論文の概要: Deep Convolutional Neural Network for Plume Rise Measurements in
Industrial Environments
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07416v1
- Date: Wed, 15 Feb 2023 00:41:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 16:12:08.402916
- Title: Deep Convolutional Neural Network for Plume Rise Measurements in
Industrial Environments
- Title(参考訳): 産業環境における深部畳み込み型ニューラルネットワークによるプレム上昇測定
- Authors: Mohammad Koushafar, Gunho Sohn, Mark Gordon
- Abstract要約: 梅雲の高さの推定は、大気質の輸送モデル、地域環境評価ケース、地球規模の気候モデルに不可欠である。
本研究では,煙突の上昇を観測し,長期的かつリアルタイムに煙突の上昇を計測する,低コストな計測技術を提案する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.6445605125467572
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The estimation of plume cloud height is essential for air-quality transport
models, local environmental assessment cases, and global climate models. When
pollutants are released by a smokestack, plume rise is the constant height at
which the plume cloud is carried downwind as its momentum dissipates and the
temperatures of the plume cloud and the ambient equalize. Although different
parameterizations and equations are used in most air quality models to predict
plume rise, verification of these parameterizations has been limited in the
past three decades. Beyond validation, there is also value in real-time
measurement of plume rise to improve the accuracy of air quality forecasting.
In this paper, we propose a low-cost measurement technology that can monitor
smokestack plumes and make long-term, real-time measurements of plume rise,
improving predictability. To do this, a two-stage method is developed based on
deep convolutional neural networks. In the first stage, an improved Mask R-CNN
is applied to detect the plume cloud borders and distinguish the plume from its
background and other objects. This proposed model is called Deep Plume Rise Net
(DPRNet). In the second stage, a geometric transformation phase is applied
through the wind direction information from a nearby monitoring station to
obtain real-life measurements of different parameters. Finally, the plume cloud
boundaries are obtained to calculate the plume rise. Various images with
different atmospheric conditions, including day, night, cloudy, and foggy, have
been selected for DPRNet training algorithm. Obtained results show the proposed
method outperforms widely-used networks in plume cloud border detection and
recognition.
- Abstract(参考訳): プルーム雲の高さの推定は、大気質の輸送モデル、地域環境アセスメントケース、地球規模の気候モデルに必要不可欠である。
煙突によって汚染物質が放出されると、プルーム上昇はプルーム雲の運動量は減少し、プルーム雲の温度と周囲温度は等しくなるため、プルーム雲が下降する一定の高さである。
ほとんどの大気質モデルで異なるパラメータ化と方程式がプルーム上昇を予測するために使われているが、この30年でこれらのパラメータ化の検証は制限されている。
検証以外にも、空気品質予測の精度を向上させるために、プルーム上昇のリアルタイム測定にも価値がある。
本稿では,スモークスタックプラムをモニタし,プラム上昇の長期リアルタイム測定を行い,予測可能性の向上を図る,低コストな計測技術を提案する。
これを実現するために,深層畳み込みニューラルネットワークを用いた2段階法を開発した。
第1段階では、改良されたMask R-CNNを用いて、雲の境界を検知し、背景や他の物体と区別する。
このモデルはDeep Plume Rise Net (DPRNet)と呼ばれる。
第2段階では、近傍の監視局からの風向情報を介して幾何変換位相を適用して、異なるパラメータの実寿命測定を行う。
最後に、羽根雲の境界を求め、羽根上昇を算出する。
DPRNetトレーニングアルゴリズムでは、昼、夜、曇り、霧などの異なる大気条件の様々な画像が選択されている。
その結果,提案手法は,梅雨雲境界検出および認識において,広く利用されているネットワークよりも優れていた。
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