[發(fā)明專利]一種基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910364029.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110334845A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭亞;李無言;蔣永年;朱南陽;夏倩
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué);江蘇中農(nóng)物聯(lián)網(wǎng)科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/02;G06F17/50
• 代理公司: 蘇州市中南偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32257
• 代理人: 李艾

1.一種基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：構(gòu)建數(shù)據(jù)集，使用歷史采集的養(yǎng)殖水域的歷史數(shù)據(jù)，包括養(yǎng)殖水域的溫度、pH、濁度、氨氮化合物濃度、溶解氧濃度以及相應(yīng)的采集時間，分析每個歷史數(shù)據(jù)間的相關(guān)性，然后建立數(shù)據(jù)集；

S2：設(shè)定輸入輸出數(shù)據(jù)集，根據(jù)數(shù)據(jù)集的采集周期為10分鐘，將輸入數(shù)據(jù)集中的單個元素設(shè)定為120次采集數(shù)據(jù)構(gòu)成的6*120矩陣，其為時刻t前20時小時采集的數(shù)據(jù)，包括采集的時間記錄、溫度、pH、濁度、NH和溶解氧濃度；將輸出數(shù)據(jù)集設(shè)定為t時刻向后20小時的溶解氧濃度；

S3：優(yōu)化模型，以交叉驗證的方式對輸入數(shù)據(jù)集和輸出數(shù)據(jù)劃分為訓(xùn)練集和測試集，分別訓(xùn)練和測試優(yōu)化的GRU網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合設(shè)定的初始網(wǎng)絡(luò)參數(shù),建立預(yù)測溶解氧的預(yù)測GRU模型，用損失函數(shù)對預(yù)測GRU模型進行跟蹤，調(diào)整參數(shù)，以獲得最優(yōu)的預(yù)測GRU模型；

S4：驗證預(yù)測模型，對養(yǎng)殖水域的數(shù)據(jù)進行采集，運用步驟S3所建立的預(yù)測GRU模型預(yù)測溶解氧數(shù)據(jù)并對其檢測，以獲得養(yǎng)殖水域的溶解氧變化趨勢。

2.如權(quán)利要求1所述的基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，在步驟S2中，在對數(shù)據(jù)集劃分輸入輸出數(shù)據(jù)集時，將溶解氧濃度劃入輸入數(shù)據(jù)集中。

3.如權(quán)利要求1所述的基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，在步驟S3、S4中，在對預(yù)測GRU模型的訓(xùn)練和驗證過程中，對預(yù)測GRU模型進行反復(fù)多次訓(xùn)練，用以優(yōu)化預(yù)測模型。

4.如權(quán)利要求1所述的基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，步驟S1中，在分析每個歷史數(shù)據(jù)間的相關(guān)性前，先對歷史數(shù)據(jù)中的異常值進行異常值處理。

5.如權(quán)利要求1所述的基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，步驟S3中，在訓(xùn)練過程中，對預(yù)測GRU模型的參數(shù)進行優(yōu)化，包括節(jié)點數(shù)、學(xué)習(xí)率和迭代次數(shù)。

6.如權(quán)利要求1所述的基于GRU溶解氧長時間預(yù)測方法，其特征在于，步驟S3中，初始網(wǎng)絡(luò)參數(shù)包括各層節(jié)點數(shù)，學(xué)習(xí)率，優(yōu)化器以及損失函數(shù)。