名稱
基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識別—溯源分析—預(yù)測預(yù)報技術(shù)
02.適用范圍
城市污染狀況識別、溯源及預(yù)測預(yù)報。
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)識別、溯源貢獻(xiàn)度分析、污染物濃度預(yù)測預(yù)報。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)識別、溯源分析、預(yù)測預(yù)報技術(shù)路線
主要創(chuàng)新點(diǎn)
(1)提出了一種根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測站點(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，然后對同一區(qū)域的數(shù)據(jù)按照指定方式進(jìn)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(jìn)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(wǎng)絡(luò)模型對渣土車是否遮蓋、道路和工地?fù)P塵進(jìn)行智能識別，使得相關(guān)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(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)時計算出中心站點(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)人員針對性地采取相關(guān)措施進(jìn)行管控處置。
(4)開發(fā)了基于 AI 技術(shù)區(qū)域大氣污染預(yù)測模型，實(shí)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(yù)測。
04.污染治理或環(huán)境修復(fù)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(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)污染治理的動態(tài)調(diào)度和實(shí)時管控，完成從發(fā)現(xiàn)問題到解決問題的閉環(huán)管理。經(jīng)統(tǒng)計，模型預(yù)測范圍的準(zhǔn)確率比其他同類技術(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)測設(shè)備安裝在社會營運(yùn)車輛(出租車、公交車等)上，對大氣環(huán)境進(jìn)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(wǎng)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動展示，精確定位，方便網(wǎng)格員快速處理問題，同時結(jié)合“市、區(qū)、鄉(xiāng)、社區(qū)”四級環(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117個重點(diǎn)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(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)雜污染場景智能識別，空氣質(zhì)量溯源與預(yù)測，為生態(tài)環(huán)境管理提供了高效、快速識別、準(zhǔn)確的決策支持，解決了違規(guī)事件取證難、取證慢的問題，改變了過去依靠人海戰(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，未來發(fā)展前景非常廣闊。
原標(biāo)題：國家綠色低碳先進(jìn)技術(shù)成果 |(七十)基于人工智能的污染源精準(zhǔn)識別—溯源分析—預(yù)測預(yù)報技術(shù)
