中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司祁柏林獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司申請的專利一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN116187150B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-19發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202111419495.8,技術領域涉及:G06F30/27;該發明授權一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法是由祁柏林;王寧;崔英杰;武暕;王帥;周曉磊;白雪設計研發完成,并于2021-11-26向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法,主要包括:根據氣體擴散規律建立氣體擴散模型,并以此為基礎建立空氣污染源反演模型;其次對于模型的求解,采用改進的蟻群算法進行求解,從蟻群算法的容易陷入局部極值和收斂速度兩個方面進行改進,結合遺傳算法的交叉思想以及更新蟻群算法的信息素更新機制,從而加強蟻群算法的全局搜索能力和加快收斂速度,從而達到快速精準反演出空氣污染源的相關參數信息,達到污染源的快速定位,進行靶向治理。同時本發明提出的基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法還可適用于水污染、土壤污染等源反演問題。
本發明授權一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法在權利要求書中公布了:1.一種基于改進型蟻群算法的空氣污染源反演方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:采集空氣污染超標的所有監測站的監測數據; 步驟2:構建氣體擴散模型并優化,與目標優化函數共同構成空氣污染源反演模型; 步驟3:通過蟻群算法對空氣污染源反演模型進行迭代求解,得到污染源信息,以確定空氣污染源; 步驟3具體如下: 步驟3.1:初始化各項參數:信息素和啟發函數的重要程度因子α、β以及蟻群規模m、迭代次數N、信息素揮發因子ρ,排放源各項源參數的上下限,所述排放源各項源參數包括排放源源強Q0、位置x0、y0以及釋放高度H0; 步驟3.2:在各項源參數構成的可行域內隨機生成螞蟻個體,并且初始化每個螞蟻的信息素τi,其中i=1,2,3,…,m; 步驟3.3:每只螞蟻根據狀態轉移規則和搜索策略選擇自己的下一步位置; 步驟3.4:當所有螞蟻搜索完成后,更新當前的全局最優解,然后進行選擇和交換操作; 步驟3.5:根據第i只螞蟻第n+1代的損失值與其第n代的損失值的大小關系對螞蟻個體進行更新;當迭代次數達到N后,若損失函數Ltar收斂,則根據當前迭代次數的螞蟻個體作為最優螞蟻個體,其所對應的各項源參數進行污染源排查; 所述步驟3.4具體如下: 每次迭代結束后,對整個蟻群按照損失值從小到大進行排序,將損失值最大的個體舍去,從剩下的中隨機選擇損失值處于中間位置的個體進行復制,填充到舍去的處,從而形成新的種群; 在新的種群中隨機選擇兩個個體P1和P2進行交叉,將P1、P2的一部分進行交換,從而形成新的個體,交叉方式如下: 其中,P1、P2表示所選螞蟻個體,包含的排放源各項源參數組成的向量,表示交叉后形成新的螞蟻個體,Α和Β表示交叉點,范圍為0,1且ΑΒ; 所述對螞蟻個體進行更新,通過下式實現: τin+1=1-ρτin+Δτin 其中,n為當前迭代次數;ρ代表信息素揮發因子;τi代表第i只螞蟻的信息素;Δτi代表第i只螞蟻的信息素增量;K表示常系數;Li代表第i只螞蟻個體的損失值;μ代表一個系數,對于第i只螞蟻,若其n-1代的損失值大于第n代的損失值,那么對它的信息素增量Δτi進行增加,反之則減少。
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