Deep Sparse Transformer Networks for Air Quality Forecasting Including Long-Term Dependencies in Time Series

2025

Жабық қол жеткізу Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.1109/idaacs68557.2025.11322127
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Accurately predicting pollutant emissions using real-time operational data is critical to enhancing the environmental efficiency of coal-fired power stations. Given the complex, non-linear relationship between emissions and plant conditions, machine learning is essential for optimizing combustion and reducing emissions. This study presents the development and validation of a Deep Sparse Transformer Network (DSTN) designed to forecast air pollutant time series with long-range dependencies. The dataset includes 67,527 records from a 4000 MW coal-fired power station in Ekibastuz, Kazakhstan, covering $\mathbf{1 4}$ variables at $\mathbf{1 0}$-minute intervals. Fractal R/S analysis revealed long-term memory patterns in NO2, NO, and PM10informing the DSTN’s input window size. The model achieved the highest prediction accuracy for NO2($\mathrm{R}^{2}$ between 0.95 and 0.38), with similar performance for NO and PM10($\mathrm{R}^{2}$ between 0.93 and 0.26). Accuracy declined sharply beyond 12 forecast steps, indicating the model is most effective for short-term predictions. These findings support the implementation of improved real-time emission control and contribute to efforts aimed at achieving carbon neutrality.