基于在线监测时间序列数据的水质预测模型研究进展

当前地表水突发性污染事件频发,已造成严重的环境和社会影响,对环境监管部门应急处置能力建设提出了新要求和新挑战。地表水水质在线监测数据具有高频率和高时效等特点,系统论述了基于在线监测时间序列数据的水质预测模型的研究现状和进展,包括数据软测量、预处理方法和水质预测模型等,分析了不同水质预测模型在应用过程中存在的问题,并对未来研究方向进行了展望,以期为水质预测预警和环境监管提供技术支持和方法参考。

中国内地GPS坐标时间序列噪声模型特征及其对站点速率影响

为了进一步评估全球定位系统(GPS)时间序列噪声模型水平和垂直速率的大小,及其对误差的影响,选取中国内地227个GPS连续基准站2010—2020年南北、东西和垂直3个方向的坐标时间序列,采用6种噪声模型或噪声组合模型对其进行噪声分析。结果表明,中国内地GPS坐标时间序列噪声模型存在多样性,且部分站点在不同方向的噪声模型也存在差异,主要以一阶高斯马尔可夫+随机漫步噪声(GGMWN)和闪烁噪声+白噪声(FNWN)为主;在100°E附近的GPS站点噪声特性差异最为显著;噪声模型与速率之间的关系分析表明噪声模型对水平向速率的大小和误差影响较小,在现实计算中可不考虑噪声对水平速度的影响,但对垂向速率的大小和误差影响显著;考虑噪声模型可有效提高垂向速率的精度,同时也可能会改变部分站点的垂向运动方向,所以在现实计算中须考虑噪声对垂向速率的影响。

基于一类非线性时间序列模型的锂离子动力电池建模研究

伴随着新能源产业的飞速发展,锂离子动力电池作为一种高效的储能方式,已成为电动汽车的重要组成部分。在电池管理系统的功能中,电池的高精度建模至关重要。在实际应用中,电池不是一个线性系统,其输入和输出由于外部扰动等原因表现出非线性特征,从而直接影响参数识别效果,进而影响模型精度。鉴于此,本文对锂离子动力电池进行了Hammerstein-ARMAX(Autoregressive MovingAverage with Extra Input)模型构建,并对模型参数的估计方法进行研究,旨在提高模型的准确性。实验结果表明了该方法的有效性。

环境卫生与医院感染的时间序列研究:基于广义相加模型(GAM)

目的定量分析环境卫生对医院感染发生的影响。方法收集某三甲医院2018年1月—2022年12月医院感染与环境卫生学监测资料,采用时间序列的广义相加模型分析环境检出菌落形成单位(CFU)对医院感染发生的影响。结果单污染模型显示,医院感染与工作人员手细菌菌落数之间存在显著正相关性(β1=0.009,P=0.012),工作人员手月度平均菌落形成单位(MCFU/Dish)每升高1个四分位数间距(IQR),医院感染发生率增加13.28%(95%CI:2.82%~24.81%);亚组分析与滞后效应分析显示,工作人员手月度MCFU/Dish(卫生手消毒后)升高1个IQR,当月(lag0)医院感染超额风险(ER)为16.26%(95%CI:15.45%~17.09%)。多污染模型中,物体表面污染与医院感染的相关性同样具有统计学意义。结论医院环境卫生与医院感染之间存在显著相关性。

基于CEEMDAN和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测研究

为提高采煤工作面涌水量预测准确度,收集大量工作面涌水量观测数据进行整理、统计、分析,将涌水量稳定性、周期性和季节性特征考虑在内,提出1种基于数据驱动的完全自适应模态分解算法(CEEMDAN)和改进的混合时间序列模型工作面涌水量预测方法。该方法利用CEEMDAN处理涌水量数据,构建麻雀搜索算法(SSA)优化的长短期记忆网络(LSTM)和自回归移动平均模型(ARIMA)并行级联而成的混合时间序列模型对工作面涌水量进行预测。研究结果表明:该模型预测结果与真实数据相差更小,平均绝对误差为6.36 m 3/h,均方根误差为10.6 m 3/h,模型拟合系数为0.95,更适用于工作面涌水量预测。研究结果可为矿井工作面涌水量预测及防控提供参考。

基于时间序列神经分层插值模型的光伏功率超短期多步预测

针对光伏功率预测准确性受数据质量和外部变量影响的问题,提出一种结合外生变量分析、数据质量控制以及时间序列神经分层插值(N-HiTS)模型的光伏功率超短期多步预测方法。首先,提出用于筛选外生变量的综合相关性度量(ICM)指标,并采用K近邻(KNN)算法与线性插值策略处理数据缺失问题。然后,引入N-HiTS长时间序列预测模型,通过多尺度信号采样和分层插值提高模型对长时间序列数据的处理能力。最后,通过算例对所提方法与传统光伏功率预测方法进行对比分析,验证了所提方法的预测准确性。

A^(2)former模型在时间序列预测中的应用研究

时间序列预测在金融、医疗、交通和气象等领域发挥着重要作用。在长时间序列预测中,迫切需要提高预测的精度,解决内存不足等问题。近年来,Transformer模型在自然语言处理领域得以成功应用的同时,在预测研究领域也引起了学者们的广泛关注,Transformer变体Informer模型的研究在时间序列预测中取得了较大进展。本研究以Informer框架为基础,与加性注意力机制相结合,提出了A^(2)former模型。利用A^(2)former模型在ETT,WTH,ECL和PM2.5数据集上进行了长时间序列预测的实验,实验结果表明所提模型在长时间序列预测中表现出比基线方法(如Informer模型和LSTMa模型)更好的性能。A^(2)former模型不仅将计算时间复杂度降低到线性,而且可以实现更有效的序列建模。本研究的工作为时间序列预测提供了有益参考。

基于时间序列模型的北京市院前急救出车车次预测分析

目的研究分析北京市院前急救出车车次,预测未来时间内的出车车次,以期为北京市院前急救建设及发展提供参考。方法采用描述性统计方学法分析北京市2018年—2022年院前急救出车车次基本情况;使用SPSS 26.0统计软件建立时间序列模型,运用“专家建模器”自动选择最优模型,对北京市2023年院前急救出车车次进行预测。结果北京市2018年—2022年院前急救出车车次逐年上升,2022年出车车次是2018年出车车次近2倍,每年出车车次最高、最低月份分别为12月、2月;时间序列模型自动选择最优模型为“温特斯加型”,模型拟合度R方为0.896,平稳R方为0.377,杨-博克斯Q(18)统计量的显著性P值为0.642,数据拟合效果良好;预测值与实际值平均绝对百分比误差(MAPE)为6.85%,模型的预测能力“优良”;较好预测了2023年院前急救出车车次。结论北京市院前急救出车车次呈逐年上升趋势,院前急救公共卫生服务能力有效提升;时间序列模型较好地拟合北京市院前急救出车车次变化趋势并进行预测,助力适时调配院前急救服务资源;推进北京市院前急救供给侧改革完善,赋予院前急救服务体系更高韧性。

基于2dSVD和高斯混合模型的多变量时间序列聚类

针对多变量时间序列(MTS)存在时间和变量两个维度,以及传统主成分分析(PCA)方法在MTS数据表示上的局限性,提出一种基于二维奇异值分解(2dSVD)和高斯混合模型(GMM)的MTS聚类算法。该文计算MTS的行-行和列-列协方差矩阵的特征向量,从时间和变量两个维度提取特征矩阵;用GMM从概率分布角度对特征矩阵进行聚类。数值实验结果表明,该方法对多变量时间序列具有更好的聚类效果。

基于季节性时间序列模型的西藏那曲牧草生长预测研究

为了保护西藏生态环境,了解牧草相关的生长情况,使用NASA提供的16天合成MODIS数据,以归一化植被指数(NDVI)作为牧草的生长覆盖特征指标,预测NDVI就可以更好地评估牧草的生长情况,以那曲市的NDVI为例,利用ARIMA和SARIMA模型进行预测,结果显示SARIMA模型有着良好精度预测,能够更好地评估牧草地生长情况。

基于时间序列模型ARIMA的校园供水管网暗漏检测研究

为了及时发现校园供水管网暗漏情况,减少水资源浪费和降低暗漏检测成本,在获取校园各区域水表数据的基础上,根据学校用水规律及特点,建立基于时间序列模型ARIMA的用水量预测模型,分析预测用水量与实际用水量之间的差异性,进而判断校园供水管网是否存在暗漏,构建校园供水管网暗漏检测模型。结果表明,基于时间序列模型ARIMA的校园供水管网暗漏检测模型判断正确率为80%,实际应用效果良好,可以作为校园供水管网暗漏检测的一种预警方法。此方法是基于水表数据的数据模型方法,省时省力省钱,并且可以拓展到其他场所使用。

基于时间序列AR(P)模型的边坡变形预测与应用

获取边坡的监测数据进行分析,并预测其接下来的变化趋势,具有重要的意义。本文以贵州省福泉市高坪矿区英坪矿段内边坡工程项目为研究对象,对监测数据采用时间序列AR(P)模型方法进行了分析与预测。研究结果表明,模型拟合的结果和预测精度较好地反映了监测点的变化趋势,可为矿区边坡模型建立和监测数据的预测提供一定的参考。

基于时间序列模型对中国银行股价的预测分析

股价是衡量一家公司在股票市场上的价值和表现的关键指标之一,也是投资者做出买卖决策的基本依据之一,可靠的投资建议能有效提升投资者在股票市场的收益。本文尝试运用时间序列模型ARIMA模型,基于中国银行2018年12月17日至2023年7月31日日交易收盘价数据,对其股价进行分析与预测。结果显示,时间序列模型ARIMA可以很好的预测短期内的股价变化,但股市的影响因素众多,后续更需要更深入的研究,发现更适合的模型进行长期预测。

基于超局部化时间序列的永磁同步电机无模型预测电流滑模控制策略

在复杂环境、多变负载工况中,由于时变电感参数、磁场耦合、铁心饱和等影响,电机控制精度及可靠性下降。为解决以上问题,该文充分利用时间序列模型反映电机电压、电流等状态变量之间关系,消除传统参数化建模的影响,提出基于超局部化时间序列的无模型预测电流滑模控制(SMC)方法。该方法将时间序列数据驱动模型超局部化,提升传统超局部模型精度,并采用递归最小二乘法(RLS)在线估计和更新模型中全部待定系数,实时精准响应当前系统工作状态。在此基础上,结合超局部时间序列模型,生成滑模控制函数,并设计Lyapunov方法验证函数趋近条件。实验结果表明,与传统控制方法相比,提出方法具有更强的鲁棒性、更优的电流质量和较低的系统噪声。

一种基于信息熵的LSTM时间序列数据预测模型

时间序列预测可提升智能电网决策能耗评估有效性和电力传感网络的故障检测效率。基于香农信息熵和长短时记忆网络,构建一种基于时间序列数据的趋势预测模型,模型算法首先对时间序列数据以熵值法处理后进行特征归并,建立特征区间和熵值模型;其次在特征区间建立的基础上,将分类过后的数据在长短时记忆网络中进行训练得到预测结果。最后实验结果表明,与传统LSTM和GRU模型相比,高熵模型的均值平方差函数迭代结果误差降低85.9%和85.29%,显著改善模型预测结果的可靠性和准确性。

基于时间序列ARMA模型的拱桥施工变形预测

为了促进时间序列分析方法在桥梁施工监测中的应用,利用时间序列ARMA模型对某特大桥主桥施工监控过程中主拱肋控制点变形数据进行分析,预测了后续主拱肋施工阶段的变形情况,并与实测数据进行比较。结果表明,时间序列ARMA模型在桥梁施工中预测拱肋变形具有较高的精度和可靠性,为桥梁施工的控制和监测提供了有效的手段。该研究成果说明时间序列分析方法可大大地改善参数的估计精度,提高模型的预测效果。

基于改进SLIQ算法的用户侧短期负荷时间序列预测模型

配电网净负荷需求较大,环境敏感度高,短期负荷预测可靠性较差,由此,研究基于改进SLIQ算法的用户侧短期负荷时间序列预测模型。采用SLIQ算法,分类处理包含气候变化的海量负荷数据,分析用户侧需求响应的不确定性,将分类后的数据和用户需求响应率输入基于时间序列的组合预测模型,初步预测用户侧短期负荷结果;利用S型函数的神经网络模型,改进SLIQ算法求解过程,采用梯度搜索学习的方式,修正S型激发函数计算误差,调整用户侧需求响应的不确定性,输出用户侧短期负荷预测结果。测试结果显示,该模型结合气象条件因素后,完成历史负荷数据分类的可行性较高,日负荷预测准确率和拟合系数结果分别在0.95和0.94以上,能够可靠完成用户侧负荷预测。

时间序列模型在经济分析中的应用——陕西省GDP分析与预测

相对精准的GDP分析与预测可以为国家或地区在进行经济发展战略部署及相关发展措施的制定方面提供重要参考依据。文章借助时间序列的相关定义和方法,分析和模拟了影响陕西省GDP的主要因素及其与第一、二、三产业的关系,并进一步采用数据分析方法,建立不同的模型并加以比较,得出了最佳的预测模型,并对第一、二、三产业与GDP进行了预测。

基于时间序列算法的能源电力需求自动预测模型

为提高能源电力需求预测准确性,提出基于时间序列算法的能源电力需求自动预测模型。选取原始时间序列中拥有近似模糊值的数据,通过模糊熵算法对其进行处理;引入灰色系统理论消除电力需求时间序列中的残差值,获取GM(1,1)模型,由此构建ARMA(p,q)模型;将两种模型相结合,建立GM(1,1)-ARMA(p,q)组合预测模型,完成能源电力需求的自动预测。实验结果表明,所提方法的预测效果好,相对误差值、MAPE值和MSE值小。

三种速度场模型在CORS基准站时间序列中的对比分析

速度场建模方法研究对全球卫星导航坐标时间序列分析具有重要意义。针对Ordinary Kriging法对分布稀疏点和区域边界点建模精度不高的问题,本文运用顾及高程因素影响的Ordinary Kriging单一改进模型和K-means-Ordinary Kriging组合模型对速度场进行建模。结果表明,两种改进模型都可以提高Ordinary Kriging基础模型的建模精度。其中,单一改进模型建模结果在SHK5点的改进最突出,高达8.66 mm/a;组合模型建模结果在NLIB点的最大改进达到8.22 mm/a。从测区全部CORS点的STD值来看,组合模型对点密度相对低和边界点的速度场建模效果更好。