[發(fā)明專利]一種基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法和系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211078389.2
• 申請(qǐng)日: 2022-09-05
• 公開（公告）號(hào): CN115497574A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永濤;田唯;肖垚;王永威;朱浩;李焜耀;楊華東;鄭建新;王紫超;劉志昂;陳圓;薛現(xiàn)凱;李浩;代百華;周浩;孫南昌;楊切
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中交第二航務(wù)工程局有限公司;中交公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心有限公司
• 主分類號(hào): G16C20/30
• 分類號(hào): G16C20/30;G16C20/10;G06N20/20;G06K9/62
• 代理公司: 武漢開元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 俞鴻;邱霖

1.一種基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、根據(jù)采集的HPC的歷史參數(shù)數(shù)據(jù)分別對(duì)第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，分別得到訓(xùn)練完成的用于預(yù)測(cè)HPC抗壓強(qiáng)度的第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型；

S2、對(duì)訓(xùn)練完成的第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算得到HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型，所述HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型輸出最終的HPC抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)結(jié)果。

2.如權(quán)利要求1所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2后還包括步驟S3：

S3、利用第一算法對(duì)所述HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型進(jìn)行解釋分析，得到每一種HPC參數(shù)的成分含量對(duì)HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型輸出的HPC抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)值。

3.如權(quán)利要求2所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述第一算法為基于SHAP可解釋性算法。

4.如權(quán)利要求1所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述步驟S2中，得到HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型的方法包括采用加權(quán)平均法對(duì)第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算。

5.如權(quán)利要求4所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述第一預(yù)測(cè)模型基于AdaBoost算法對(duì)HPC的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)；所述第二預(yù)測(cè)模型基于CatBoost算法對(duì)HPC的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行預(yù)測(cè)。

6.如權(quán)利要求5所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，采用加權(quán)平均法對(duì)第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型進(jìn)行模復(fù)合運(yùn)算時(shí)，基于CatBoost算法的第二預(yù)測(cè)模型的權(quán)重大于基于AdaBoost算法的第一預(yù)測(cè)模型的權(quán)重。

7.如權(quán)利要求6所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述加權(quán)平均法中每個(gè)預(yù)測(cè)模型的權(quán)重的計(jì)算方法包括：通過(guò)求解下式所示的帶約束的最小優(yōu)化問(wèn)題，得到了第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型的權(quán)重：

minimiz e(Loss)s.t.w₁+w₂＝1and w₁≥0,w₂≥0

式中：

w₁和w₂分別對(duì)應(yīng)第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型的權(quán)重；

Loss為下述H(x)的損失函數(shù)；

式中：

H(x)：表示HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型輸出的最終預(yù)測(cè)的HPC抗壓強(qiáng)度；

w₁、w₂：分別表示第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型的權(quán)重；

h₁(x)、h₂(x)：分別表示第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型所預(yù)測(cè)的HPC抗壓強(qiáng)度。

8.一種如權(quán)利要求1所述方法的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括：模型訓(xùn)練模塊和模型復(fù)合運(yùn)算模塊；

所述模型訓(xùn)練模塊用于根據(jù)采集的HPC的歷史參數(shù)數(shù)據(jù)分別對(duì)第一模型和第二模型進(jìn)行訓(xùn)練，分別得到訓(xùn)練完成的用于預(yù)測(cè)HPC抗壓強(qiáng)度的第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型；

所述模型復(fù)合運(yùn)算模塊用于對(duì)訓(xùn)練完成的第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算得到HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型，所述HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型輸出最終的HPC抗壓強(qiáng)度的預(yù)測(cè)結(jié)果。

9.如權(quán)利要求8所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，還包括模型解釋分析模塊，用于利用第一算法對(duì)所述HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型進(jìn)行解釋分析，得到每一種HPC參數(shù)的成分含量對(duì)HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)的融合模型輸出的HPC抗壓強(qiáng)度的貢獻(xiàn)值。

10.如權(quán)利要求8所述的基于模型融合的HPC抗壓強(qiáng)度預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述模型復(fù)合運(yùn)算模塊中，采用加權(quán)平均法對(duì)第一預(yù)測(cè)模型和第二預(yù)測(cè)模型輸出的HPC抗壓強(qiáng)度進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算。