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基于CNN-LSTM-Attention的中国省域交通运输业碳达峰预测研究
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作者 杨青 江宇航 +3 位作者 吴婵媛 段召琳 陈梦柯 刘星星 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第10期4064-4075,共12页
交通运输业减排是实现全局减排目标的关键。研究基于改进的随机性环境影响评估(Stochastic Impacts by Regression on Population,Affluence,and Technology,STIRPAT)模型分析影响交通运输业碳排放的主要因素,设置低碳、基准和高碳3种... 交通运输业减排是实现全局减排目标的关键。研究基于改进的随机性环境影响评估(Stochastic Impacts by Regression on Population,Affluence,and Technology,STIRPAT)模型分析影响交通运输业碳排放的主要因素,设置低碳、基准和高碳3种情景方案,利用卷积神经网络-长短期记忆网络-注意力机制(Convolutional Neural Networks-Long short-Term Memory-Attention Mec.hanism,CNN-LSTM-Attention)交通运输业碳排放预测模型对中国30个省、自治区、直辖市2022—2035年交通运输业碳排放进行预测。结果显示:人口情况、经济水平和交通运输等3个维度的影响因素对交通运输业碳排放具有正向驱动作用,能源技术维度的影响因素则起负向驱动作用;CNN-LSTM-Attention交通运输业碳排放预测模型提升了模型在小样本数据集的预测能力,预测效果较好;低碳、基准和高碳3种情景下中国交通运输业的碳排放峰值将晚于2030年的总排放峰值目标实现;各省在碳排放峰值和达峰时间上存在异质性,应采取差异化、精准化的政策策略,局部上分区域、分梯次达峰,以整体上实现碳达峰目标。 展开更多
关键词 环境工程学 交通运输业 碳达峰 STIRPAT模型 cnn-lstm-attention模型 情景分析
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基于SVR和CNN-LSTM-ATTENTION模型的粮食产量影响因素分析和组合预测
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作者 赵垭越 樊琳琳 +2 位作者 秦政 苗敬利 吕彬 《中国粮油学报》 北大核心 2025年第9期190-198,共9页
本研究旨在提高粮食产量预测的准确性,以河北省为例,采用1990—2021年河北省的粮食产量数据,通过相关性分析、共线性分析、灰色关联度分析等方法和异常值剔除,筛选出了11个关键变量。构建了基于支持向量回归(SVR)和卷积神经网络-长短期... 本研究旨在提高粮食产量预测的准确性,以河北省为例,采用1990—2021年河北省的粮食产量数据,通过相关性分析、共线性分析、灰色关联度分析等方法和异常值剔除,筛选出了11个关键变量。构建了基于支持向量回归(SVR)和卷积神经网络-长短期记忆网络-注意力机制(CNN-LSTM-ATTENTION)的组合预测模型,以提高粮食产量预测精度。实证分析表明,组合模型有效整合了SVR处理非线性关系的能力与CNN-LSTM-ATTENTION捕捉时序特征的优势。平均绝对百分比误差(MAPE)仅为1.498%,相较于单一的SVR模型和CNN-LSTM-ATTENTION模型分别提高了17%和42%,显示出更好的泛化能力和鲁棒性。 展开更多
关键词 粮食产量 SVR cnn-lstm-attention 灰色关联
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基于CNN-LSTM-Attention预测钻井摩阻的方法研究
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作者 史钰博 李琳 《电脑与信息技术》 2025年第2期31-36,共6页
通过对大量的钻井数据分析发现,准确预测钻井摩阻已成为当前钻井工作的关键任务之一。传统的摩阻预测方法主要基于经验,具有成本高、效率低、预测值与实际值误差偏大等问题。基于此,利用已积累的钻井数据,设计并实现一种以CNN-LSTM-Atte... 通过对大量的钻井数据分析发现,准确预测钻井摩阻已成为当前钻井工作的关键任务之一。传统的摩阻预测方法主要基于经验,具有成本高、效率低、预测值与实际值误差偏大等问题。基于此,利用已积累的钻井数据,设计并实现一种以CNN-LSTM-Attention算法为核心的钻井摩阻预测模型。同时将该算法与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、循环神经网络(Recurrent Neural Network,RNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)等其他深度学习算法进行详细对比。实验结果表明,使用CNN-LSTM-Attention算法预测测试井的钻井摩阻误差值更低,平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)为0.76,均方根误差(Root Mean Squared Error,RMSE)为0.77。 展开更多
关键词 钻井摩阻 CNN cnn-lstm-attention 深度学习
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基于CNN-LSTM-Attention模型的新能源发电量预测与孤立森林算法的风险检测分析
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作者 胡殿刚 马寅 +5 位作者 庞晓东 吴锋 牛甄 李灏 姬艳秋 冯文韬 《图像与信号处理》 2025年第1期45-61,共17页
文章主要探讨了一种将卷积神经网络、长短时记忆网络以及注意力机制相结合的方法在新能源发电量预测中的应用及其有效性。随着新能源发电量受外部环境影响而表现出较大波动性和复杂性,传统预测模型难以全面捕捉其中的复杂模式和长期依... 文章主要探讨了一种将卷积神经网络、长短时记忆网络以及注意力机制相结合的方法在新能源发电量预测中的应用及其有效性。随着新能源发电量受外部环境影响而表现出较大波动性和复杂性,传统预测模型难以全面捕捉其中的复杂模式和长期依赖性。因此,文章提出了一个集成多种深度学习方法的组合模型(CNN-LSTM-Attention模型),该模型首先通过卷积层提取数据中的局部特征,随后利用长短时记忆网络建模时间序列的长期依赖关系,最后通过注意力机制增强对重要信息的关注度。实验选取了2024年1月1日至6月30日期间的甘肃省风力发电和水力发电数据,进行了特征提取和模型训练。结果显示,相较于单独使用卷积神经网络或长短时记忆网络,结合了注意力机制的组合模型在多个评估指标上均表现出更高的预测准确性和更好的拟合效果。此外,还引入了孤立森林算法对预测误差进行异常值检测,并结合风险等级进行了详细的分类分析,进一步验证了该模型在实际应用中的有效性。本研究为新能源发电系统的预测和管理提供了一种新思路和方法,有助于提高系统运行的可靠性和安全性。This paper mainly discusses the application and effectiveness of a method combining convolutional neural networks, long short-term memory networks, and attention mechanisms in new energy power generation predictions. As new energy generation is affected by the external environment and shows great volatility and complexity, it is difficult to fully capture complex patterns and long-term dependencies using traditional forecasting models. Therefore, this paper proposes a combined model integrating multiple deep learning methods (CNN-LSTM-Attention model), which firstly extracts local features from the data through convolutional layers, then models the long-term dependencies of time series by long short-term memory networks and finally enhances the focus on important information through attention mechanisms. The experiment selected the wind power and hydroelectric power generation data of Gansu Province from January 1 to June 30, 2024, and carried out feature extraction and model training. The results show that compared with convolutional neural networks or long short-term memory networks alone, the combined model with attention mechanism has higher prediction accuracy and better fitting effect on multiple evaluation indicators. In addition, this paper introduces the isolation forest algorithm for outlier detection of the prediction errors and carries out a detailed classification analysis combined with the risk level, further verifying the effectiveness of the model in practical application. The research in this paper provides a new idea and method for the prediction and management of a new energy power generation system, which is helpful in improving the reliability and safety of the whole system operation. 展开更多
关键词 新能源发电预测 卷积神经网络–长短时记忆网络–注意力机制(cnn-lstm-attention) 异常值检测 孤立森林算法 风险等级分析 运维管理
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基于CNN-LSTM-attention模型航迹预测研究 被引量:10
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作者 孔建国 李亚彬 +2 位作者 张时雨 陈超 梁海军 《航空计算技术》 2023年第1期1-5,共5页
以航迹预测方法作为切入点,重庆-广州航路航空器记录的ADS-B数据作为研究内容,提出了一种融合注意力机制的长时序航迹预测方法(CNN-LSTM-attention)。研究运用一维卷积神经网络对航迹数据多维特征进行提取,并将经纬度、高度、速度、航... 以航迹预测方法作为切入点,重庆-广州航路航空器记录的ADS-B数据作为研究内容,提出了一种融合注意力机制的长时序航迹预测方法(CNN-LSTM-attention)。研究运用一维卷积神经网络对航迹数据多维特征进行提取,并将经纬度、高度、速度、航向等的多维特征向量构造成时序形式作为LSTM网络输入,通过赋予LSTM网络隐含层的权重占比并区别不同时序点隐藏层信息对未来航迹预测的影响程度来达到优化预测模型的作用。构建好的CNN-LSTM-attention模型采用Adam优化算法进行训练,LSTM和CNN-LSTM作为实验对比模型,将决定系数R^(2)作为模型评价标准来衡量航迹预测模型的准确性。实验结果表明加入注意力机制的神经网络预测模型CNN+LSTM+attention(卷积神经网络-长短期记忆网络-注意力机制)的方法相较于其他两种,其预测精确性更高。 展开更多
关键词 航迹预测 cnn-lstm-attention模型 注意力机制 ADS-B航迹数据 神经网络
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基于CNN-LSTM-Attention模型的沁河流域径流模拟及未来多情景预测 被引量:5
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作者 张书齐 左其亭 +2 位作者 臧超 张乐开 巴音吉 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期73-81,共9页
为提升深度学习模型对变化环境下流域的径流模拟精度,以沁河流域为例,构建了基于卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)和注意力机制(Attention)的CNN-LSTM-Attention耦合模型,加入多种优化算法,结合第六次国际耦合模式比较计划CMIP... 为提升深度学习模型对变化环境下流域的径流模拟精度,以沁河流域为例,构建了基于卷积神经网络(CNN)、长短期记忆网络(LSTM)和注意力机制(Attention)的CNN-LSTM-Attention耦合模型,加入多种优化算法,结合第六次国际耦合模式比较计划CMIP6中的BCC-CSM2-MR气候模式并考虑多种情景,应用于流域的径流模拟和预测,同时比较了多种深度学习模型的模拟精度。结果表明:CNN-LSTM-Attention模型在沁河流域表现出了较好的径流模拟效果,模拟精度均优于其他深度学习模型,纳什效率系数(NSE)为0.883,均方根误差(RMSE)为2.317,平均绝对误差(MAE)为1.098;不同气候变化情景下,沁河流域在2025—2050年的年径流量均呈现缓慢衰减趋势且波动程度较大,尤其在SSP1-2.6情景下,径流量衰减和波动程度突出。研究可为深度学习模型在人水关系智能化计算模拟领域的应用提供新思路,并为流域后续的水资源开发利用和管理提供科学参考价值。 展开更多
关键词 径流模拟及预测 深度学习模型 cnn-lstm-attention 气候变化 沁河流域
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Enhancing photovoltaic power prediction using a CNN-LSTM-attention hybrid model with Bayesian hyperparameter optimization 被引量:3
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作者 Ning Zhou Bowen Shang +2 位作者 Mingming Xu Lei Peng Yafei Zhang 《Global Energy Interconnection》 EI CSCD 2024年第5期667-681,共15页
Improving the accuracy of solar power forecasting is crucial to ensure grid stability,optimize solar power plant operations,and enhance grid dispatch efficiency.Although hybrid neural network models can effectively ad... Improving the accuracy of solar power forecasting is crucial to ensure grid stability,optimize solar power plant operations,and enhance grid dispatch efficiency.Although hybrid neural network models can effectively address the complexities of environmental data and power prediction uncertainties,challenges such as labor-intensive parameter adjustments and complex optimization processes persist.Thus,this study proposed a novel approach for solar power prediction using a hybrid model(CNN-LSTM-attention)that combines a convolutional neural network(CNN),long short-term memory(LSTM),and attention mechanisms.The model incorporates Bayesian optimization to refine the parameters and enhance the prediction accuracy.To prepare high-quality training data,the solar power data were first preprocessed,including feature selection,data cleaning,imputation,and smoothing.The processed data were then used to train a hybrid model based on the CNN-LSTM-attention architecture,followed by hyperparameter optimization employing Bayesian methods.The experimental results indicated that within acceptable model training times,the CNN-LSTM-attention model outperformed the LSTM,GRU,CNN-LSTM,CNN-LSTM with autoencoders,and parallel CNN-LSTM attention models.Furthermore,following Bayesian optimization,the optimized model demonstrated significantly reduced prediction errors during periods of data volatility compared to the original model,as evidenced by MRE evaluations.This highlights the clear advantage of the optimized model in forecasting fluctuating data. 展开更多
关键词 Photovoltaic power prediction cnn-lstm-attention Bayesian optimization
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基于CNN-LSTM-Attention神经网络的高压电缆局部放电预测方法研究 被引量:2
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作者 李彬 邓力凡 彭丽 《湖南城市学院学报(自然科学版)》 CAS 2023年第4期67-72,共6页
为了更迅速、准确地识别出高压电缆的局部放电故障,本文提出一种基于卷积长短期注意力(convolutional long short-term attention,CNN-LSTM-Attention)神经网络的高压电缆局部放电预测方法.首先,对高压电缆局部放电信号进行实时监测,并... 为了更迅速、准确地识别出高压电缆的局部放电故障,本文提出一种基于卷积长短期注意力(convolutional long short-term attention,CNN-LSTM-Attention)神经网络的高压电缆局部放电预测方法.首先,对高压电缆局部放电信号进行实时监测,并用小波分析将其离散,把长信号切分成多段信号且提取每段信号的统计特征量;其次,根据特征量构建神经网络分类模型,其由能够提取轮廓特征的卷积层、提取信号时序特征的长短期记忆层以及具有时序重要部分捕捉能力的注意力层构成;最后,通过实际数据进行仿真.结果表明:所提方法能准确识别较高采样率的异常放电信号,且相比传统神经网络,CNN-LSTM-Attention神经网络的故障识别准确率有明显提高,其马修斯相关系数(Matthews correlation coefficient,MCC)为0.87103. 展开更多
关键词 高压电缆 局部放电 cnn-lstm-attention 故障识别
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基于特高频和CNN-LSTM-Attention算法的高压电缆故障诊断方法 被引量:5
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作者 胡裕峰 张自远 +2 位作者 金涛 盛敏超 李中龙 《计算技术与自动化》 2023年第2期31-38,共8页
随着高压电缆的加速发展和老化,由局部放电(partial discharge,PD)引起的故障问题亟须解决。为此,提出了一种基于特高频(UHF)局放技术与CNN-LSTM-Attention算法的高压电缆故障在线智能诊断方法。首先,对高压电缆的PD产生机理,以及UHF局... 随着高压电缆的加速发展和老化,由局部放电(partial discharge,PD)引起的故障问题亟须解决。为此,提出了一种基于特高频(UHF)局放技术与CNN-LSTM-Attention算法的高压电缆故障在线智能诊断方法。首先,对高压电缆的PD产生机理,以及UHF局放技术的实现过程进行描述。其次,利用巴特沃斯(Butterworth)对PD信号进行高通滤波,采用小波变换对信号进行去噪,IPLR算法对PD信号进行降维处理,进而实现特征量的准确提取。最后,建立由CNN-LSTM-Attention算法构成的智能诊断模型。模型中卷积层(CNN)提取轮廓特征,长短期记忆层(LSTM)提取信号时序特征,注意力层(Attention)学习信号重要时序部分。通过实际数据仿真表明:相比传统神经网络方法,CNN-LSTM-Attention神经网络检测方法能够准确识别高采样率的异常放电信号特征,且故障识别准确率明显提高。 展开更多
关键词 特高频 PD cnn-lstm-attention 高压电缆 故障诊断
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基于多光谱反射法的泥浆-混凝土分界自动检测仪
10
作者 郝向炜 邢键 +2 位作者 马嘉强 梁建军 宗云翠 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第10期2978-2982,共5页
工地施工过程中需要判断浇筑区域内部的混凝土与泥浆的分类,目前大部分使用人工检测法,为保证工程质量,浇筑的混凝土桩基高度往往远高于设计值,从而造成混凝土的极大浪费。为此,提出了基于多光谱的泥浆分界自动检测技术。首先,利用光谱... 工地施工过程中需要判断浇筑区域内部的混凝土与泥浆的分类,目前大部分使用人工检测法,为保证工程质量,浇筑的混凝土桩基高度往往远高于设计值,从而造成混凝土的极大浪费。为此,提出了基于多光谱的泥浆分界自动检测技术。首先,利用光谱仪分析了11种混凝土、泥浆不同比例混合情况下的可见光反射光谱,结果表明混合比例系数K与光谱反射率之间存在函数关系,并利用反射率的计算公式确定用反射光强度代替反射率。为此,基于AS7341光谱芯片设计了由8个可见光光谱波段和STM32单片机以及JDY-31蓝牙通信模块组成的监测系统,并设计了透明外壳。对上述11种不同比例泥浆混凝土混合溶液进行了多光谱反射光强度数据采集,采集不同比例黄土和黑土与混凝土混合的反射光强度值组成数据集,发现反射光强度值随着时间进行波动,因此提出了基于多光谱的注意力机制融合长短记忆卷积神经网络(CNN-LSTM-Attention)的泥浆混凝土分界预测算法,利用CNN网络对输入的8个通道反射光强度的关键参数进行特征提取,获取更多的局部特征,提高后续预测精度。再通过LSTM层对CNN层增加接口和反向门来实现反向传播,避免数据梯度消失和梯度爆炸的问题。最后使用Attention函数,在众多波长反射值输入中关注更重要的光谱信息,减少关注或者忽视其他光谱信息,从而解决信息过量问题并提高效率。仿真结果表明该算法的精确率为0.952,召回率为0.944,F1分数为0.938。相较于其他算法的仿真结果具有更高的精度和稳定性,能够达到工地施工的国家要求标准并且该方法不需要人工测量,直接上位机远程实时控制光谱数据采集过程,得到混凝土和泥浆的分界检测结果。 展开更多
关键词 多光谱检测 反射率 反射光强度 cnn-lstm-attention算法
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基于惯导内检测数据的油气管道凹陷尺寸量化研究
11
作者 张昊宁 段庆全 +6 位作者 付立武 石彤 谢婷 李睿 富宽 王昊 刘啸奔 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第1期132-138,共7页
为研究基于惯性导航检测数据的长距离油气管道凹陷尺寸的智能识别和定量分析,提出1种基于CNN-LSTM-Attention混合神经网络的管道凹陷定量识别方法。首先针对惯性测量单元(IMU)检测数据进行预处理,利用主成分分析(PCA)算法进行数据降维,... 为研究基于惯性导航检测数据的长距离油气管道凹陷尺寸的智能识别和定量分析,提出1种基于CNN-LSTM-Attention混合神经网络的管道凹陷定量识别方法。首先针对惯性测量单元(IMU)检测数据进行预处理,利用主成分分析(PCA)算法进行数据降维,建立凹陷样本数据库,构建CNN-LSTM-Attention神经网络的深度学习模型,实现凹陷的量化识别。研究结果表明:本文提出的深度学习模型学习率为0.001时收敛较快,准确率高达92.4%,皆优于同类对比模型,并与2010—2018年数据进行对比分析,其对于凹陷长度以及宽度的误差均不超过真实值的10%,预测精度较高。研究结果可为管道安全运行评价提供理论支撑和技术支持。 展开更多
关键词 IMU cnn-lstm-attention神经网络 凹陷量化
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考虑源-荷双端不确定性的多目标暂态稳定约束最优潮流模型
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作者 刘颂凯 时良志 +3 位作者 胡畔 杨超 李彦彰 万明 《智慧电力》 北大核心 2025年第8期37-45,共9页
为应对新能源并网及柔性负荷增长引发的电力系统不确定性问题,提出一种考虑源-荷双侧不确定性的多目标暂态稳定约束最优潮流(MO-TSCOPF)模型及求解方法。首先,采用D-Vine-Copula结合拉丁超立方抽样(LHS)生成风光出力场景,并利用卷积神... 为应对新能源并网及柔性负荷增长引发的电力系统不确定性问题,提出一种考虑源-荷双侧不确定性的多目标暂态稳定约束最优潮流(MO-TSCOPF)模型及求解方法。首先,采用D-Vine-Copula结合拉丁超立方抽样(LHS)生成风光出力场景,并利用卷积神经网络-长短期记忆网络-注意力机制(CNN-LSTM-Attention)组合模型预测负荷变化;其次,计及系统不确定因素、静态稳定约束与暂态稳定约束,构建以发电燃料成本及传输损耗最小化为目标的MO-TSCOPF模型;最后,采用非支配排序遗传算法Ⅲ(NSGA-Ⅲ)进行求解。算例分析表明,所提模型可有效应对源-荷不确定性,在降低燃料成本和传输损耗的同时,显著提升系统暂态稳定水平。 展开更多
关键词 源-荷双端不确定性 多目标暂态稳定约束最优潮流 D-Vine-Copula cnn-lstm-attention
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渭河流域甘肃段径流演变特征及预测分析 被引量:2
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作者 王漪茹 孙栋元 +5 位作者 王兴繁 牛最荣 崔艳强 马亚丽 武兰珍 舒和平 《灌溉排水学报》 2025年第8期114-124,共11页
【目的】揭示渭河流域甘肃段多时间尺度径流演变规律与未来变化趋势,为流域水资源高效管理与可持续利用决策提供科学依据。【方法】基于武山站和北道站1956—2022年的月度实测径流资料,采用Mann-Kendall检验、R/S分析等多种统计方法,从... 【目的】揭示渭河流域甘肃段多时间尺度径流演变规律与未来变化趋势,为流域水资源高效管理与可持续利用决策提供科学依据。【方法】基于武山站和北道站1956—2022年的月度实测径流资料,采用Mann-Kendall检验、R/S分析等多种统计方法,从年内、年际及季节3个尺度综合分析渭河流域甘肃段径流演变规律,并结合CNN-LSTM-Attention耦合模型预测未来径流变化趋势。【结果】1956—2022年渭河流域甘肃段径流量年内分配呈显著的季节性特征,主要集中在7—10月,年内分配不均但整体趋势渐趋均匀。流域年径流量及四季径流量均呈下降趋势,并于20世纪80年代发生显著突变,突变后平均径流量大幅下降。年径流量具有多时间特征尺度周期且丰枯差异大。预测结果显示,2023—2030年渭河流域甘肃段年径流量将继续呈下降趋势。【结论】在气候变化和人类活动的双重影响下,渭河流域甘肃段径流特征复杂多变,水资源状况相对严峻。 展开更多
关键词 径流演变 径流预测 渭河甘肃段 cnn-lstm-attention
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基于工况识别的插电式混合动力汽车自适应能量管理策略研究
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作者 胡俊杰 肖平 《安阳工学院学报》 2025年第6期25-32,共8页
为提升插电式混合动力汽车在复杂工况下的能量管理效率,提出一种基于卷积神经网络和注意力机制工况识别的自适应等效燃油最小策略(A-ECMS)。该策略首先利用递归特征消除结合K-means聚类算法,从原始工况数据中筛选出平均车速、平均加速... 为提升插电式混合动力汽车在复杂工况下的能量管理效率,提出一种基于卷积神经网络和注意力机制工况识别的自适应等效燃油最小策略(A-ECMS)。该策略首先利用递归特征消除结合K-means聚类算法,从原始工况数据中筛选出平均车速、平均加速度和最高车速3类关键特征,实现工况维度压缩与标签生成。在此基础上,构建融合卷积神经网络、长短期记忆网络与注意力机制的工况识别模型,实现工况类型的高精度分类。随后,采用二分法对城市、郊区与高速3类典型工况分别离线优化等效因子,构建等效因子库,实现等效燃油最小策略的自适应调节。仿真结果表明,所提A-ECMS策略在全球统一轻型车测试循环工况下较电量维持-消耗策略油耗降低51.6%,电池荷电状态波动减小10.2%,NO_(x)、CO、HC排放分别下降55.3%、76.7%和65.8%。研究结果验证了所提方法在提升燃油经济性和排放性能方面的有效性与实用性。 展开更多
关键词 插电式混合动力汽车 神经网络 等效燃油最小策略 cnn-lstm-attention
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基于复合神经网络的食品添加剂太赫兹光谱分类识别方法
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作者 刘洋硕 燕芳 +1 位作者 李文文 赵渺钰 《分析测试学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1883-1892,共10页
该研究利用太赫兹时域光谱技术,对苯甲酸、山梨酸、木糖醇、L-丙氨酸、三聚氰胺和苏丹红Ⅰ号6种食品添加剂进行光谱检测,并计算得到其在0.4~2.4 THz频段的太赫兹实验谱。采用Savitzky-Golay(S-G)平滑方法对实验谱数据进行校正与预处理,... 该研究利用太赫兹时域光谱技术,对苯甲酸、山梨酸、木糖醇、L-丙氨酸、三聚氰胺和苏丹红Ⅰ号6种食品添加剂进行光谱检测,并计算得到其在0.4~2.4 THz频段的太赫兹实验谱。采用Savitzky-Golay(S-G)平滑方法对实验谱数据进行校正与预处理,结合主成分分析法(PCA)对光谱数据降维,并分别将卷积神经网络(CNN)和长短时记忆网络(LSTM)应用于食品添加剂的定性分类识别模型。结果表明,CNN模型和LSTM模型的分类准确率分别为93.8%和92.7%,而引入Attention机制建立的复合神经网络(CNN-LSTM-Attention)模型的分类识别准确率得到大幅提升,达到99.5%。为了构建更客观以及更丰富的评价体系综合评价上述3种模型,采用F1分数作为评价指标,经对比发现,CNN模型和LSTM模型的F1分数分别为0.91和0.88,而CNN-LSTM-Attention模型的F1分数为0.95,明显优于上述两种模型。将3种模型应用于食品添加剂混合物的定性分析,结果显示,CNN-LSTM-Attention模型在对混合物的识别中表现出明显优势,识别准确率为90.0%,F1分数为0.87,优于CNN与LSTM模型,在食品添加剂混合物的定性识别中具有明显优势。研究结果表明,相比于CNN和LSTM模型,使用复合神经网络CNN-LSTM-Attention建立的定性分类模型在准确率、F1分数方面均为最优。该研究为食品添加剂的快速、准确、无损检测提供了理论支撑,有着极大的应用价值和潜在应用前景。 展开更多
关键词 太赫兹时域光谱技术 食品添加剂 神经网络 cnn-lstm-attention
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