基于长短期记忆神经网络的板裂纹损伤检测方法

针对板不同位置裂纹损伤的智能分类问题,提出了一种基于长短期记忆(LSTM)神经网络的板裂纹损伤检测方法.采用Abaqus二次开发建立板裂纹损伤模型,计算高斯白噪声激励下板的加速度响应,并通过数据扩充方法生成数据集,同时考虑了噪声对损伤检测的影响.建立基于LSTM的板裂纹智能检测模型,直接将板的加速度响应作为输入,不需要额外的损伤特征提取,并以最小预测误差为目标,选择模型的超参数,优化模型配置.与多层感知机模型和基于小波包变换的多层感知机模型进行对比表明,本文提出的LSTM模型在板裂纹损伤检测中具有更高的损伤定位精度和更好的适用性.     

基于多变量时间序列模型的高含水期产量预测方法

针对油田高含水期地质条件复杂、地层物性变化多样导致产量预测正确率低的问题,提出一种基于多变量时间序列模型即多变量长短期记忆神经网络(LSTM)的产量预测方法。在基于极限梯度提升算法(XGBoost)筛选产量主控因素的基础上,建立综合考虑产量与地质、开发等影响因素之间相关性特征,并兼顾产量自身的时序性变化特征的产量预测模型;实验选取中国某中高渗透砂岩区块油田生产历史数据进行高含水期产量预测模型的训练和测试,并与单变量长短时记忆模型以及其他全连接网络模型结果进行比较。结果表明：该方法具有较好的预测性能,新模型克服了传统全连接神经网络无法描述产量时序数据相关性,以及单变量LSTM无法表征高含水期产量变化受多因素影响的问题,有效地提高了油田高含水期产量预测的准确性。     

基于长短期记忆模型的交通拥堵预测方法

为了在交通拥堵预测算法中充分考虑各类因素的影响以及挖掘交通流数据隐含的深层特征,该文提出基于长短期记忆(Long-short term memory,LSTM)模型的交通拥堵预测方法。该方法充分考虑交通流特征、天气、节假日等因素,首先利用去噪自编码模型提取输入数据的核心特征,再使用LSTM模型长时记忆历史数据,二者结合对城市交通拥堵程度进行有效预测,通过与已有的交通拥堵预测模型进行对比,结果表明,该方法具有较高的预测准确度和鲁棒性,准确度能达到92%以上。     

面向功能分区的大型商场建筑冷负荷预测方法

针对大型商场面向建筑整体冷负荷预测不能为商场各区域按需供冷提供合理控制策略的问题,通过研究商场不同区域冷负荷特点,采用灰色关联度分析法筛选影响商场不同区域冷负荷的关键影响因素,针对实际情况中各输入特征对冷负荷影响程度的不稳定性,提出了基于双重注意力机制和LSTM的短期分区冷负荷预测模型。LSTM网络充分考虑空调冷负荷与相关特征变量之间的非线性关系,特征注意力自主分析历史信息和输入变量之间的关系,提取重要特征,时序注意力选取LSTM网络关键时刻的历史信息,提升较长时间段预测效果的稳定性。以西安某大型商场建筑的冷负荷数据集为实验数据,实验结果表明所提模型相比于LSTM模型、CNN-LSTM模型和Attention-LSTM模型,误差指标MAPE和RMSE均有显著降低,R2明显增加且稳定0.99以上,具有较好的泛化能力和较强的稳定性。     

基于动态时间规整和长短期记忆的空中交通流量短期预测

空中交通短期流量预测的准确性对于精准实施空中交通流量管理具有重要意义。为提高空中交通短期流量预测准确性,充分利用历史运行数据,本文提出了一种基于DTW-LSTM的空中交通流量短期预测方法。首先,分析了空中交通流的时空相关性特征,基于此特征采用DTW算法衡量扇区之间的空间相关性;然后,由空间相关性度量结果选取不同扇区的数据进行组合,构建输入时间序列长度不同的数据集,将历史时间数据输入LSTM模型中训练;最后,对不同时空参数组合模型的预测结果进行分析,与不考虑时空相关性LSTM模型、考虑时空特性的SVR模型的预测结果进行对比。实验结果表明,相比于传统方法,本文提出的空中交通流量短期预测方法通过考虑交通流的时空相关性,提高了预测结果的准确性,相比LSTM模型,MAE降低24.5%,RMSE降低31.4%,相比时空相关SVR模型,MAE降低36.4%,RMSE降低30.6%。     

VAE_LSTM算法在时间序列预测模型中的研究

针对长短期记忆网络(LSTM)算法对时间序列预测存在的不足,考虑到样本序列如果包含线性关系或含有噪音时LSTM算法预测将不准确,同时分析了变分自编码器(VAE)对异常样本修复的原理,提出了一种改进的LSTM时间序列预测算法VAE_LSTM,将VAE网络修复样本的思想加入到传统的LSTM网络,对样本序列进行修复后再输入LSTM神经网络训练,最终建立了时间序列预测模型.阐述了模型建立的方法与步骤,详细分析了模型的原理.使用长江汉口历史水文数据序列进行仿真实验,结果表明:VAE_LSTM算法预测模型在时间序列预测方面有较好表现,满足预测精度要求,比传统LSTM时间序列预测模型的预测准确性高,尤其中短期预测更为准确;对比实验同时表明此模型准确性高于ARIMA,RNN等预测模型.     

基于耦合特征LSTM的船舶运动预报方法研究

采用长短期记忆(LSTM)神经网络模型对船舶在不同海况下的运动姿态进行预报．针对LSTM模型难以优化的特点,提出了一种耦合特征LSTM神经网络模型．首先对船舶运动时间序列数据进行了归一化处理;然后基于深度学习框架TensorFlow搭建了具有输入层、隐藏层和输出层的LSTM模型;接着将原始数据按照不同特征输入形式进行划分;最后采用不同耦合特征LSTM模型分别对测试样本进行预报．结果表明：相比于其他LSTM模型,六自由度耦合特征LSTM神经网络模型的预报精度有明显优势;在四级海况下,运动预报误差降低了2.1%～12.9%;在五级海况下,运动预报误差降低了2.4%～12.3%;六特征耦合LSTM模型只须进行一次计算,就能同时输出六自由度运动,可减少51.4%～82.7%的计算时间,提升了计算效率．     

基于X12-ARIMA和LSTM组合模型的城市蔬菜价格波动规律及预测

蔬菜产业是社会的主导产业之一,是国民经济的重要组成部分,获取准确有效的蔬菜价格波动信息是种植技术员安排生产以及市场价格调控人员实施决策的重要依据.以成都市莴笋价格为例,提出一种基于时间序列的X12-ARIMA和长短期神经网络(LSTM)组合价格数据预测模型,重点比较研究组合模型的预测效果.首先通过H-P滤波方法和CensusX12对价格数据进行分解,分析其波动规律,再使用X12-ARIMA模型对蔬菜价格序列进行预测,揭示其线性特征,最后利用LSTM模型对X12-ARIMA预测模型的误差序列进行建模预测,得到蔬菜价格波动的非线性规律,二者预测值之和就是组合模型的预测值.实验结果表明,成都市蔬菜价格有季节性循环等特性,且通过对比和分析显示,提出的组合模型预测精度更高和性能更优,可作为预测城市蔬菜价格异常波动的参考依据.     

基于神经网络技术的股票频谱分析

根据艾略特波浪理论以及波浪理论中的各参数具有费波纳奇数列关系的特征,分析股票价格波形的特点;运用人工神经网络模型,提出基于波形分解与重构的神经网络预测方法,给出具体的实现过程.研究结果表明:通过波形分解与重构,把原始价格时间序列分解为规律相对简单、不同频率范围内的子波动序列来提高神经网络的预测精度,实现对特征不同的信号选取不同的参数模型进行预测;采用傅里叶反变换拟合出股价波动变化趋势的曲线,以达到预测股价波动变化周期的目的.     

基于LSTM流量预测的DDoS攻击检测方法

提出一种基于长短时记忆(LSTM)神经网络流量预测的分布式拒绝服务(DDoS)攻击检测方法.首先定义了IP数据包统计特征(IPDCF)来表征网络流特征,然后采用LSTM神经网络模型对IPDCF时间序列进行建模,且使用网格搜索和超参数最优法确定Dropout的值以缓解该模型的过拟合现象,最后建立基于IPDCF时间序列的LSTM模型来识别DDoS攻击.实验结果表明:该模型能够准确地预测正常网络流量变化趋势,识别DDoS攻击引起的异常;与同类方法相比,该方法能较早地检测DDoS攻击且漏报率和误报率更低.     

基于Bert股吧舆情分析的特征融合股价走势预测研究

传统股价预测模型往往只考虑时序性数据且局限于模型自身机制,而忽略舆情对股价的影响,导致预测精度不高,针对该问题,提出基于 Bert 股吧舆情分析的特征融合预测模型对股价收盘价进行涨跌幅预测。 首先,采用Bert 自然语言处理对股吧舆情以及公司公告政策进行情感分类,并转化为虚拟变量,构建金融舆情情感特征库;然后将金融舆情特征库和时序性数据合并构建特征融合矩阵;最后输入长短期记忆网络模型(LSTM)进行股价收盘价预测,并得出股价的涨跌结果。 以华银电力(600744. SH)为例进行实证分析,实验结果表明:引入股票情感特征后的模型,得到的股价走势准确率上升了 8. 63%,预测收盘价的回归指标 FMAPE FRMSE 分别下降了 23. 59%、22. 9%,R2 提高了 8. 11%,证明引入新的舆情情感特征在实际预测中能提高股价预测的准确率,可以作为精准预测股价走势的手段。     

高比例风电下电力市场短期电价预测

为应对近年来国内风电渗透率不断增加、大量清洁能源并入电网给日前电价预测带来的挑战,提高高比例风电接入情况下电力市场短期电价预测精度,本文将高比例风电情况下的风电出力与负荷数据进行融合得到了一项改进的输入特征变量,代表风电与负荷共同对电价的影响程度。采用最大信息系数法分析各特征变量与电价之间的相关性,并结合长短期记忆神经网络（Long-short Term Memory, LSTM）与注意力机制(Attention)的特点构建了LSTM-Attetion预测模型,然后对不同输入条件下的预测结果进行对比分析,数据结果显示,引入该输入特征变量后模型的预测精度都有明显提升。经过进一步算例实验后表明,本文所提出的特征变量相比风荷比而言更能能够有效提高高比例风电情况下电价预测精度,适用于许多经典算法。     

基于视觉的水面背景下目标检测与跟踪算法

为解决清漂船在复杂水面背景下对漂浮物体积较小或被遮挡的检测与跟踪问题,提出了一种基于视觉的水面背景下目标检测与跟踪算法,通过利用YOLO改进的多粒度特征融合方法使得模型在最终检测时所提取的特征向量考虑更多底层的特征,并引入K邻域搜索感兴趣区域模块,与长短期记忆神经网络(LSTM) 相结合,弥补了卷积神经网络的时序关联性差的缺陷,根据目标当前帧语义特征和运动特征预测下一帧中目标所在位置,能够更快的提取目标的特征,并且有效的去除复杂背景的干扰。实验结果表明：该算法的跟踪平均成功率、平均准确率和平均速度分别为57.1%、71.1%、45.4fps。较好解决因被检测目标过小的问题,提升在跟踪目标被遮挡的情况下的跟踪性能。     

参数优化变分模态分解与LSTM的电力物资需求预测

国家电网物资采购管理水平不断提高,线上采购流程逐步完善,但仍存在由于采购计划预估不准导致招投标过程中,供应商利用招投标总标包机制进行价格博弈而造成电网公司采购成本增加,因此,建立准确有效的电力物资需求预测模型具有重要意义。针对电力物资序列的非稳定性、波动性和间歇性特点,提出一种基于参数优化变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)与长短时记忆神经网络(long short-term memory, LSTM)的电力物资需求预测方法,选取国网电商专区平台的典型电力物资,采用鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)参数优化的VMD对原始序列进行模态分解,将分解获得的各模态分量分别构建LSTM模型,最后将各模态的预测值叠加重构为电力物资的预测值。实验结果表明：所提电力物资需求预测方法较LSTM、EMD-LSTM、VMD-LSTM、PSO-VMD-LSTM、SSA-VMD-LSTM有更高的准确率,对电网物资采购预测具有一定实际意义。     

融合注意力机制的煤层气产量动态预测

为了提升煤层气产量的预测精度,提出融合注意力(Attention)机制并结合卷积神经网络（convolutional neural networks,CNN）和长短期记忆神经网络（long short term memory,LSTM)的煤层气产量动态预测模型。利用随机森林变量筛选方法,确定井底流压、动液面高度、套压、冲次为排采过程中影响煤层气产量的主控因素;利用CNN信息提取优势,提取煤层气排采数据的特征向量,并将特征向量作为LSTM网络的输入;再将LSTM隐含层融合注意力机制提取重要信息权重,有效解决信息长期依赖性和信息丢失。实验结果表明：融合注意力机制的CNN-LSTM煤层气产量动态预测模型各方面均表现较优。具体表现为：1. 模型预测性能较好,利用不同模型对比预测,改进后的煤层气产量预测模型精度最高,比标准的LSTM预测精度提升了3%~4%;2. 泛化性能较优,预测同一区块不同生产天数的6口煤层气井产量时,预测60天日产气量的平均相对误差均小于5%,预测200天日产气量的平均相对误差均小于8%。     

基于CNN-LSTM的综合能源系统负荷预测模型

负荷的准确预测是综合能源系统设计、运行、调度和管理的前提。现有的负荷预测模型中大都考虑了气象、日期因素,却没有考虑系统中电、冷、热负荷间的相关性,这会对模型的预测精度造成影响。使用了科普拉理论对系统中3种负荷之间的相关性进行分析。从分析结果看,它们之间具有强相关的关系。基于上述分析结果,提出了一种基于深度学习的智慧综合能源系统负荷预测模型,该模型使用卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)来提取系统中电、冷、热负荷间的耦合特性相关的特征量。将得到的特征量转换为时间序列后,输入到长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络中进行负荷预测。实验显示,所提出的CNN-LSTM组合模型的预测精度更为精准,可为综合能源系统的负荷预测提供参考。     

基于主成分分析和长短期记忆网络的滑坡地表位移监测数据缺失插补算法

在滑坡地表位移监测过程中,由于设备工作异常或恶劣气候的干扰,原始数据会随机出现长时间序列的缺失,这类数据对滑坡的预警和预测有很大的影响。针对上述问题,提出了一种基于主成分分析(principal component analysis, PCA)和长短期记忆网络(long-short term memory, LSTM)的数据插补方法。首先利用PCA实现滑坡监测数据的降维和特征提取,消除数据间的相关性,然后建立基于LSTM的地表位移监测数据插补模型,对缺失数据进行插补。实验结果表明：该模型与BP(back propagation)神经网络等其他几种机器学习插补模型相比,平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分比误差分别为0.523、1.233和0.009,均优于其他几种模型;该模型能够较好地解决地表位移长时间序列数据缺失的问题。     

An electricity price model with consideration to load and gas price effects

Some characteristics of the electricity load and prices are studied, and the relationship between electricity prices and gas (fnel) prices is analyzed in this paper. Because electricity prices are strongly depen-dent on load and gas prices, the authors constructed a model for electricity prices based on the effects of these two factors; and used the Geometric Mean Reversion Brownian Motion (GMRBM) model to describe the electricity load process, and a Geometric Brownian Motion(GBM) model to describe the gas prices ; deduced the price stochastic process model based on the above load model and gas price model. This paper also presents methods for parameters estimation, and proposes some methods to solve the model.     

混沌理论在"价格钉"预测中的应用

“价格钉”是电能价格随时间变化过程中出现的一种波动现象。对“价格钉”形成的机理、影响因素及表现形式进行了研究,在分析其产生原因的基础上,利用负荷和电价之间的相关性,提出了一种基于混沌理论和神经网络的电价预测模型,并对其进行了改进。模型分析及实际算例表明,该模型可大大减少网络的训练次数,提高预测精度。