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专利号: 2024102254148
申请人: 郑州正隆环保科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-06-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种空气质量监控管理方法,其特征在于,所述方法包括:通过传感器采集下水道中的温湿度数据,通过摄像头采集下水道的环境图像;

对环境图像进行特征提取,利用PCA算法对提取的特征进行特征降维,根据梯度提升树算法对降维的特征进行拟合,从拟合后的特征中筛选出相关性最大的特征量,作为目标特征;所述对环境图像进行特征提取包括:建立多个目标检测框,利用每个目标检测框对下水道的多张环境图像分别进行多通道颜色特征的特征提取,生成多个特征分图;

计算任意两个目标检测框之间的交并比,作为任意两个目标检测框之间的相关关系;

根据所述相关关系对多个特征分图进行拼接,得到目标特征图;

提取目标特征图中的颜色特征、纹理特征、光谱特征以及空间分布特征;

将温湿度数据与目标特征进行融合,输入至训练好的预测模型中,得到下水道的空气质量预测结果;训练所述预测模型,包括:获取历史场景下监控得到的若干温湿度数据以及与温湿度对应的环境图像,作为训练样本;

对训练样本中的环境图像进行特征提取,利用PCA算法对提取的特征进行特征降维,根据梯度提升树算法对降维的特征进行拟合,从拟合后的特征中筛选出相关性最大的特征量;

将温湿度数据与相关性最大的特征量进行融合以对加有自注意力机制的GRU网络模型进行训练;

利用均方根误差构建损失函数,若损失函数的值大于第一阈值,从拟合后的特征中筛选出相关性次要的特征量重新构建融合特征迭代训练所述GRU网络模型,直至损失函数的值小于第一阈值时,生成预测模型;

根据空气质量预测结果生成空气净化指令,利用空气净化指令对下水道进行处理。

2.根据权利要求1所述的空气质量监控管理方法,其特征在于,所述根据梯度提升树算法对降维的特征进行拟合,包括:假设特征维度共有m,类别数为N,计算出节点在决策树下的基尼系数:式中, 为第k颗决策树下节点v的基尼系数; 为节点v下类别l所占比例;

计算特征xz在节点v分支前后的基尼系数的变化量

式中, 和 分别为分支后2个新节点的基尼系数;

定义特征xz在决策树k下出现的节点集合为Q,则xz在第k决策树下的重要性为:式中,z′为节点集合Q中的节点;

假设训练过程中共产生了T颗树,则特征xz在所有树中的重要性Vz为:式中, 为每棵树对应的特征重要性;

进行归一化操作,得到特征xz的最终重要性评分IGBz:式中,Vw为特征维度为w下的重要性。

3.根据权利要求1所述的空气质量监控管理方法,其特征在于,所述自注意力机制的表达式为:* * * * *T

式中,Q ,K ,V分别为查找、键和值,QK 为查找与键的相似度,dk为键的维度。

4.根据权利要求1所述的空气质量监控管理方法,其特征在于,所述方法还包括:将原始输入数据与GRU网络输出预测值的差值作为训练集,训练基于SVR算法构建的模型,得到误差预测模型;

将温湿度数据与目标特征融合后的特征输入至误差预测模型,利用误差预测模型对预测模型输出的预测结果进行补偿,得到最终的空气质量预测结果。

5.一种空气质量监控管理系统,其特征在于,所述系统包括:采集单元,用于通过传感器采集下水道中的温湿度数据,通过摄像头采集下水道的环境图像;

特征提取单元,用于对环境图像进行特征提取,利用PCA算法对提取的特征进行特征降维,根据梯度提升树算法对降维的特征进行拟合,从拟合后的特征中筛选出相关性最大的特征量,作为目标特征;所述对环境图像进行特征提取包括:建立多个目标检测框,利用每个目标检测框对下水道的多张环境图像分别进行多通道颜色特征的特征提取,生成多个特征分图;

计算任意两个目标检测框之间的交并比,作为任意两个目标检测框之间的相关关系;

根据所述相关关系对多个特征分图进行拼接,得到目标特征图;

提取目标特征图中的颜色特征、纹理特征、光谱特征以及空间分布特征;

预测单元,用于将温湿度数据与目标特征进行融合,输入至训练好的预测模型中,得到下水道的空气质量预测结果;训练所述预测模型,包括:获取历史场景下监控得到的若干温湿度数据以及与温湿度对应的环境图像,作为训练样本;

对训练样本中的环境图像进行特征提取,利用PCA算法对提取的特征进行特征降维,根据梯度提升树算法对降维的特征进行拟合,从拟合后的特征中筛选出相关性最大的特征量;

将温湿度数据与相关性最大的特征量进行融合以对加有自注意力机制的GRU网络模型进行训练;

利用均方根误差构建损失函数,若损失函数的值大于第一阈值,从拟合后的特征中筛选出相关性次要的特征量重新构建融合特征迭代训练所述GRU网络模型,直至损失函数的值小于第一阈值时,生成预测模型;

净化控制单元,用于根据空气质量预测结果生成空气净化指令,利用空气净化指令对下水道进行处理。

6.一种电子设备,其特征在于,包括:处理器和存储器,所述存储器用于存储计算机程序代码,所述计算机程序代码包括计算机指令,当所述处理器执行所述计算机指令时,所述电子设备执行如权利要求1至4任一项所述的空气质量监控管理方法。

7.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序包括程序指令,所述程序指令当被电子设备的处理器执行时,使所述处理器执行权利要求1至4任一项所述的空气质量监控管理方法。