Application of Machine Learning in Methane Emissions Modelling
Notice bibliographique
Résumé
Methane emissions reduction activities are vital for reducing greenhouse gas emissions in the oil and gas industry. The Alberta Energy Regulator (AER) has been collecting air quality data throughout the province since 1986. Although the AER data is available to the public, the analysis of this data has not been thorough. Furthermore, there are many papers on reported emissions, and as yet, it remains unclear how to use and analyze this time series data. Machine learning is a state-of-the-art and effective method to forecast and understand methane emissions from the oil and gas sectors. The research documented in this thesis examined the methane emissions data from multiple monitoring stations in time by building machine learning models for prediction performance comparison. The first study compared Autoregressive Integrated Moving Average (ARIMA), Fully Connected Neural Network (FC-NN), and Long Short-Term Memory (LSTM) neural networks regarding total hydrocarbon non-methane hydrocarbon in general. The second study expanded the research by adding climate variables to build LSTM models to learn deep feature relationships between temperature, wind speed and wind directions regarding the methane concentration data. The third study examines the prediction performance of Gated Recurrent Units, Stacked LSTM, LSTM and Bidirectional LSTM neural networks with different scales of data for training to compare forecasting performance. The analysis of the experiments reveals 1. The LSTM neural network model provides better predictive performance than the other methods. With respect to the data itself, the average methane concentrations measured at the majority of Alberta airshed stations are higher than the global methane average. In addition, the methane concentration data itself exhibits both increasing and decreasing trends depending on the station. 2. Extra ambient climate variables can improve the predictive performance of the LSTM model: temperature improves the predictive performance of the methane concentration more than that of wind speed and direction. 3. GRU performs better when trained with shorter datasets, while the Stacked LSTM and the LSTM slightly outperform GRU and BiLSTM when training with more historical data. Also, more training data does not necessarily mean a significantly better prediction model but more training time. The results provide insights for the use of Predictive Emissions Monitoring System (PEMS) for estimating methane concentration emission data.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,003 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».