Нейросетевой алгоритм и гибридная модель для расчета концентраций парникового газа диоксида углерода

от

Ю.А. Тунакова1, С.В. Новикова1, А.Р. Шагидуллин2, В.С. Валиев2

 1Казанский национальный исследовательский технический университет

 им. А.Н. Туполева – КАИ, РФ, г. Казань, ул. К. Маркса, 10

2Институт проблем экологии и недропользования АН РТ,

 РФ, г. Казань, ул. Даурская, 28

 E-mail: juliaprof@mail.ru, artur.shagidullin@tatar.ru

DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-133-140 

УДК 502.15     

EDN: https://elibrary.ru/uzfpbw                                                                                                                                                                                            

Реферат: 

В рамках климатической повестки решена задача расчета концентраций парникового газа диоксида углерода (СО2). Расчет концентраций СО2 стандартными методами расчетов рассеивания неосуществим в силу отсутствия необходимых данных о параметрах источников выброса. Поэтому при создании расчетной модели сочетались традиционные и инновационные интеллектуальные расчетные технологии. Созданная модель имеет каскадную структуру. В качестве параметров обосновано использование концентрации угарного газа СО, рассчитываемой с использованием сводной базы данных параметров выбросов города, метеорологических условий, определяющих процессы распространения примесей, коэффициента трансформации (КТ) и концентрации озона (О3). Разработана поэтапная методика расчета. На первом этапе используется регламентированная методика расчета концентраций СО в исследуемой точке. Вторым этапом является нейросетевая коррекция результатов, полученных на первом этапе со значительным увеличением точности расчетов концентрации СО. На третьем этапе используются нейронные сети, рассчитывающие непосредственно концентрацию СО2. В качестве предикторов для учета атмосферных трансформаций на этом этапе добавляются КТ и концентрация О3. Выбор нейронной сети, производящей расчет на третьем этапе, производится в зависимости от отнесения входного кортежа данных к одному из трех блоков, выделенных в результате кластеризации при помощи самообучающихся нейронных сетей Кохонена. Апробация модели проведена на примере гг. Нижнекамск и Казань. Средняя ошибка модели по всему множеству данных составила менее одного процента – 0,87%.

Ключевые слова: выбросы, нейронная сеть, гибридная модель, расчет концентраций, диоксид углерода.

Для цитирования: Тунакова Ю.А., Новикова С.В., Шагидуллин А.Р., Валиев В.С. Нейросетевой алгоритм и гибридная модель для расчета концентраций парникового газа диоксида углерода // Системы контроля окружающей среды. 2023. Вып. 3 (53). C. 133-140. DOI: 10.33075/2220-5861-2023-3-133-140 

Полный текст в формате PDF

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Методы расчетов рассеивания выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферном воздухе. Утв. приказом Минприроды РФ от 06.06.2017 г. № 273.
  2. Ведение системы расчетного мониторинга за состоянием атмосферного воздуха для выявления источников загрязнения, деятельность которых является причиной повышенной загазованности атмосферного воздуха в городе Казани: отчет по ГК № 20 МЭ-4с от 14.02.2020 г. Казань: ИПЭН АН РТ, 2020. 247 с.
  3. Ведение системы расчетного мониторинга за состоянием атмосферного воздуха для выявления источников загрязнения, деятельность которых является причиной повышенной загазованности атмосферного воздуха в городе Нижнекамске: отчет по ГК № 20 МЭ-5с от 14.02.2020 г. Казань: ИПЭН АН РТ, 2020. 177 с.
  4. Новикова С.В., Тунакова Ю.А., Шагидуллин А.Р., Кузнецова О.Н. Использование интеллектуальных расчетных методов для повышения точности результатов расчетного мониторинга основных компонентов выбросов г. Нижнекамска (сообщение 1) // Вестник Технологического университета. 2020. Т. 23. № 9. С. 85–88.
  5. Новикова С.В., Тунакова Ю.А., Шагидуллин А.Р., Кузнецова О.Н. Использование интеллектуальных расчетных методов для повышения точности результатов расчетного мониторинга основных компонентов выбросов г. Нижнекамска (сообщение 2) // Вестник Технологического университета. 2020. Т. 23. № 9. С. 89–92.
  6. Григорьева И.Г., Тунакова Ю.А., Валиев В.С., Александрова А.К., Кузнецова О.Н. Оценка коэффициента трансформации оксидов азота в приземном слое атмосферы Нижнекамского промышленного узла // Вестник технологического университета. 2015. № 19. С. 242–244.

Loading