[發明專利]一種預測月尺度工業需水量的方法

有效

• 申請號: 202110751413.3
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113344449B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 許欽;陳星;關鐵生;蔡晶;張伊佳;袁緣;鄭皓;彭安邦;孫曉敏;葉鳴;鄧晰元;韓江波;萬毅;張其成;徐慧;向龍;鮑振鑫;江善虎;高勛;史書華;陳正雷
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院;河海大學
• 主分類號: G06Q10/0639
• 分類號: G06Q10/0639;G06Q50/06;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 北京尚德技研知識產權代理事務所(普通合伙) 11378
• 代理人: 何春蘭;嚴勇剛

一種預測月尺度工業需水量的方法，屬于水資源水量調配領域。具體包括以下步驟：S1構建工業需水特征評價評價指標體系；S2構建預測模型集；S3制定各工業需水評價分區最優預測方法；S4篩選月尺度工業需水關鍵影響因子，為多元回歸法與前饋神經網絡模型提供基礎；S5月尺度工業需水預測。上述的S1包括：S1?1選取工業需水特征評價指標；S1?2制定評價指標分級閾值；S1?3計算評價總值，定量評價工業需水情況。本發明的優點在于：1)具有月尺度的預測能力；2)方法考慮了區域特征；3)具有基于地區需水變化的模型篩選能力。

技術領域

本發明一種預測工業需水量的方法，尤其是涉及一種預測月尺度工業需水量的方法，屬于水資源水量調配領域。

背景技術

年調節或多年調節的供水工程，其年內的水量分配需要根據需水量預測進行調度，尤其是年調節的工程，需要月尺度的需水量預測。

現有技術中，工業需水預測多采用定額法、產值法、趨勢法等預測方法在年尺度上進行預測，工業需水預測研究方法主要可以分為基于時間序列與影響因子兩種。基于時間序列的需水預測方法的探究主要在于算法的不斷改進與創新，1981年DR?Gallagher研究了澳大利亞的需水量模型。1986年，Rumelhart等人為改善多層前向神經網絡，提出了一種基于多層神經網絡的BP算法，該算法在需水量預測方面一直沿用至今。1998年，呂謀、趙洪賓等使用季節指數平滑法預測需水量。杜國明對快速二階神經網絡方法進行改進，用來預測需水量。2004年，王弘宇、馬放等保留常規GM(1,1)模型的優點，并考慮進入系統的擾動因素，構建灰色新陳代謝GM(1,1)模型。劉勇鍵、沈軍等改進了BP神經網絡收斂速度慢且容易陷入局部極小的缺點，提出基于遺傳—神經網絡的需水量預測模型。2008年，Adamoski等比較了各種方法預測高峰需水量的效果，其中人工神經網絡法具有最佳的模擬效果。2009年，遲道才等結合神經網絡與灰色預測方法，構造了并聯型灰色神經網絡預測模型。2014年，Tiwari等構造了可以在有限的數據情況下進行預測的基于混合小波—人工神經網絡算法的模型(WBANN)，在較短的時間序列前提下，預測結果比人工神經網絡及貝葉斯人工神經網絡方法好，這為解決需水預測中歷史數據難以獲得的問題提供了新思路。Zubaidi等在中期需水預測中使用了混合粒子群優化算法神經網絡模型。眾多學者研究表明神經網絡模型能夠保存對樣本數據分別進行訓練和驗證后的網絡和參數，在類似區域實現需水量的模擬和預測。基于影響因子的需水預測方法關鍵在于影響因子的匹配性和模型的適用性，1990年，Mya等基于需水量與其影響因子之間的相關性，如降水量、水價、人口、收入等，構造了對數和半對數回歸模型用來進行需水量預測，預測效果較好。2005年，劉俊良等在預測城市生活需水量時使用了應用系統動力學模型。近年來，國內外的需水預測研究不僅增加了影響因素的范圍，同時更加注重改進算法，將兩者的優勢結合，取得了顯著的進展。2004年，Leenhar等使用了長序列且詳盡的歷史數據準確預測了未來的需水量，主要應用了結合氣候、灌溉面積等影響因素的模型。Fontdecaba等將不同用戶群組分類，結合社會經濟情況，分別構造預測模型，結果表明其在大城市較適用。Dos?Santos等在需水預測中不僅結合社會環境與氣象因子，還考慮了人類與氣候的相互作用，預測結果較好。

國內的研究一般在預測模型中改進算法，對影響需水量的因子探究還不夠充分；國外對多變量驅動模型的研究雖然保證了一定的精度，但是需要收集詳盡的數據，很難進行區域研究。隨著水資源開發利用程度的加強和保護需求的提高，迫切需要對水資源實行更加精細化的管理，而年尺度的工業需水預測與評價在時效性和精細化程度上均難以支撐日益迫切的水資源精細化管理需求。年尺度工業需水量一般呈單一趨勢，變化較穩定，僅變化程度不一。月尺度工業需水量受自然、社會、經濟等因素影響呈現波動狀態，出現一個或多個峰值，年尺度工業需水預測方法不適用于月尺度工業需水預測，因此業界廣泛需要一種進行月尺度工業需水量的預測方法。

發明內容

本發明的目的在于公開一種預測月尺度工業需水量的方法，具體包括以下步驟：

S1：構建工業需水特征評價指標體系，