[發明專利]一種基于EMD與LSTM的溶解氧含量預測方法在審
| 申請號： | 202010741676.1 | 申請日： | 2020-07-29 |
| 公開（公告）號： | CN111898673A | 公開（公告）日： | 2020-11-06 |
| 發明（設計）人： | 劉樹波;歐陽特;蔡朝暉;涂國慶 | 申請（專利權）人： | 武漢大學 |
| 主分類號： | G06K9/62 | 分類號： | G06K9/62;G06F16/215;G06N3/04 |
| 代理公司： | 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222 | 代理人： | 胡琦旖 |
| 地址： | 430072 湖*** | 國省代碼： | 湖北;42 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 emd lstm 溶解氧 含量 預測 方法 | ||
1.一種基于EMD與LSTM的溶解氧含量預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1、獲取水質數據，并對所述水質數據進行數據清洗；
步驟2、采用KNN算法對所述水質數據中的缺失數據進行補全；
步驟3、采用EMD算法對所述水質數據中的原始溶解氧監測數據時間序列進行分解，獲得包括殘差和有限個本征模函數在內的多個分量；
步驟4、對多個子LSTM網絡進行訓練；
每個所述子LSTM網絡以一個所述分量對應的樣本作為輸入信息，以下一個單位時間的溶解氧預測數值作為輸出信息；
所述分量對應的樣本包括該分量多個連續單位時間對應的溶解氧監測數據、溫度監測數據、時間標簽；
步驟5、對訓練后的多個子LSTM網絡進行驗證；
針對每個所述子LSTM網絡，將下一個單位時間的溶解氧監測數值與所述子LSTM網絡輸出的下一個單位時間的溶解氧預測數值進行對比，若誤差小于設定范圍，則通過驗證；
步驟6、利用驗證通過的多個子LSTM網絡，獲得多個分量對應的下一個單位時間的溶解氧預測數值，將所有分量對應的預測數值進行累加，獲得下一個單位時間的溶解氧預測結果。
2.根據權利要求1所述的基于EMD與LSTM的溶解氧含量預測方法，其特征在于，所述步驟2中，對缺失數據進行補全包括以下子步驟：
步驟2.1、在所述水質數據中選取溶解氧監測數據缺失的數據記錄，并編號為1～N，其余溶解氧監測數據完整的數據記錄編號為1～M；
同一時刻的各類水質數據組成的一行數據稱為數據記錄，每一條數據記錄有n類水質數據；
步驟2.2、選取一條溶解氧監測數據缺失的數據記錄，計算其與其他溶解氧監測數據完整的數據記錄之間的歐式距離dij：
式中，i為溶解氧監測數據缺失的數據記錄對應的編號，j為溶解氧監測數據完整的數據記錄對應的編號，xk為溶解氧監測數據缺失的數據記錄中第k類水質數據，yk為溶解氧監測數據完整的數據記錄中第k類水質數據，xk和yk均不包括溶解氧監測數據；
步驟2.3、選取一條溶解氧監測數據缺失的數據記錄，計算其與其他溶解氧監測數據完整的數據記錄之間的權重wij：
步驟2.4、確定一個K值，針對某一條溶解氧監測數據缺失的數據記錄，選取K條與該數據記錄距離最近的溶解氧監測數據完整的數據記錄，并計算獲得缺失值T：
式中，tj對應溶解氧監測數據完整的數據記錄中的溶解氧監測數據。
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