文档详情

基于CEEMDAN-IPOA-LSTM的空气质量预测.pdf

发布:2024-12-31约10.7万字共91页下载文档
文本预览下载声明

摘要

随着经济的快速发展和工业化进程的加快,空气污染问题日益加剧,严重影

响着人们的身体健康,受到全社会的关注。沈阳作为东北老工业基地,人口密度

大,加上冬季供暖需求,空气质量问题严峻。基于此,本文利用科学的方法建立

空气质量预测模型,预测沈阳市空气质量,为政府相关部门监测空气质量提供参

考,做了如下研究:

(1)收集沈阳市2017年4月1日至2022年3月31日,共1827天中包含空

气质量指数AQI、PM、PM、SO、CO、NO、O各项污染物的含量以及平均

2.510223

温度、平均风速两种气象因素的相关数据,对其进行相关性分析。其次,分析得

出沈阳市空气质量存在明显季节性特征,冬季污染较为严重,春秋季次之,夏季

污染程度较轻,根据沈阳市空气质量特征选择擅长处理长序列数据的LSTM的作

为基础预测模型。

(2)建立长短期记忆网络模型,利用收集到的沈阳市空气质量数据进行训

练,并利用测试集对AQI进行预测,针对单一LSTM模型在极端数据预测上存在

误差的问题,利用自适应噪声完备集合经验模态分解(CompleteEnsemble

EmpiricalModeDecompositionwithAdaptiveNoise,CEEMDAN)进行数据分解,

再通过计算样本熵将数据重构,建立复合LSTM模型,利用CEEMDAN有效地保

留了时间序列的关键特征,提高了预测精准度;在此基础上,引入四种改进策略

对鹈鹕优化算法(PelicanOptimizationAlgorithm,POA)进行改进,利用折射反向

学习机制进行初始化,融合正余弦算法,采用Levy飞行机制进行鹈鹕位置更新,

最后引入自适应t分布变异。并将改进后的鹈鹕优化算法(IPOA)应用于LSTM

权值和阈值的优化中,结果表明,基于CEEMDAN-IPOA-LSTM的复合模型预测

精度有显著提升。

(3)为验证所提出模型的有效性,选取CEEMDAN-PSO-LSTM、

CEEMDAN-POA-LSTM、CEEMDAN-IPOA-GRU、CEEMDAN-IPOA-LSTM四个

模型进行对比试验,结果表明,本文所提模型预测精度最高。

以历史数据准确预测未来数据,能够为公众健康保护和环境管理提供关键信

息,使政府、企业和民众能够采取预防措施,减少污染对健康的影响。通过研究

表明,本文所提出的复合模型能很好地应用于沈阳市空气质量预测,实现对空气

质量状况的优先把控。

关键词:空气质量预测,CEEMDAN,鹈鹕优化算法,LSTM神经网络

I

AirqualitypredictionbasedonCEEMDAN-IPOA-LSTM

Abstract

Withtherapiddevelopmentoftheeconomyandtheaccelerationofindustrialization,

airpollutionproblemshavebecomeincreasinglysevere,seriouslyaffectingpeoples

healthandattractingattentionfromallsectorsofsociety.Shenyang,asanoldindustrial

baseinNortheastChina,withalargepopulationdensityandheatingdemandsinwinter,

facesseriousairqualityissues.Basedonthis,thisthesisestablishesanairquality

predictionmodelusingscientificmethodstopredict

显示全部
相似文档