[發(fā)明專利]基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110088922.2
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112785058B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周劍;陳陽;李鑫;程春玲;劉林峰;肖甫
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/26;G06N3/04;G06N3/08;G06N20/10
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測方法，包括如下步驟：根據(jù)水域中待預(yù)測監(jiān)測點水質(zhì)信息以及臨近監(jiān)測點水質(zhì)信息，構(gòu)造基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架，其由基于高斯卷積的水質(zhì)特征提取網(wǎng)絡(luò)，基于瓶頸層的水質(zhì)特征對齊網(wǎng)絡(luò)和基于ESN的水質(zhì)預(yù)測模型組成，并得到初步預(yù)測結(jié)果；根據(jù)初步預(yù)測結(jié)果，優(yōu)化基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架中的預(yù)測參數(shù)；使用預(yù)測參數(shù)優(yōu)化后的基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架，得到最終的預(yù)測結(jié)果。本方法將多源遷移學(xué)習(xí)運用到水質(zhì)預(yù)測中。有效利用了多個臨近監(jiān)測點的水質(zhì)信息，構(gòu)造了多個符合待預(yù)測點水質(zhì)特征的水質(zhì)預(yù)測模型，有效降低了模型預(yù)測偏差，提升了水質(zhì)預(yù)測精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水質(zhì)預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測方法。

背景技術(shù)

水環(huán)境作為自然環(huán)境的重要組成部分，不僅對人類生活有至關(guān)重要的作用，同時也是水生生物的家園。近些年伴隨社會、工業(yè)的迅速發(fā)展，生活污水以及工業(yè)廢水的排放量與日俱增，導(dǎo)致水環(huán)境不斷惡化，水環(huán)境的保護面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。水質(zhì)預(yù)測是實現(xiàn)水污染防治的一項基本工作，對水環(huán)境的保護有著重要的意義。

目前，水質(zhì)預(yù)測中常使用待預(yù)測監(jiān)測點的水質(zhì)信息構(gòu)建一個水質(zhì)預(yù)測模型進行預(yù)測。但單個預(yù)測模型抗噪能力較差，在預(yù)測時會造成較大的預(yù)測偏差。由于同一水域中相鄰監(jiān)測點間的水質(zhì)信息在空間上存在著近鄰效應(yīng)，所以相鄰監(jiān)測點的水質(zhì)信息存在一定的關(guān)聯(lián)。在對待預(yù)測監(jiān)測點水質(zhì)信息進行預(yù)測時，若能有效利用多個臨近監(jiān)測點的水質(zhì)信息，訓(xùn)練多個符合待預(yù)測監(jiān)測點水質(zhì)特征的預(yù)測模型，能有效降低模型預(yù)測偏差，提升水質(zhì)預(yù)測的精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述背景技術(shù)中存在的不足之處，提供了一種基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測方法。

基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測方法，包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)水域中待預(yù)測監(jiān)測點水質(zhì)信息以及臨近監(jiān)測點水質(zhì)信息，構(gòu)造基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架，其由基于高斯卷積的水質(zhì)特征提取網(wǎng)絡(luò)，基于瓶頸層的水質(zhì)特征對齊網(wǎng)絡(luò)和基于ESN的水質(zhì)預(yù)測模型組成，并得到初步預(yù)測結(jié)果；

步驟2：根據(jù)步驟1得到的初步預(yù)測結(jié)果，優(yōu)化基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架中的預(yù)測參數(shù)；

步驟3：使用步驟2預(yù)測參數(shù)優(yōu)化后的基于多源遷移學(xué)習(xí)的水質(zhì)預(yù)測框架，得到最終的預(yù)測結(jié)果。

進一步地，所述步驟1中，構(gòu)造框架以及得到初步預(yù)測結(jié)果的具體步驟如下：

步驟1-1：收集水域中待預(yù)測監(jiān)測點水質(zhì)信息X_o，和n個臨近監(jiān)測點水質(zhì)信息({X_s1，X_s2，…，X_sj，…，X_sn})，其中X_sj為第j個臨近監(jiān)測點水質(zhì)信息；對n個臨近監(jiān)測點和待預(yù)測監(jiān)測點的水質(zhì)信息通過Min-Max算法進行歸一化，得到n個臨近監(jiān)測點歸一化后的水質(zhì)信息其中為第j個臨近監(jiān)測點歸一化后的水質(zhì)信息，為待預(yù)測監(jiān)測點歸一化后的水質(zhì)信息；

步驟1-2：將n個臨近監(jiān)測點和待預(yù)測監(jiān)測點歸一化后的水質(zhì)信息通過滑動窗口d進行劃分，得到n個臨近監(jiān)測點劃分后的水質(zhì)信息T_s＝{T_s1，T_s2，…，T_sj，…，T_sn}，其中為第j個臨近監(jiān)測點t-1時刻劃分后的水質(zhì)信息，為T_sj中t-k時刻歸一化后的水質(zhì)信息；為待預(yù)測監(jiān)測點t-1時刻劃分后的水質(zhì)信息，其中為T_o中t-k時刻歸一化后的水質(zhì)信息；