基于NARX神经网络的PM2.5/10浓度值预测模型——以咸阳市两寺渡监测站为例

PM_2.5和PM₁₀（记为PM_2.5/10）对空气质量和人类健康有着严重威胁,日益引起国内外的关注,并成为大气污染控制工程中最重要的部分。基于陕西省咸阳市两寺渡监测站的污染物（PM_2.5、PM₁₀、NO₂、NO、NO_x、CO）和相关气象参数的监测数据,建立起基于非线性有源自回归神经网络的预测模型,并分别针对不同预测时间段确定最优网络结构,从而实现了对未来6小时、12小时以及24小时PM_2.5/10浓度的有效预测。实验结果表明：（1）NARX神经网络模型可对未来24小时内的PM_2.5/10污染物浓度进行较为准确的预测;（2）对于PM_2.5/10未来6小时的预测能力优于对12小时、24小时的预测;（3）预测值偏高或偏低的结果与前后时间段内的气象因素及其他污染物浓度变化情况也具有相关性。     

基于SPAMS的天津市夏季环境受体中颗粒物的混合状态及来源

天津位于京津冀区域,近年来面临的颗粒物污染问题受到广泛关注,研究其大气环境中颗粒物的化学组成及来源具有重要意义.为明确天津市夏季环境受体中颗粒物的混合状态及可能来源,于2017年7月利用单颗粒气溶胶质谱仪(single particle aerosol mass spectrometer,SPAMS)在津南区采集到成功电离有粒径及完整质谱信息颗粒209 887个,利用ART-2a对有质谱数据的颗粒按照质谱特征的相似性进行聚类共获得369个颗粒物类别,随后按照类别的化学组成(质谱谱图)的相似性进行人工合并获得19个颗粒物类别,包括:K-EC(0.20%)、K-EC-Sec(0.18%)、K-NO_3-PO_3(12.00%)、K-NO_3-SiO_3(2.98%)、K-Sec(0.16%)、EC(39.60%)、EC-Sec(3.46%)、EC-HM-Sec(3.93%)、HEC(1.49%)、HEC-Sec(1.38%)、OC-Amine-Sec(3.58%)、OC-Sec(0.36%)、OCEC-Sec(0.71%)、Dust-HEC(21.35%)、Dust-Sec(0.72%)、Cl-EC-NO_3(1.22%)、Na-Cl-NO_3(3.20%)、HM-Sec(2.58%)和PAH-Sec(0.90%)颗粒.得到的各个颗粒类别可归因于气溶胶颗粒的不同来源及不同的传输和反应过程,综合分析采集到的颗粒贡献源主要包括机动车排放源、生物质燃烧源、工业排放源、扬尘源、燃煤源和二次源等.其中K-EC、EC、HEC和Dust-HEC等颗粒主要来自一次源直接排放,K-Sec、OC-Amine-Sec、OC-Sec、OCEC-Sec和Na-Cl-NO_3等颗粒大都是一次源排放颗粒经历了不同程度的老化或与二次组分进行了不同程度的混合.     

青藏高原高寒牧区聚落用地适宜性评价及其重构——以藏北那曲县为例

本文建立了适用于高寒牧区的聚落布局适宜性评价体系,利用自组织神经网络（SOFM）对青藏高原藏北地区那曲县展开聚落布局适宜性评价,并评估其现状聚落布局的合理性,在此基础上提出其聚落未来重构的思路。结果表明:（1）那曲县对于聚落布局的适宜性整体较低,适宜性水平高于一般适宜的区域零散分布在海拔较低、地势低缓的河谷地区,仅占全县面积的12%。其他适宜性较低的区域占全县面积的88%,分布相对集中。不同乡镇对于聚落布局的适宜性差异显著。（2）那曲县现有的聚落空间占全县总面积的0.47%,为7594 hm²,其中分布在一般适宜及以上等级区的面积占聚落总面积的86.47%,而较不适宜、不适宜和禁建区内的聚落占比高达13.53%。那曲县聚落空间布局倾向于较高级别的适宜区,聚落用地适宜性条件较好的乡镇其布局合理性越高。那曲县局部聚落布局不合理的原因包括:缺失空间布局指引、村级行政区划欠佳、藏民对神山的宗教信仰和历史遗存的地域环境认同。（3）聚落的空间重构可推动生态移民、适度“村庄化”等要素的整合来实现。聚落的经济重构要建设由特色产业为基础的村镇系统、充分利用“点—轴”结构的辐射效应等结构要素的重组来实现。聚落的社会重构需要通过合理安排基础设施、增强藏族社会关系组织程度、提倡藏区优秀文化传承等优化功能的措施来实现。     

基于神经网络综合建模的区域城市群发展脆弱性评价——以滇中城市群为例

城市脆弱性是评价城市发展韧性状况的有效测度。目前我国对于城市脆弱性的研究以运用统计学方法评价特殊城市为主,尚未形成对区域城市群具有普遍适用性的科学客观评价方法。以滇中城市群为例,从环境系统、经济系统、社会系统三个方面综合构建城市脆弱性评价体系,采用熵值法和BP神经网络综合建模方法,对2007—2016年10年间滇中城市群的城市脆弱性进行评价。结果表明：滇中城市群的城市脆弱性总体呈现下降趋势,但城市组团之间差异较大,呈现出发展中的不均衡性。评价结果对滇中城市群韧性发展规划具有重要指导意义,为区域城市群发展脆弱性研究提供一种科学评价方法。     

金属离子对青霉素菌渣厌氧发酵产气模型分析

为比较响应面法与反向传播神经网络法在厌氧发酵过程中的应用效果,以青霉素菌渣为原料,通过单因素和Box-Behnken法设计试验,在发酵体系中添加不同量的Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺,以确定其对青霉素菌渣厌氧产气性能的影响.结果表明,Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺单一最佳添加量为：500mg/L、30mg/L、0.3mg/L,产沼气量较对照分别提高了：102.18%、45.48%、60.12%.其促进作用随添加浓度增大呈现：弱-强-弱趋势.使用响应面法及反向传播神经网络法对金属离子添加量进行建模优化,并使用批式厌氧发酵进行验证.响应面法建模预测Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺最佳混合添加浓度为：440.94mg/L、16.22mg/L、0.39mg/L,预测累积产沼气量为1314.49mL,R²=0.972,试验与验证相对误差为4.65%;反向传播神经网络法建模Fe²⁺、Co²⁺、Ni²⁺最佳混合添加浓度为495mg/L、21mg/L、0.5mg/L,预测产沼气量为1551.55mL,R²=0.991,试验与验证相对误差为0.47%.反向传播神经网络法建模具有更好的拟合效果且与验证试验误差小,是一种更有效的仿真方法.说明该方法在优化厌氧发酵金属离子添加具有应用潜力,同时也为厌氧发酵条件优化提供新思路.     

几种神经网络模型在空气质量评价中的应用

人工神经网络是一种利用计算机模拟人脑神经组织的运算模型。作为一种新的研究方法。神经网络在一定程度上可以弥补传统评价方法需要构建隶属函数、无法精确描述级别区间内的变化特征以及设计过程具有一定人为偏好的不足。本文选用BP网络、径向基函数网络、LVQ网络和Elman网络这4种典型的神经网络模型进行实例研究。把国内8个城市的污染物排放数据代入训练好的网络模型，进行空气质量评价，得出的结论对提高神经网络评价结果的准确性和可靠性有一定参考作用。     

基于Elman神经网络模型的我国农业受灾面积预测研究

农业受灾面积顶测是从以往受灾面积的数据中总结受灾面积变化的规律性，并用这个规律动态地顶测未来的受灾面积．人工神经网络的诸多特性能较好地处理农业灾害顶测问题。为此，介绍了Elman神经网络的结构、算法和基于Elman神经网络的农业受灾面积顶测．实验结果和自回归顶测对照表明，Elman神经网络的顶测方法更精确。     

基于BP神经网络技术的实验数据分析处理

许多热灾害实验的危险性和成本相对较高,很难进行多次实验,且数据较少。针对这些的问题,笔者根据BP神经网络基本原理,建立多层反向传播的神经网络,以现有实验数据为训练样本,对神经网络进行训练,利用训练后的网络对待测样本进行预测。以喷射火作用下液化气储罐热响应实验的数据处理为例,利用BP神经网络进行压力值预测。将预测的结果和实验数据进行比较,结果表明了神经网络对实验数据进行处理和预测的可行性。     

基于遗传神经网络的入侵检测研究

入侵检测技术是计算机网络信息安全检测的重要手段之一,入侵检测作为一种动态的安全防护技术,提供了对内部攻击、外部攻击和误操作的实时保护,在网络系统受到危害之前拦截和响应入侵。对计算机网络数据进行特征提取,提出了采用遗传算法和神经网络相结合入侵检测技术。遗传算法具有计算简单、优化效果好的特点。利用遗传算法来避免BP算法的局部极小点,从而达到均方根误差全局最小点,也解决了BP算法的收敛慢的问题;同时也解决了单独利用GA往往不能在短时间内寻找到接近最优解的这一问题。通过计算机实验验证了入侵检测的效果,提高了识别率,使得误报率和漏报率降低。     

基于感知机的故障树最小割集算法

在人工神经元网络原理的基础上,提出了一种计算复杂系统最小割集的方法。该方法根据逻辑“与”和“或”门具有线性可分割的特点,选用了基于M-P模型算法的感知机网络作为计算模型,理论推导出故障树中的逻辑关系与感知机模型中神经网络基本单元之间的转换规则,利用该规则可将所建故障树转化成便于编程求解的由神经网络基本单元组成的神经网络树。实例计算结果表明,感知机网络模型适合表达故障树中的逻辑关系,神经网络树所反映的基本事件与顶事件之间的映射关系便于编程求解,并可快速准确地获得复杂系统故障树的最小割集。