[發明專利]一種基于隨機森林的建筑混凝土強度預測方法

有效

• 申請號: 202010548838.X
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111709185B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發明（設計）人: 劉志峰
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06F30/13;G06Q10/04;G06N3/086;G06F18/2431;G06F18/214
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

1.基于隨機森林的建筑混凝土強度預測方法，具體步驟如下，其特征在于；

步驟1：測試混凝土中石灰含量、磷含量、和水灰比對混凝土抗壓強度的影響；

所述步驟1中得到石灰含量、磷含量、和水灰比對混凝土抗壓強度的影響的關系式為

其中，x、y、z分別是石灰含量、磷含量、和水灰比，f₁、f₂、f₃分別是石灰含量、磷含量、和水灰比與混凝土強度關系函數；

步驟2：使用不同的混凝土配料的石灰含量、磷含量和水灰比建立樣本集；

步驟3：使用遺傳算法訓練得到最優的決策數目N；

所述步驟3中遺傳算法的適應度函數為

其中，P是混凝土強度的真實值，是混凝土強度的預測值；

所述步驟3中遺傳算法的具體流程為：

1)隨機產生一個種群，作為問題的初代解；

2)尋找一種合適的編碼方案對種群中的個體進行編碼，選擇浮點數編碼或二進制編碼為編碼方案；

3)以式(2)作為個體的適應度計算公式，計算種群中每個個體的適應度，算出的適應度將為后續的個體選擇提供依據；

4)根據適應度的高低選擇參與繁衍的父體與母體，選擇的原則是適應度越高的個體越可能被選中，不斷淘汰適應度低的個體；

5)對被選出的父體與母體執行遺傳操作，即復制父體與母體的基因，并采用交叉、變異算子產生出子代，在保留優秀基因的基礎上，變異增加了基因的多樣性，從而提高找到最優解的概率；

6)根據一定的準則判斷是繼續執行算法，還是找出所有子代中適應度最高個體作為解返回并結束程序，判斷的準則是設定的解的閾值和指定的迭代次數；

步驟4：對樣本集隨機抽取N個數據集，抽取的數據集作為訓練集；

步驟5：分別對N個訓練集訓練決策樹模型，得到N個訓練模型；

步驟6：把測試樣本分別輸入到N個決策樹進行混凝土強度預測，對N個預測結果使用等權重平均，得到隨機森林訓練模型的預測值；

所述步驟6中等權重平均公式為

其中，N為決策樹個數，為各決策樹的預測值。