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GRU-Transformer洪水预报模型构建与应用
被引量:
2
1
作者
李文忠
刘成帅
+3 位作者
邬强
胡彩虹
解添宁
田露
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第11期35-44,共10页
洪水预报是黄河中游地区防洪减灾重要的非工程措施之一。研究通过耦合门控制循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)和Transformer机器学习模型,构建GRU-Transformer洪水预报模型,对黄河中游地区典型流域进行降雨径流模拟预测。同时将预报...
洪水预报是黄河中游地区防洪减灾重要的非工程措施之一。研究通过耦合门控制循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)和Transformer机器学习模型,构建GRU-Transformer洪水预报模型,对黄河中游地区典型流域进行降雨径流模拟预测。同时将预报结果与ANN(Artificial Neural Network)、WOA-GRU(Whale Optimization Algorithm Gate Recurrent Unit)神经网络洪水预报模型的预报结果对比分析,着重探索如何将Transformer模型更好地应用于洪水预报领域,旨在提高黄河中游地区洪水预报精度。采用故县水库控制流域1990-2016年49场历史观测洪水数据,以24个站点实测降雨量及出口断面流量作为输入,不同预见期下的洪水过程作为输出,率定期为39场次,验证期为10场次。研究结果表明:GRU-Transformer模型在洪水预报种具有较好的适用性,在预见期1~6 h洪水预报中,GRU-Transformer预报精度较高,校准期和验证期的NSE均大于0.85,且预报精度在相同预见期下优于WOA-GRU和ANN模型,但预报精度会随着预见期增大而出现一定程度的下降;GRU-Transformer模型较稳定地更好预测洪峰,且在较小流量洪水过程预报时及洪水退水阶段模拟效果表现出优异效果,但随预见期增加出现低估洪峰现象;GRU-Transformer模型比WOA-GRU和ANN模型具有更好的鲁棒性,随洪水预见期增大,其预报精度呈缓慢下降,降低的最慢。因此,GRU-Transformer模型可以作为较好的洪水预报方法之一,相关成果为流域防洪安全提供了新的预报方法及科学决策依据。
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关键词
降雨径流模拟
洪水预报
神经网络
gru-transformer
黄河中游
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职称材料
综采工作面液压支架压力预测下人员安全保障研究
2
作者
张婧
李冰
+2 位作者
张科学
高丽铄
张立志
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2024年第2期379-390,共12页
工作面区域液压支架压力变化会导致支架关联区域安全态势发生变化,提前预测支架压力值变化能够在一定程度上预防相应的事故发生。聚焦煤矿工作面支架下的人员安全问题,根据支架压力和人员轨迹的预测结果,提前对移动轨迹可能经过危险支...
工作面区域液压支架压力变化会导致支架关联区域安全态势发生变化,提前预测支架压力值变化能够在一定程度上预防相应的事故发生。聚焦煤矿工作面支架下的人员安全问题,根据支架压力和人员轨迹的预测结果,提前对移动轨迹可能经过危险支架位置的人员进行提醒,提高对工作面区域作业人员的安全保障水平。首先,提出了基于AMG-TSMixer支架群组的压力值预测方法,通过AMG算法充分挖掘同一工作面不同支架的时空关系,利用TSMixer来预测支架群组的压力值,结合矿方现有的矿压监测预警系统和方法,对支架所处区域的安全状态进行超前分析;其次,提出了一种基于GRU-Transformer网络的人员轨迹预测方法,通过GRU网络对时空特征进行捕捉,从而增强Transformer模型的记忆能力,把人员之间的复杂相互作用关系进行更详细的挖掘。通过人员轨迹和支架安全区域的分析判断结果,给人员安全保障提供未来的解决方案。结果表明:所提出的AMG-TSMixer方法在RMSE和MAPE两项指标上相比于同类代表性方法提升了5.9%,10.7%;GRU-Transformer方法在ADE和FDE两项指标上相比于同类代表性方法提升了14%和19%。支架群组的压力值预测和人员轨迹预测方法相互结合,不仅能有效预测出支架群组的压力值,还能预测出更真实的人员运动轨迹,对煤矿综采工作面上作业人员的安全保障发挥了重要作用。
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关键词
支架压力预测
人员轨迹预测
人员安全
gru-transformer
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职称材料
题名
GRU-Transformer洪水预报模型构建与应用
被引量:
2
1
作者
李文忠
刘成帅
邬强
胡彩虹
解添宁
田露
机构
郑州大学黄河实验室
出处
《中国农村水利水电》
北大核心
2023年第11期35-44,共10页
基金
国家自然科学基金项目(U2243219、51979250)
黄河实验室(郑州大学)一流课题专项基金(YRL22IR02)
河南省科技攻关(222102320455)。
文摘
洪水预报是黄河中游地区防洪减灾重要的非工程措施之一。研究通过耦合门控制循环单元(Gate Recurrent Unit,GRU)和Transformer机器学习模型,构建GRU-Transformer洪水预报模型,对黄河中游地区典型流域进行降雨径流模拟预测。同时将预报结果与ANN(Artificial Neural Network)、WOA-GRU(Whale Optimization Algorithm Gate Recurrent Unit)神经网络洪水预报模型的预报结果对比分析,着重探索如何将Transformer模型更好地应用于洪水预报领域,旨在提高黄河中游地区洪水预报精度。采用故县水库控制流域1990-2016年49场历史观测洪水数据,以24个站点实测降雨量及出口断面流量作为输入,不同预见期下的洪水过程作为输出,率定期为39场次,验证期为10场次。研究结果表明:GRU-Transformer模型在洪水预报种具有较好的适用性,在预见期1~6 h洪水预报中,GRU-Transformer预报精度较高,校准期和验证期的NSE均大于0.85,且预报精度在相同预见期下优于WOA-GRU和ANN模型,但预报精度会随着预见期增大而出现一定程度的下降;GRU-Transformer模型较稳定地更好预测洪峰,且在较小流量洪水过程预报时及洪水退水阶段模拟效果表现出优异效果,但随预见期增加出现低估洪峰现象;GRU-Transformer模型比WOA-GRU和ANN模型具有更好的鲁棒性,随洪水预见期增大,其预报精度呈缓慢下降,降低的最慢。因此,GRU-Transformer模型可以作为较好的洪水预报方法之一,相关成果为流域防洪安全提供了新的预报方法及科学决策依据。
关键词
降雨径流模拟
洪水预报
神经网络
gru-transformer
黄河中游
Keywords
rainfall runoff simulation
flood forecast
neural network
gru-transformer
middle reaches of the Yellow River
分类号
TU992 [建筑科学—市政工程]
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职称材料
题名
综采工作面液压支架压力预测下人员安全保障研究
2
作者
张婧
李冰
张科学
高丽铄
张立志
机构
西安科技大学计算机科学与技术学院
华北科技学院河北省矿山智能化开采技术重点实验室
西安外事学院工学院
出处
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2024年第2期379-390,共12页
基金
国家自然科学基金项目(52274137)
河北省矿山智能化开采技术重点实验室开放基金项目(iium004)
+1 种基金
陕西省教育厅专项科研计划项目(22JK0459)
陕西省“十四五”教育科学规划项目(SGH22Y1883)。
文摘
工作面区域液压支架压力变化会导致支架关联区域安全态势发生变化,提前预测支架压力值变化能够在一定程度上预防相应的事故发生。聚焦煤矿工作面支架下的人员安全问题,根据支架压力和人员轨迹的预测结果,提前对移动轨迹可能经过危险支架位置的人员进行提醒,提高对工作面区域作业人员的安全保障水平。首先,提出了基于AMG-TSMixer支架群组的压力值预测方法,通过AMG算法充分挖掘同一工作面不同支架的时空关系,利用TSMixer来预测支架群组的压力值,结合矿方现有的矿压监测预警系统和方法,对支架所处区域的安全状态进行超前分析;其次,提出了一种基于GRU-Transformer网络的人员轨迹预测方法,通过GRU网络对时空特征进行捕捉,从而增强Transformer模型的记忆能力,把人员之间的复杂相互作用关系进行更详细的挖掘。通过人员轨迹和支架安全区域的分析判断结果,给人员安全保障提供未来的解决方案。结果表明:所提出的AMG-TSMixer方法在RMSE和MAPE两项指标上相比于同类代表性方法提升了5.9%,10.7%;GRU-Transformer方法在ADE和FDE两项指标上相比于同类代表性方法提升了14%和19%。支架群组的压力值预测和人员轨迹预测方法相互结合,不仅能有效预测出支架群组的压力值,还能预测出更真实的人员运动轨迹,对煤矿综采工作面上作业人员的安全保障发挥了重要作用。
关键词
支架压力预测
人员轨迹预测
人员安全
gru-transformer
Keywords
support pressure prediction
personnel trajectory prediction
personnel safety
gru-transformer
分类号
TD76 [矿业工程—矿井通风与安全]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
GRU-Transformer洪水预报模型构建与应用
李文忠
刘成帅
邬强
胡彩虹
解添宁
田露
《中国农村水利水电》
北大核心
2023
2
下载PDF
职称材料
2
综采工作面液压支架压力预测下人员安全保障研究
张婧
李冰
张科学
高丽铄
张立志
《西安科技大学学报》
CAS
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
已选择
0
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