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基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法、装置及设备

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成果类型:
专利
发明/设计人:
刘朔;周康;马云琦
申请/专利权人:
武汉轻工大学
专利类型:
发明专利
语种:
中文
申请时间:
2020-05-21
申请/专利号:
CN202010438697.6
公开时间:
2020-09-01
公开号:
CN111611712A
主申请人地址:
430023 湖北省武汉市东西湖区常青花园学府南路68号
申请地区:
湖北
机构署名:
本校为第一完成单位
主权项:
1.一种基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述方法包括: 获取稻谷产品碳足迹的生命周期数据,根据所述生命周期数据建立所述稻谷产品的碳足迹模型; 获取预设碳足迹计量模型; 提取所述预设碳足迹计量模型中的预设参数,并根据所述预设参数以及所述碳足迹模型确定所述稻谷产品的全生命周期碳排放量; 按预设优化策略根据所述碳足迹模型和所述碳足迹计量模型建立所述稻谷产品的双目标优化模型; 基于预设粒子群算法求解所述双目标优化模型,以获得目标帕累托解集,根据所述目标帕累托解集对所述全生命周期碳排放量进行优化。 2.如权利要求1所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述获取稻谷产品碳足迹的生命周期数据,根据所述生命周期数据建立所述稻谷产品的碳足迹模型的步骤,具体包括: 获取稻谷产品在预设生命周期阶段中的物质总量,其中,所述预设生命周期阶段包括稻谷生产阶段、稻谷种植阶段、稻谷加工阶段以及稻谷运输阶段; 根据所述物质总量提取预设排放源物质总量; 根据所述预设排放源物质总量确定对应生命周期阶段的碳排放量; 根据所述碳排放量建立所述稻谷产品的碳足迹模型。 3.如权利要求2所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述提取所述预设碳足迹计量模型中的预设参数,并根据所述预设参数以及所述碳足迹模型确定所述稻谷产品的全生命周期碳排放量的步骤,具体包括: 获取所述预设碳足迹计量模型的单位碳排放因子; 通过所述碳足迹模型确定所述稻谷产品的物质强度参数; 获取预设质量平衡方程; 将所述单位碳排放因子以及所述物质强度参数代入所述预设质量平衡方程确定所述稻谷产品的全生命周期碳排放量。 4.如权利要求3所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述按预设优化策略根据所述碳足迹模型和所述碳足迹计量模型建立所述稻谷产品的双目标优化模型的步骤,具体包括: 根据所述碳足迹模型以及预设优化策略确定目标稻谷产量; 根据所述碳足迹计量模型以及所述预设优化策略确定目标碳排放量; 根据所述目标稻谷产量、所述目标碳排放量以及预设约束条件建立所述稻谷产品的双目标优化模型。 5.如权利要求4所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述基于预设粒子群算法求解所述双目标优化模型,以获得目标帕累托解集,根据所述目标帕累托解集对所述全生命周期碳排放量进行优化的步骤,具体包括: 基于预设粒子群算法初始化预先建立的粒子母群以及所述粒子母群的速度分量; 通过所述粒子母群以及所述速度分量求解所述目标稻谷产量以及所述目标碳排放量的目标适应度; 根据所述目标适应度生成目标帕累托解集; 根据所述目标帕累托解集对所述全生命周期碳排放量进行优化。 6.如权利要求5所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述根据所述目标适应度生成目标帕累托解集的步骤之后,所述方法还包括: 判断所述目标帕累托解集是否属于预设帕累托解集; 在所述目标帕累托解集属于所述预设帕累托解集时,判断所述目标帕累托解集是否满足所述预设粒子群算法的终止条件; 在所述目标帕累托解集满足所述预设粒子群算法的终止条件时,执行根据所述目标帕累托解集对所述全生命周期碳排放量进行优化的步骤。 7.如权利要求5所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法,其特征在于,所述在所述目标帕累托解集属于所述预设帕累托解集时,判断所述目标帕累托解集是否满足所述预设粒子群算法的终止条件的步骤之后,所述方法还包括: 在所述目标帕累托解集不满足所述预设粒子群算法的终止条件时,更新所述粒子母群以及所述速度分量; 在所述粒子母群以及所述速度分量更新后,执行通过所述粒子母群以及所述速度分量求解所述目标稻谷产量以及所述目标碳排放量的目标适应度的步骤。 8.一种基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化装置,其特征在于,所述基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化装置包括: 获取模块,用于获取稻谷产品碳足迹的生命周期数据,根据所述生命周期数据建立所述稻谷产品的碳足迹模型; 计量模块,用于获取预设碳足迹计量模型; 确定模块,用于提取所述预设碳足迹计量模型中的预设参数,并根据所述预设参数以及所述碳足迹模型确定所述稻谷产品的全生命周期碳排放量; 建立模块,用于按预设优化策略根据所述碳足迹模型和所述碳足迹计量模型建立所述稻谷产品的双目标优化模型; 优化模块,用于基于预设粒子群算法求解所述双目标优化模型,以获得目标帕累托解集,根据所述目标帕累托解集对所述全生命周期碳排放量进行优化。 9.如权利要求8所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化装置,其特征在于,所述获取模块包括:物质获取模块、排放提取模块、排放确定模块以及足迹建立模块;其中, 所述物质获取模块,用于获取稻谷产品在预设生命周期阶段中的物质总量,其中,所述预设生命周期阶段包括稻谷生产阶段、稻谷种植阶段、稻谷加工阶段以及稻谷运输阶段; 所述排放提取模块,用于根据所述物质总量提取预设排放源物质总量; 所述排放确定模块,用于根据所述预设排放源物质总量确定各生命周期阶段的碳排放量; 所述足迹建立模块,用于根据所述碳排放量建立所述稻谷产品的碳足迹模型。 10.一种基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化设备,其特征在于,所述设备包括:存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化程序,所述基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化程序配置为实现如权利要求1至7中任一项所述的基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法的步骤。
摘要:
本发明属于碳足迹技术领域,公开了一种基于粒子群算法的稻谷碳足迹计量优化方法、装置及设备。该方法通过获取稻谷产品碳足迹的生命周期数据建立稻谷产品的碳足迹模型;获取预设碳足迹计量模型提取预设参数,根据预设参数及碳足迹模型确定全生命周期碳排放量;按预设优化策略根据碳足迹模型和碳足迹计量模型建立双目标优化模型;基于预设粒子群算法求解双目标优化模型获得目标帕累托解集对全生命周期碳排放量进行优化。本发明中基于生命周期评价法计算稻谷产品的碳排放量,建立稻谷产量最高和碳排放最小的双目标优化模型,引入粒子群算法求解稻谷产量和碳排放的最佳组合,解决了如何优化稻谷生...

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