[發(fā)明專利]一種積水預(yù)測系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211067517.3
• 申請日: 2022-09-01
• 公開（公告）號: CN115423188A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王卓崢;周曉帆;王禹洋;張猛
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古遠致科技有限公司
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：包括監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取與存儲模塊、預(yù)處理模塊、模型訓(xùn)練與評估模塊以及數(shù)據(jù)處理與顯示發(fā)布系統(tǒng)；

所述的監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取與存儲模塊用于獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)并進行存儲，監(jiān)測數(shù)據(jù)分別存在4個核心數(shù)據(jù)表中，4個核心數(shù)據(jù)表分別命名為實時水位表waterLevel、氣象數(shù)據(jù)表weatherPrediction、模型參數(shù)表modelParemeter和預(yù)測數(shù)據(jù)表waterLevelPredict；其中，實時水位表存儲實時測量的水位信息，具體包括用于測量水位信息的設(shè)備編號、設(shè)備對應(yīng)的GPS經(jīng)度及緯度信息、設(shè)備采集的水位信息(所述設(shè)備采集的水位信息即實時積水?dāng)?shù)據(jù))以及誤差范圍；氣象數(shù)據(jù)表存儲通過內(nèi)部氣象數(shù)據(jù)API獲得的測量水位信息的設(shè)備所在區(qū)域的預(yù)測降水信息，包括所在區(qū)域、降水量采集器編號、當(dāng)前每分鐘降水量和未來降水量；預(yù)測數(shù)據(jù)表存儲對積水的預(yù)測結(jié)果，存儲的內(nèi)容包括降水量采集器編號、降水量采集器所在區(qū)域未來的積水預(yù)測結(jié)果；模型參數(shù)表存儲積水預(yù)測模型的參數(shù)，包括訓(xùn)練模型位置即模型id(model_id)以及每個訓(xùn)練模型的訓(xùn)練學(xué)習(xí)參數(shù)；

預(yù)處理模塊用于從監(jiān)測數(shù)據(jù)的獲取與存儲模塊中調(diào)取數(shù)據(jù)，并進行預(yù)處理；

模型訓(xùn)練與評估模塊包括模型訓(xùn)練和模型評估兩部分，模型訓(xùn)練部分用于訓(xùn)練相同降雨等級和監(jiān)測點類別條件下的多種積水預(yù)測模型；模型評估用于從相同降雨等級和監(jiān)測點類別條件下的多種積水預(yù)測模型中選出性能最優(yōu)的積水預(yù)測模型，進而得到對應(yīng)不同降雨等級和監(jiān)測點類別條件下的最優(yōu)積水預(yù)測模型；

由數(shù)據(jù)處理與顯示發(fā)布系統(tǒng)調(diào)用對應(yīng)降雨等級和監(jiān)測點類別條件下的最優(yōu)積水預(yù)測模型進行積水預(yù)測，對未來時間點的某個積水隱患點進行積水深度預(yù)測，在對積水?dāng)?shù)據(jù)進行預(yù)測完畢后，將預(yù)測結(jié)果使用MyBatis存入創(chuàng)建好的數(shù)據(jù)庫，在存入數(shù)據(jù)庫后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為JSON格式，最后將JSON格式輸出并封裝成api接口以供數(shù)據(jù)大屏調(diào)用，最終實現(xiàn)積水深度分布的圖形顯示、數(shù)據(jù)查詢，以及澇情預(yù)測模擬圖形顯示，對風(fēng)險較高的區(qū)域、地點提前發(fā)出預(yù)警；

根據(jù)數(shù)據(jù)要求選擇設(shè)備，按照該設(shè)備所處監(jiān)測點的降雨等級和監(jiān)測點類別調(diào)用該種預(yù)測模型的超參數(shù)，利用預(yù)處理后的設(shè)備測量的實時水位數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)模型輸入。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：

訓(xùn)練學(xué)習(xí)參數(shù)包括監(jiān)測點類型id、時間間隔、訓(xùn)練數(shù)據(jù)集比例、測試數(shù)據(jù)集比例、輸入張量維度、隱層輸出節(jié)點數(shù)、全連接層輸出節(jié)點數(shù)、隱層數(shù)、全連接層數(shù)、迭代輪數(shù)、訓(xùn)練批次大小、損失函數(shù)選項、優(yōu)化器選項、學(xué)習(xí)率、每輪學(xué)習(xí)率衰減值、是否使用Nestterov動量、衰減因子(即優(yōu)化器(adadelta、rmsprop、adam、adamax、nadam))。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：

氣象數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)從內(nèi)部氣象數(shù)據(jù)接口獲取，實時水位表的數(shù)據(jù)從物聯(lián)網(wǎng)積水監(jiān)測平臺獲取，預(yù)測數(shù)據(jù)表和模型參數(shù)表中的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)庫中獲取。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：

從物聯(lián)網(wǎng)云平臺中和天氣氣象接口獲取數(shù)據(jù)并存入到數(shù)據(jù)庫中，在配置好參數(shù)后，使用設(shè)備端SDK連接物聯(lián)網(wǎng)云平臺，在毫米波雷達水位監(jiān)測設(shè)備通過協(xié)議接入物聯(lián)網(wǎng)平臺之前，需依據(jù)不同的認證方法，上報毫米波雷達水位監(jiān)測設(shè)備信息，認證通過后方可接入物聯(lián)網(wǎng)平臺；成功接入物聯(lián)網(wǎng)后，根據(jù)需求下載所要的設(shè)備測量數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)的分類存入數(shù)據(jù)庫中的不同數(shù)據(jù)表中，并且請求天氣氣象接口API讀取所需天氣數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中，以便進行相對應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：

預(yù)處理包括對氣象數(shù)據(jù)進行異常值處理；對實時積水?dāng)?shù)據(jù)進行突變值處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種積水預(yù)測系統(tǒng)，其特征在于：所述積水預(yù)測模型采用LSTM網(wǎng)絡(luò)模型。