武汉珞水智能科技有限公司万俊获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉珞水智能科技有限公司申请的专利一种基于ARIMA-HRNN的多维实时洪水预报方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115526094B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-24发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111446605.X,技术领域涉及:G06F30/27;该发明授权一种基于ARIMA-HRNN的多维实时洪水预报方法是由万俊;于耀翔设计研发完成,并于2021-11-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于ARIMA-HRNN的多维实时洪水预报方法在说明书摘要公布了:本发明涉及洪水预报技术领域IPC分类号:G06Q1004,尤其涉及一种基于ARIMA‑HRNN的多维实时洪水预报方法。包括以下步骤:S1.采用卷积核函数来平滑局部噪声;S2.使用HRNN进行特征提取;S3.采用了时间序列注意力机制,对上游水库的流出流量、降雨等输入向量分配各种注意力权重;S4.采用ARIMA添加线性分量增强预测;S5.添加权重平均模块将HRNN输出结果与ARIMA回归值加权平均融合。本发明将动态回归模块和深度学习模块的输出结合起来进行融合,并在预测结果中加入线性成分,使预测结果能够适应由于尺度转换而导致的输入期尺度的变化。此外,ARIMA‑HRNN模型可以有效地描述水库洪水预报过程中的完整洪水过程,从而提高了洪水预报在实际预报时的精度。
本发明授权一种基于ARIMA-HRNN的多维实时洪水预报方法在权利要求书中公布了:1.一种基于ARIMA-HRNN的多维实时洪水预报方法,其特征在于,包括以下步骤: S1.采用卷积核函数来平滑局部噪声; S2.使用HRNN进行特征提取; S3.采用了时间序列注意力机制,对上游水库的流出流量、降雨输入向量分配各种注意力权重; S4.采用ARIMA添加线性分量增强预测; S5.添加权重平均模块将HRNN输出结果与ARIMA回归值加权平均融合; 所述S2中的HRNN中在提取多维特征时使用了CNN;所述S2中的特征提取为提取洪水的峰值特征;所述S2包括以下子步骤: S21.将CNN提取的特征矩阵作为输入; S22.使用Bi-LSTM作为循环单元,信息进入LSTM; S23.通过遗忘门从主信息流中丢弃一些无用的信息,按下式进行处理: 式中,为遗忘门输出;为遗忘权重矩阵;为上一时刻网络状态;为当前输入;为遗忘门偏置; S24.确定信息的更新情况; S25.通过输出门确定输出的信息; 所述S3包括以下子步骤: S31.通过点积形式来计算注意力权重; S32.通过softmax函数概率计算注意力权重,得到概率向量; S33.将Bi-LSTM生成的隐藏状态h与相应的注意力概率向量相乘,得到其加权值; S34.通过注意力层的输出和LSTM的输出之后,模型将两个模块的输出结果相加; 所述S5中加权平均的方式为使用动态调整加权因子的算法来对ARIMA-HRNN模型的输出进行加权平均; 所述ARIMA-HRNN模型的加权平均确定方法按以下方式实现:设定与表示模型HRNN以及ARIMA的权重,用,表示模型HRNN与ARIMA在未来T个时段的预测值,用R表示测试集中未来T个时段的真实值,定义的损失函数:当权重向量为时,求预测的T个时段的组合模型的预测结果和真实值之间的均方根误差,值越小,代表组合模型预测结果越接近真实值,模型准确度越高,每次进行预测,都从中挑选出值最小的权重向量进行对模型集成,能够得到均方根误差最小的组合模型,为了挑选出最合适的,公式如下: 式中:为损失函数;为权重向量;为某个时段的预测值。
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