基于改进KNN算法的新能源发电单元运行状态识别

目前识别发电单元运行状态的研究较少,数据来源以数据采集与监控系统为主,采集速度较慢。为此,提出了一种基于发电单元机端电气量数据并融合改进k近邻(KNN)算法的新能源发电单元状态识别方法,直接采集机端电气量数据用于快速判断发电单元状态。提出KNN算法的改进策略,克服了传统KNN算法准确度低、识别速度慢的缺点。利用电力系统分析综合程序获取用于状态识别的发电单元机端电气量数据,利用改进策略对数据进行预处理,并对比传统KNN算法、逐条使用改进策略的KNN算法对新能源发电单元状态识别的耗时与准确度。结果表明所提算法较传统算法的识别准确度和速度明显提升,能满足稳定控制过程中对新能源发电单元的状态感知需求。

基于小波包分析和优化KNN的电动开度阀故障检测方法

针对以微控制器MCU为控制核心的电动开度阀控制系统难以集成高效且计算量小的故障检测子系统的问题,基于小波包变换和优化K近邻(K-Nearest Neighbor,KNN)算法提出了一种电动开度阀故障检测方法。对阀门振动信号进行小波包变换,计算小波包节点的能量值与其重构信号的时域特征参数。根据Pearson系数筛选出两种与能量强相关的故障特征参数:峰峰值与均方根,并将两者作为KNN算法的样本评价指标;通过对评价指标进行加权优化了KNN算法的距离计算公式,分别在MATLAB和实验样机中进行故障检测测试,对应最高分类准确率分别为92.5%与86.7%。结果表明:实验测试与仿真分析具有较好的一致性,该故障检测方法的优势在于计算量小、故障识别率较高,并能有效地应用于以MCU为核心的电动开度阀控制系统。

基于密文KNN检索的室内定位隐私保护算法

在定位请求服务中,如何保护用户的位置隐私和位置服务提供商(Localization service provider,LSP)的数据隐私是关系到WiFi指纹定位应用的一个具有挑战性的问题。基于密文域的K-近邻(K-nearest neighbors,KNN)检索,本文提出了一种适用于三方的定位隐私保护算法,能有效提升对LSP指纹信息隐私的保护强度并降低计算开销。服务器和用户分别完成对指纹信息和定位请求的加密,而第三方则基于加密指纹库和加密定位请求,在隐私状态下完成对用户的位置估计。所提算法把各参考点的位置信息随机嵌入指纹,可避免恶意用户获取各参考点的具体位置;进一步利用布隆滤波器在隐藏接入点信息的情况下,第三方可完成参考点的在线匹配,实现对用户隐私状态下的粗定位,可与定位算法结合降低计算开销。在公共数据集和实验室数据集中,对两种算法的安全、开销和定位性能进行了全面的评估。与同类加密算法比较,在不降低定位精度的情况下,进一步增强了对数据隐私的保护。

基于特征加权的KNN模型岩性识别方法

岩性识别是一项重要的地质工作,为固体矿产勘探与油气勘探奠定了坚实的地质基础。岩石物性是连接岩性和地球物理场的桥梁,可以通过物性之间的差异进行岩性识别,但不同岩石的物性数据往往存在一定重合,仅靠交会图无法准确地识别岩性。KNN(K近邻)模型是一种简单、直接的机器学习方法,准确度和灵敏度都很高,适用于多分类问题。基于此,本文将基于特征加权的KNN模型引入岩性识别中,该方法将传统KNN模型与属性特征的信息增益相结合,对不同特征赋予不同权重,可以直观地反映属性特征对分类的重要程度。实验证明,相比于传统KNN方法,基于特征加权的KNN模型对岩性交界处的识别能力有大幅提升,整体提高了岩性识别的准确性和稳定性。

基于EMD和KNN的发动机辐射噪声预测研究

针对基于发动机表面结构单通道振动的辐射噪声预测问题,提出了一种结合经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)和KNN(K-Nearest neighbor)的预测算法,通过EMD将单一振动时域信号分解为多个本征模态函数(Intrinic Mode Function,IMF)信号,并将每个IMF信号作为振动数据集的特征,最后以新的振动数据集为输入建立辐射噪声预测模型。试验结果表明,基于该算法建立的预测模型可解释方差分数为0.97,有着较小的预测误差。

基于KNN算法的复合绝缘子憎水性等级分类

传统的复合绝缘子憎水性等级分类主要依靠电网工作人员在高空下进行,受到环境、天气等因素的影响,检测质量难以保证,工作效率低下。提出一种基于KNN算法的复合绝缘子憎水性等级分类方法,并对KNN算法进行试验,选择最合适的参数进行复合绝缘子憎水性等级分类。试验结果表明,当K=8,使用曼哈顿距离,对复合绝缘子憎水性等级分类准确率最高,达到86.41%。

面向电力物联网流数据的一种具有隐私保护的KNN查询方法

电力物联网是一个智慧服务系统,为人们提供了状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的服务,然而在享受服务的同时却面临着隐私泄露的风险。目前有关电力数据的隐私保护的成果主要集中在安全聚合,对于诸多基础服务的核心技术(如KNN查询)却鲜有涉及。与传统关系型数据不同的是,电力物联网采集的是用户用电的流数据,并且电力参数的各数据之间还具有动态相关性,攻击者可以通过数据挖掘等手段推测未来数据的变化趋势。为此,提出了一种具有隐私保护的KNN查询方法。首先,提出了基于桶距离的相似性度量模型,并证明了桶距离的相似性度量模型与基于欧氏距离的相似性度量模型的误差上界和下界;同时通过该模型,能将相似性度量转换为集合的交操作;构造了一种隐私保护函数,通过代入不同参数,可为各智能终端生成不同的数据隐私保护函数和查询隐私保护函数;在此基础上,提出了基于桶划分和随机数分配的数据编码方案,编码数据经过隐私保护函数加密后,具有密文不可区分的特点,能有效抵抗选择明文攻击、数据挖掘攻击、统计分析攻击、ICA攻击以及推理预测等攻击手段。分析和仿真表明,提出的安全KNN查询方法不仅具有较高的安全性,而且开销较低。

基于改进穿线法和KNN的数码管字符识别研究

针对传统穿线法过度依赖数码管字符分割效果、无法对小数点字符进行识别以及机器学习算法识别数码管用时过长的问题,提出了基于改进穿线法与KNN算法相融合的数码管字符识别方法,达到了对不同数码管字符及小数点识别的目的,减少了对字符预处理效果的依赖。在嵌入OpenCV图像处理程序的LabVIEW人机交互平台采集到实时图像后,输出识别结果。经多次实验,该方法的识别时间相比单独使用KNN的识别时间明显缩短,识别率可以达到95%以上,具有识别速度快、精度高的优势。

基于PCA-BOA-KNN模型的水下爆炸舰船结构破损评估

[目的]为解决水下爆炸作用下舰船结构破口损伤评估问题,建立一种基于PCA-BOA-KNN模型的破口预报方法。[方法]首先,分别建立五舱段和七舱段有限元模型,对21组水下爆炸工况进行爆炸仿真分析;然后,基于主成分分析(PCA)法,对加速度峰值、速度峰值、位移峰值、应力峰值和超压峰值进行降维处理,得到2个本征特征量;最后,将由主成分分析法得到的结果代入贝叶斯网络优化(BOA)的KNN模型,通过建立的破口预报模型,预测一组工况下舰船不同剖面处的破口情况。[结果]结果显示,通过主成分分析法提取的前2个因子的累计贡献率为85.165%,这2个因子可代表5个特征量的主要信息;基于PCA-BOAKNN模型的破口预报结果与仿真结果基本一致。[结论]所提的预报模型方法对舰船结构破口预报有效,对于不同主尺度船体结构破口预报有一定的参考价值。

基于KNN-SVM算法的温室番茄生长预测模型

为解决现有温室番茄生长模型预测准确率低的问题,依据番茄生理学的基本特点,以温室内的环境参数为模型变量,建立了温室番茄生长发育的非线性模型。该模型描述了温室内温度、湿度、土壤温度、土壤湿度等环境因子对番茄发育速度的影响,模型具有良好的解释能力和较高的精度。首先,将利用各类传感器对吉林省吉林市温室番茄生长的各类环境数据进行收集;然后,对番茄温室的实际数据进行处理,再利用KNN算法对缺失和异常数据进行补充,并进行相关性分析;最后,在处理完成的番茄作物生长数据的基础上,考虑番茄作物对温室环境的实时反馈,结合相关性利用SVM优化算法对2020—2021年的吉林市经开区温室番茄数据进行模拟,得到SVM、LDA、LR的准确率分别为0.904、0.885、0.865。结果表明,SVM可以更好地预测番茄的生长变化。温室番茄作物—环境互作模型的建立,为温室环境控制打下了良好基础。

基于kNN算法的智能电网5G海量接入数据异常检测

为了更好适应智能电网高维数据异常识别,提出了一种加权kNN数据异常值检测识别方法,该方法使用Z阶曲线来识别kNN。利用Z阶曲线,提出了一种加权kNN异常数据检测方法。用信息熵衡量所有属性的重要性,用Z阶曲线对高维数据进行编码并映射为Z值。实验结果表明,智能电网集群计算节点的数量越多,算法的运行速度就越短。发电数据异常检测准确率达到最高99.2%,较随机森林算法提高8.165%。且kNN算法的运行时间均优于随机森林算法运行时间,最小算法运行时间为4 s,进一步表明kNN算法可有效检测智能电网5G海量接入数据。

基于动态调参KNN分类算法的股票涨跌预测模型分析

预测股票涨跌是机器学习分类算法的重要应用场景之一,根据以往实践中的经验,不同种类的股票由于数据特征不同,所以需要用携带不同参数的KNN分类模型来预测。用基于交叉熵的损失函数据训练KNN模型,以此确定KNN模型关键参数的做法,在此基础上给出能根据不同股票数据动态调整KNN算法关键参数的预测股票涨跌的模型。实践表明,这个模型在预测数据特征不同的股票涨跌情况时,均能表现出较高的准确性。

基于KNN算法在糖尿病预测中的应用

人工智能技术在海量医疗数据中,通过技术手段实现疾病预测,为辅助治疗提供重要依据。文章分析了机器分类算法KNN算法的流程,以及在糖尿病数据中的具体实例。通过划分糖尿病数据集,计算KNN算法中的K值,确定选取最佳k值,达到最优准确率。通过实验验证KNN算法在糖尿病数据集上,该模型进行糖尿病预测有效。

LDA和KNN算法在随钻测井火成岩分类的应用

渤中34-9油田在开发过程中广泛钻遇古近系火成岩,由于火成岩岩性多样、成分复杂导致常规测井解释图版识别岩性精度较差,而在随钻过程中准确识别火成岩岩性是工程上规避憋、卡、漏等风险的重要前提。通过将机器学习算法线性判别分析(LDA)与KNN算法运用于油田开发过程中的随钻测井数据处理与分析,实现了随钻过程中准确、高效识别火成岩岩性的目的。进一步将线性判别分析的降维结果代替原始测井曲线作为K最近邻分类器的输入,实现两种算法的有机融合,并对油田5口开发井建立的测井数据集进行机器学习,火成岩岩性分类准确率高于90%,证明了该方法的适用性。通过引入机器学习方法为常规录、测井数据的处理与解释提供了新方法,多方法的结合也为油田勘探作业过程中的分类提供借鉴。

基于KNN算法的铣刀状态监测技术研究

针对铣削刀具状态监控困难的问题,这里运用声发射传感器、振动传感器及电流传感器构建了一个铣刀状态监测系统。在刀具磨损状态监测实验中,通过三种传感器获取加工过程信号,进行时域分析,最终确定提取出主轴振动信号的有效值、工作台声发射信号方差、工作台声发射信号峰值、主轴电机电流标准差、主轴电机电流标准差峰值5个特征值,利用KNN算法进行刀具磨损状态识别。经过参数优化及对比,最终结果证明选择切比雪夫距离及k=6时状态识别效果最好,准确率为96.83%。

基于改进KNN模型的城市道路事故持续时间预测

文中提出一种改进的KNN(K-Nearest neighbor)预测模型.通过对训练集的多元回归建模分析得到对事故持续时间占主要影响地位的多个因素及其beta值,并代入到传统KNN模型中,改善模型所用欧氏距离,设计出一种改进的KNN预测模型.结果表明:这种改进的KNN预测模型能够较为准确的预测城市道路环境下的事故持续时间,在K值取不同大小时,测试集预测结果的平均相对误差为15.79%~16.24%,在K值均取最优值9时,模型的平均绝对误差相对于传统KNN模型降低了42.15 s,平均相对误差降低了10.3%.

激光点云线性KNN算法FPGA实现及加速

针对三维激光点云线性K最近邻(K-nearest neighbor, KNN)搜索耗时长的问题,提出了一种利用多处理器片上系统(multi-processor system on chip, MPSoC)现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)实现三维激光点云KNN快速搜索的方法。首先给出了三维激光点云KNN算法的MPSoC FPGA实现框架;然后详细阐述了每个模块的设计思路及实现过程;最后利用MZU15A开发板和天眸16线旋转机械激光雷达搭建了测试平台,完成了三维激光点云KNN算法MPSoC FPGA加速的测试验证。实验结果表明:基于MPSoC FPGA实现的三维激光点云KNN算法能在保证邻近点搜索精度的情况下,减少邻近点搜索耗时。

融入KNN算法的二维数组教学案例设计

为了让计算机专业学生在专业基础课中尽早接触人工智能中的一些概念和算法,激发学生的学习兴趣,设计了一个融入K-近邻算法(K-Nearest Neighbor,KNN)的二维数组教学案例,并对案例教学实施过程、实践任务分解、案例运用效果等方面进行了阐述。实践结果表明,使用该案例进行教学有利于提高课程教学质量。

多核CPU环境下的并行KNN算法设计

针对KNN算法计算比较耗时的问题,提出将计算任务分解为多个子任务,每个子任务分配给一个线程完成,通过多个线程的并行执行完成工作。将训练集读入一个二维数组,二维数组的每一行只分配给一个线程使用;每个新数据被同时广播给多个线程,每个线程计算该新数据在自己训练集中的最近邻,并将最近邻反馈给主程序;主程序收集每个线程返回的最近邻,以最近邻中的最佳近邻的类别作为新数据的类别。实验证明该并行设计方案充分利用计算资源,加快了计算速度。

面向申威架构的KNN并行算法实现与优化

K近邻(KNN)是人工智能中最常用的分类算法,其性能提升对于海量数据的整理分析、大数据分类等任务具有重要意义。目前新一代神威超级计算机正处于应用发展的初始阶段,结合新一代申威异构众核处理器的结构特性,充分利用庞大的计算资源实现高效的KNN算法是海量数据分析整理的现实需求。根据SW26010pro处理器的结构特性,采用主从加速编程模型实现一种基础版本的KNN并行算法,其将计算核心传输到从核上,实现了线程级并行。分析影响基础并行算法性能的关键因素并提出优化算法SWKNN,不同于基础并行KNN算法的任务划分方式,SWKNN采用任务重划分策略,以避免冗余计算开销。通过数据流水优化、从核间通信优化、二次负载均衡优化等步骤减少不必要的通信开销,从而有效缓解访存压力并进一步提升算法性能。实验结果表明,与串行KNN算法相比,面向申威架构的基础并行KNN算法在SW26010pro处理器的单核组上可以获得最高48倍的加速效果,在同等数据规模下,SWKNN算法较基础并行KNN算法又可以获得最高399倍的加速效果。