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摘要:本发明公开了一种基于深度学习的端到端城市环境监测方法,包括数据采集、数据编码、城市环境质量深度学习模型和模型训练;本发明属于环境测量、深度学习技术领域,具体为一种基于深度学习的端到端城市环境监测方法,本发明的优点为:对环境监测使用多源数据采集方法,采用云端计算来进行数据采集和数据处理,根据注意力机制提出城市环境质量深度学习模型,数据来源丰富,全面反映城市的环境质量,有效利用计算资源,根据采集的环境数据和相互关联关系,给出准确的环境评价。
主权项:1.一种基于深度学习的端到端城市环境监测方法,包括数据采集、数据编码、城市环境质量深度学习模型和模型训练;所述数据采集包括空气质量数据采集、水质数据采集、噪声数据采集、植被覆盖率采集、温度数据采集五个部分;采集到的数据通过网络传输至云端;所述数据编码包括对云端接收到的数据进行归一化处理:对空气质量数据进行归一化处理的过程是:针对每一类的空气质量数据,计算每类数据的归一化数据:Aix=BixMix,i∈[1,7],其中,对于位置x处的第i类数据,Bix为当前实测浓度,Mix为观测到的历史浓度最大值;下标i∈[1,7]从小到大依次表示二氧化硫浓度、二氧化氮浓度、一氧化碳浓度、臭氧浓度、二氧化碳浓度、PM2.5浓度和PM10浓度;下标x表示位置索引,x∈[1,X],X是空气质量传感器总个数;对水质数据进行归一化处理的过程是:针对每一类的水质数据,计算每类数据的归一化数据:Wjy=CjySjy,j∈[1,6],其中,对于位置y处的第j类数据,Cjy为当前实测浓度,Sjy为历史最大浓度;下标j∈[1,6]从小到大依次表示化学需氧量、酸碱度、氨氮、总麟、总氮、酸碱度和溶解氧,下标y表示位置索引,y∈[1,Y],Y是水质传感器的总个数;对噪音数据进行归一化处理的过程是:Ak=DkNk,其中,Dk为位置k处的实测分贝数,Nk为设定最大分贝数,下标k表示位置索引,k∈[1,K],K是噪音传感器的总个数;对温度数据进行归一化操作,将当前实测温度数据Tm除以100摄氏度,得到归一化温度值,所述Tm表示位置m处的温度,m是位置索引,m∈[1,M],M是噪音传感器的总个数;所述城市环境质量深度学习模型包括:所述城市环境质量深度学习模型的输入包括空气质量向量、水质向量、植被覆盖率、噪音向量和温度向量;所述城市环境质量深度学习模型的输入顺序为空气质量向量、水质向量、植被覆盖率、噪音向量和温度向量,并按行拼接,得到融合矩阵F;通过城市环境质量深度学习模型的计算得到维度为10的概率预测结果,概率预测结果的每个分量的值介于0到1之间,所有分量之和为1,取预测结果中最大分量的值作为最终城市环境评价结果,基于所述评价结果获取对应的评分结果类别;所述模型训练包括以下几个步骤:A1、自定义城市环境评价等级:根据搜集的城市样本数据,专家、学者及专业人员对指定城市进行城市环境评分,并进行加权计算,得到环境评价分数;A2,数据集制作,根据搜集的的城市样本数据以及对应的环境评价分数,制作数据集,用于城市环境质量深度学习模型的模型训练;A3、模型训练,将样本数据输入到城市环境质量深度学习模型中,根据模型输出和样本标签差异进行方向传播和迭代计算,当模型输出和样本标签一致的正确率达到最大值时,停止训练,模型训练完毕。
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百度查询: 江苏省南京环境监测中心 一种基于深度学习的端到端城市环境监测方法
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