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基于Attention-1DCNN-CE的加密流量分类方法
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作者 耿海军 董赟 +3 位作者 胡治国 池浩田 杨静 尹霞 《计算机应用》 北大核心 2025年第3期872-882,共11页
针对传统加密流量识别方法存在多分类准确率低、泛化性不强以及易侵犯隐私等问题,提出一种结合注意力机制(Attention)与一维卷积神经网络(1DCNN)的多分类深度学习模型——Attention-1DCNN-CE。该模型包含3个核心部分:1)数据集预处理阶段... 针对传统加密流量识别方法存在多分类准确率低、泛化性不强以及易侵犯隐私等问题,提出一种结合注意力机制(Attention)与一维卷积神经网络(1DCNN)的多分类深度学习模型——Attention-1DCNN-CE。该模型包含3个核心部分:1)数据集预处理阶段,保留原始数据流中数据包间的空间关系,并根据样本分布构建成本敏感矩阵;2)在初步提取加密流量特征的基础上,利用Attention和1DCNN模型深入挖掘并压缩流量的全局与局部特征;3)针对数据不平衡这一挑战,通过结合成本敏感矩阵与交叉熵(CE)损失函数,显著提升少数类别样本的分类精度,进而优化模型的整体性能。实验结果表明,在BOT-IOT和TON-IOT数据集上该模型的整体识别准确率高达97%以上;并且该模型在公共数据集ISCX-VPN和USTC-TFC上表现优异,在不需要预训练的前提下,达到了与ET-BERT(Encrypted Traffic BERT)相近的性能;相较于PERT(Payload Encoding Representation from Transformer),该模型在ISCX-VPN数据集的应用类型检测中的F1分数提升了29.9个百分点。以上验证了该模型的有效性,为加密流量识别和恶意流量检测提供了解决方案。 展开更多
关键词 网络安全 加密流量 注意力机制 一维卷积神经网络 数据不平衡 成本敏感矩阵
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基于CNN-BiLSTM-Attention的特高压三端混合直流输电线路故障区域判别研究
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作者 陈仕龙 宋国雄 +3 位作者 邓健 毕贵红 杨毅 李国辉 《电机与控制学报》 北大核心 2025年第7期132-141,共10页
针对现有混合三端直流输电系统线路故障定位难度大、准确率低以及阀值整定繁杂的问题,提出一种基于CNN-BiLSTM-Attention的故障区域判别方法。首先,分析LCC侧、T区、MMC2侧的故障区域特征,指出不同区域的故障特征具有各自的独特性。然后... 针对现有混合三端直流输电系统线路故障定位难度大、准确率低以及阀值整定繁杂的问题,提出一种基于CNN-BiLSTM-Attention的故障区域判别方法。首先,分析LCC侧、T区、MMC2侧的故障区域特征,指出不同区域的故障特征具有各自的独特性。然后,采集T区左右4个保护装置故障时刻的暂态电流、电压数据得到功率突变量数据,通过卷积神经网络(CNN)提取局部特征,利用双向长短期记忆网络(BiLSTM)学习更为丰富的故障特征,使模型更好地理解和利用所提取的故障特征,并利用注意力机制(AM)对所提取的故障特征信息进行加权,筛选有助于故障区域判别的故障特征从而提高模型性能。最后,通过仿真验证所提方法能够迅速且精确地识别故障区域,既保证了较高的准确度,又具备良好的过渡电阻适应性和抗噪声干扰能力。 展开更多
关键词 三端混合柔性直流 暂态功率 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 注意力机制 故障区域判别
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考虑空间相关性的MSCNN LSTM Attention能见度预测模型
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作者 王小建 苏彤 +6 位作者 马飞 林智婕 白元旦 郭庆元 魏俊涛 黄凯 徐玉凤 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第4期1622-1632,共11页
准确预测能见度对保障交通运输安全具有重要意义。针对现有方法在能见度预测时对影响因素空间相关性考虑不足导致预测精度较低的问题,研究构建了一种考虑空间相关性的能见度预测模型。利用一维多尺度卷积神经网络(Multi-Scale Convoluti... 准确预测能见度对保障交通运输安全具有重要意义。针对现有方法在能见度预测时对影响因素空间相关性考虑不足导致预测精度较低的问题,研究构建了一种考虑空间相关性的能见度预测模型。利用一维多尺度卷积神经网络(Multi-Scale Convolutional Neural Network, MSCNN)提取能见度以预测各影响因素下不同精细度的空间特征,并将其进行线性融合得到多因素空间特征,实现对能见度预测影响因素的空间特征提取;利用Attention机制加强对关键信息关注的优势以对长短期记忆神经网络(Long-Short Term Memory Neural Network, LSTM)方法进行改进,进而增强模型对重要时序信息关注的能力和模型预测的准确性,实现在考虑影响因素空间相关性下对能见度的预测。以2021—2023年西安市逐时气象数据和污染物数据为试验数据,采用均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)和R2指标对模型进行评价。试验结果显示,研究模型MAE下降26.3%~39.1%,RMSE下降25%~40%,R2提升3.7%~16.4%,能见度预测精度较高。 展开更多
关键词 环境科学技术基础学科 能见度预测 空间相关性 一维多尺度卷积神经网络 长短期记忆神经网络 注意力机制
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基于MSCNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测
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作者 李科 潘庭龙 许德智 《中国电力》 北大核心 2025年第6期10-18,共9页
为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型... 为解决电力负荷关键特征难以提取的问题,提出一种结合多尺度卷积神经网络-双向门控循环单元-注意力机制(multi-scale convolutional neural network-bi-directional gated recurrent unit-Attention,MSCNN-BiGRU-Attention)的组合模型进行短期电力负荷预测。首先,通过Spearman相关系数分析电力负荷数据集的相关性,筛选出相关性较高的特征,构建电力负荷数据集;其次,将数据输入到多尺度卷积神经网络(multi-scale convolutional neural network,MSCNN),对电力负荷数据进行多尺度的时序提取;然后,将提取后的时序特征输入到双向门控循环单元(bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)神经网络进行时序预测,并通过注意力(Attention)机制对时序特征进行过滤和筛选;最后,通过全连接层整合输出预测值。以澳大利亚某地区3年的多维电力负荷数据作为数据集,并设置5种对照组模型。同时选用国内南方某地区2年的多维电力负荷数据作为模型验证数据集。结果表明,相较其他模型,MSCNN-BiGRU-Attention组合模型能够取得更好的预测效果,有效解决区域级电力负荷关键特征难以提取的问题。 展开更多
关键词 电力负荷预测 多尺度卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 深度学习 Spearman相关系数
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基于CNN-BiLSTM-Attention的直流微电网故障诊断研究 被引量:2
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作者 孟宏宇 张建良 +1 位作者 蔡兆龙 李超勇 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第4期1369-1380,I0012,共13页
针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖... 针对现有直流微电网故障诊断面临的快速性与准确性问题,提出一种融合注意力机制的卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)和双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,BiLSTM)网络的故障诊断方法。首先,利用CNN挖掘故障数据在某一时刻的纵向细节特征,并压缩数据长度,降低后续网络训练参数量,以提升故障诊断的快速性;进而,构建以BiLSTM为核心的级联网络,实现对故障数据在故障演化过程中横向历史特征的提取,并融合注意力机制促使模型关注故障时刻数据的特征变化规律,以提升故障诊断的准确性。仿真结果表明,相比于主流故障诊断方法,该文所提方法具有更高的准确率与更快的识别速度,并且对于故障记录数据在噪声干扰、不平衡样本以及小样本等情况下均具有良好的诊断性能。 展开更多
关键词 故障诊断 直流微电网 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 注意力机制
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应用CNN-BiLSTM-SE Attention模型预测电磁超声测厚间隙
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作者 昌志阳 朱飞 +3 位作者 高斯佳 刘天然 刘海波 王永青 《中国测试》 北大核心 2025年第9期158-166,共9页
合理的测量间隙是保证电磁超声非接触测厚稳定性和准确性的重要因素,目前依然缺少测厚过程同步监测间隙的电磁超声测量方法。为在超声非接触测厚过程中更准确地监测间隙状态,结合电磁超声信号特性设计模型架构,提出一种基于卷积神经网络... 合理的测量间隙是保证电磁超声非接触测厚稳定性和准确性的重要因素,目前依然缺少测厚过程同步监测间隙的电磁超声测量方法。为在超声非接触测厚过程中更准确地监测间隙状态,结合电磁超声信号特性设计模型架构,提出一种基于卷积神经网络(convolution neural network,CNN)、双向长短期记忆网络(bidirectional long and shortterm memory,BiLSTM)和SE注意力机制(squeeze-and-excitation networks attention mechanism,SE Attention)的混合预测模型(CNN-BiLSTM-SE Attention)。通过间隙标定试验建立数据集并进行预处理,建立网络模型架构,利用CNN提取超声回波信号局部特征,通过BiLSTM双向捕捉信号中的长期依赖关系,引入SE注意力机制自动为各隐藏层分配权重,增强超声关键特征信息;基于间隙标定数据展开模型训练及调优,对测试集合成不同信噪比数据集测试,预测误差在0.10 mm以内的平均准确率最高可达95.74%,相比与CNN、BiLSTM、CNN-BiLSTM模型及拟合函数法具有更好的预测精度和抗噪性,可以在电磁超声测厚过程中提供间隙状态的预测。 展开更多
关键词 电磁超声测厚 间隙预测 卷积神经网络 双向长短期记忆网络 SE注意力机制
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基于CNN-GRU-Attention模型的铁路集装箱运输时间预测
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作者 王辉 宋瑞 +3 位作者 何维 蔡近近 龙泽雨 丛铭 《北京交通大学学报》 北大核心 2025年第4期115-121,共7页
针对精准预测集装箱运输时间的问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)和注意力机制(Attention Mechanism,Attention)的混合模型CNN-GRU-Attention(CGA).筛选出运... 针对精准预测集装箱运输时间的问题,提出一种基于卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、门控循环单元(Gated Recurrent Unit,GRU)和注意力机制(Attention Mechanism,Attention)的混合模型CNN-GRU-Attention(CGA).筛选出运输距离、是否跨局运输等若干对铁路集装箱运输时间有影响的因素,并利用滑动窗口的方式来划分数据并输入到模型中.模型以CNN-GRU为主体框架,用于提取数据特征和捕捉数据中的长时间依赖关系,并利用注意力模块增强对关键信息的聚焦能力.使用均方误差(Mean Square Error,MSE)、均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)、平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)、决定系数(Coefficient of Determina-tion,R^(2))和平均绝对百分比误差(Mean Absolute Percentage Error,MAPE)作为评价指标,并选取典型的机器学习和深度学习模型作为对比模型.研究结果表明:CGA模型的预测误差MSE为77.84,RMSE为8.82,MAE为2.72,R^(2)为0.958,MAPE为4.47%;相较于其他模型,CGA模型对铁路集装箱运输时间具有更高的预测准确度,能够实现较好的预测效果. 展开更多
关键词 铁路运输 铁路集装箱 运输时间预测 卷积神经网络 注意力机制
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基于数据增强与CNN-Optuna-Attention改进的网络流量分类方法
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作者 唐浩耀 崔鑫 +1 位作者 张艺炜 赵庆慧 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第15期6419-6430,共12页
针对基于卷积神经网络的流量分类方法难以捕捉序列中不同部分的重要性、特征提取不足的问题,为提升网络流量分类精度,提出一种注意力机制与卷积神经网络相结合的流量分类方法,在卷积神经网络模型的基础上设计实现一种注意力机制层,通过... 针对基于卷积神经网络的流量分类方法难以捕捉序列中不同部分的重要性、特征提取不足的问题,为提升网络流量分类精度,提出一种注意力机制与卷积神经网络相结合的流量分类方法,在卷积神经网络模型的基础上设计实现一种注意力机制层,通过接收全连接层的输出作为输入,计算输入特征的权重并乘以原始特征,实现对关键特征的加强,进而有助于提高模型对关键信息的捕捉能力。其次针对网络流量类别样本数不均衡导致模型过拟合于高比例类别,难以识别分类小比例类别的问题,提出了一种对数据集进行数据增强的方法。并且考虑到超参数组合优化的角度,提出一种基于贝叶斯优化的超参数搜索策略和五折交叉验证的方式对模型的超参数组合进行优化。通过上述方法研究确定模型的超参数组合。使用公开数据集进行上述实验与模型测试,结果表明:与其他方法相比,总体准确率、精确率以及F 1分数都有明显的提升,验证了本文所提方法具有更好的分类性能。 展开更多
关键词 深度学习 流量分类 注意力机制 卷积神经网络 超参数优化 五折交叉验证
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改进粒子群算法优化CNN LSTM Attention模型在安全生产事故预测中的应用 被引量:1
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作者 汪敏 田大平 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第5期1829-1837,共9页
安全生产事故的预测一直是研究的热点,许多模型在处理长时间序列数据时往往会丢失信息,影响了预测精度。提出了一种将改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、... 安全生产事故的预测一直是研究的热点,许多模型在处理长时间序列数据时往往会丢失信息,影响了预测精度。提出了一种将改进粒子群算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)与卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)、长短期记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)网络和注意力(Attention)机制相结合的新方法,建立了IPSO-CNN-LSTMAttention模型以提高对安全生产事故和死亡人数预测的准确性。首先,引入了一种改进的粒子群算法,建立动态非线性惯性权重来寻找模型中重要超参数的最优值,利用CNN从输入数据中提取退化特征,然后结合LSTM捕捉历史序列的时间相关性。最后,引入注意力机制,增强关键信息的影响,优化了整体预测模型。将该模型与CNN模型、CNN-LSTM-Attention模型和PSO-CNN-LSTM-Attention模型进行比较,结果表明,该模型能有效地捕捉数据的变化趋势,且模型的平均绝对百分比误差、均方根误差、平均绝对误差和决定系数均优于其他模型,证实IPSO-CNN-LSTM-Attention模型达到了很好的拟合优度和预测精度。分析了各变量对预测的贡献程度,研究结果可为安全生产预警和预防提供参考。 展开更多
关键词 安全工程 改进粒子群算法 卷积神经网络 长短期记忆 注意力机制 安全生产事故
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Identification of Typical Rice Diseases Based on Interleaved Attention Neural Network
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作者 Wen Xin Jia Yin-jiang Su Zhong-bin 《Journal of Northeast Agricultural University(English Edition)》 CAS 2021年第4期87-96,共10页
Taking Jiuhong Modern Agriculture Demonstration Park of Heilongjiang Province as the base for rice disease image acquisition,a total of 841 images of the four different diseases,including rice blast,stripe leaf blight... Taking Jiuhong Modern Agriculture Demonstration Park of Heilongjiang Province as the base for rice disease image acquisition,a total of 841 images of the four different diseases,including rice blast,stripe leaf blight,red blight and bacterial brown spot,were obtained.In this study,an interleaved attention neural network(IANN)was proposed to realize the recognition of rice disease images and an interleaved group convolutions(IGC)network was introduced to reduce the number of convolutional parameters,which realized the information interaction between channels.Based on the convolutional block attention module(CBAM),attention was paid to the features of results of the primary group convolution in the cross-group convolution to improve the classification performance of the deep learning model.The results showed that the classification accuracy of IANN was 96.14%,which was 4.72%higher than that of the classical convolutional neural network(CNN).This study showed a new idea for the efficient training of neural networks in the case of small samples and provided a reference for the image recognition and diagnosis of rice and other crop diseases. 展开更多
关键词 disease identification convolutional neural network interleaved attention neural network
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CNN-BiLSTM-attention模型在卫星钟差预报中的应用
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作者 周家华 刘景旺 《导航定位学报》 北大核心 2025年第3期162-170,共9页
卫星钟差是影响全球卫星导航系统(GNSS)定位精度和时间同步的重要因素之一,精准的钟差预报对提升导航系统性能及满足高精度应用需求具有重要意义。针对由于卫星钟差数据呈现非线性和随机性,传统钟差预报模型在建模过程中存在一定局限性... 卫星钟差是影响全球卫星导航系统(GNSS)定位精度和时间同步的重要因素之一,精准的钟差预报对提升导航系统性能及满足高精度应用需求具有重要意义。针对由于卫星钟差数据呈现非线性和随机性,传统钟差预报模型在建模过程中存在一定局限性的问题,提出将卷积神经网络-双向长短期记忆网络-注意力机制(CNN-BiLSTM-attention)组合模型应用于卫星钟差预报:对原始卫星钟差数据进行一次差分处理;然后利用卷积神经网络(CNN)提取局部特征,双向长短期记忆网络(BiLSTM)捕捉时间序列特征,注意力机制通过为输入序列中的每个元素分配权重,使模型聚焦于关键特征。实验结果表明,组合模型在C26、C27、C28、C29、C38和C40卫星的预报精度均优于传统预报模型,且在多次独立的预报实验中,24 h预报的均方根误差(RMSE)均低于0.5 ns,展现出优异的预报精度和稳定性。 展开更多
关键词 卫星钟差 卷积神经网络(CNN) 双向长短时记忆网络(BiLSTM) 注意力机制 钟差预报
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基于CNN-BiGRU-Attention的短期电力负荷预测 被引量:17
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作者 任爽 杨凯 +3 位作者 商继财 祁继明 魏翔宇 蔡永根 《电气工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期344-350,共7页
针对目前电力负荷数据随机性强,影响因素复杂,传统单一预测模型精度低的问题,结合卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)、双向门控循环单元(Bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)以及注意力机制(Attention)在短期电... 针对目前电力负荷数据随机性强,影响因素复杂,传统单一预测模型精度低的问题,结合卷积神经网络(Convolutional neural network,CNN)、双向门控循环单元(Bi-directional gated recurrent unit,BiGRU)以及注意力机制(Attention)在短期电力负荷预测上的不同优点,提出一种基于CNN-BiGRU-Attention的混合预测模型。该方法首先通过CNN对历史负荷和气象数据进行初步特征提取,然后利用BiGRU进一步挖掘特征数据间时序关联,再引入注意力机制,对BiGRU输出状态给与不同权重,强化关键特征,最后完成负荷预测。试验结果表明,该模型的平均绝对百分比误差(Mean absolute percentage error,MAPE)、均方根误差(Root mean square error,RMSE)、判定系数(R-square,R~2)分别为0.167%、0.057%、0.993,三项指标明显优于其他模型,具有更高的预测精度和稳定性,验证了模型在短期负荷预测中的优势。 展开更多
关键词 卷积神经网络 双向门控循环单元 注意力机制 短期电力负荷预测 混合预测模型
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融合RoBERTa-GCN-Attention的隐喻识别与情感分类模型 被引量:3
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作者 杨春霞 韩煜 +1 位作者 桂强 陈启岗 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第3期576-583,共8页
在隐喻识别与隐喻情感分类任务的联合研究中,现有多任务学习模型存在对隐喻语料中的上下文语义信息和句法结构信息提取不够准确,并且缺乏对粗细两种粒度信息同时捕捉的问题.针对第1个问题,首先改进了传统的RoBERTa模型,在原有的自注意... 在隐喻识别与隐喻情感分类任务的联合研究中,现有多任务学习模型存在对隐喻语料中的上下文语义信息和句法结构信息提取不够准确,并且缺乏对粗细两种粒度信息同时捕捉的问题.针对第1个问题,首先改进了传统的RoBERTa模型,在原有的自注意力机制中引入上下文信息,以此提取上下文中重要的隐喻语义特征;其次在句法依存树上使用图卷积网络提取隐喻句中的句法结构信息.针对第2个问题,使用双层注意力机制,分别聚焦于单词和句子层面中对隐喻识别和情感分类有贡献的特征信息.在两类任务6个数据集上的对比实验结果表明,该模型相比基线模型性能均有提升. 展开更多
关键词 隐喻识别 情感分类 多任务学习 RoBERTa 图卷积网络 注意力机制
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基于CNN-LSTM-Attention的月生活需水预测研究 被引量:1
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作者 陈星 沈紫菡 +1 位作者 许钦 蔡晶 《三峡大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第5期1-6,共6页
需水预测是进行水资源配置的重要部分,对于水资源合理开发利用和社会可持续发展有重要指导意义.本文以陕西省为研究区,结合大数据分析法,提出一种基于CNN-LSTM-Attention的月生活需水预测模型.首先,通过卷积神经网络(convolutional neur... 需水预测是进行水资源配置的重要部分,对于水资源合理开发利用和社会可持续发展有重要指导意义.本文以陕西省为研究区,结合大数据分析法,提出一种基于CNN-LSTM-Attention的月生活需水预测模型.首先,通过卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)提取数据动态变化特征,然后利用长短期记忆(long short-term memory,LSTM)网络对提取的特征进行学习训练,最后使用注意力(attention)机制分配LSTM隐含层不同权重,预测月生活需水量并对比实际数据.结果表明,CNN-LSTM-Attention模型的相对平均误差值和决定系数(R2)分别为2.54%、0.95,满足预测精度需求,相比于LSTM模型预测精度更高.进一步证明了模型预测的合理性,可为陕西省水资源规划提供指导. 展开更多
关键词 月尺度 需水预测 卷积神经网络 长短期记忆网络 注意力机制 因子筛选
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基于SSA-CG-Attention模型的多因素采煤工作面涌水量预测 被引量:8
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作者 丁莹莹 尹尚先 +6 位作者 连会青 刘伟 李启兴 祁荣荣 卜昌森 夏向学 李书乾 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期111-119,共9页
矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作... 矿井工作面涌水量预测对确保矿山安全、优化资源配置、提高工作效率等都具有重要作用。为提高预测结果的准确性和稳定性,基于钻孔水位和微震能量数据与涌水量的强关联性,选择其作为多因素特征变量,提出SSA-CG-Attention多因素矿井工作面涌水量预测模型。该模型在门控循环单元(GatedRecurrentUnit,GRU)提取时序特征的基础上,与卷积神经网络(ConvolutionalNeuralNet-work,CNN)融合形成新的网络结构提取数据的有效非线性局部特征,并且加入注意力机制(Atten-tion),在预测过程中将注意力集中在输入元素上,提高模型的准确性。最后通过麻雀搜索算法(Spar-row Search Algorithm,SSA)优化模型参数,避免局部最优解的问题。将提出的模型分别与传统的BP神经网络、LSTM、GRU单因素涌水量预测模型以及MLP、SLP、SVR、LSTM、GRU、SSA-LSTM、SSA-GRU多因素涌水量预测模型的预测结果进行对比分析,结果表明:SSA算法以最少迭代次数快速寻优,避免了局部最优解的缺陷;SSA-CG-Attention多因素涌水量预测模型整体预测指标绝对误差(E_(MA))、均方根误差(E_(RMS))以及平均绝对百分比误差(E_(MAP))分别为5.24 m^(3)/h、7.25 m^(3)/h、6%,指标方差和为8.90。相较于其他预测模型预测精度更高,相较于单因素涌水量预测模型,多因素涌水量预测模型预测结果更加稳定。研究结果为矿井工作面涌水量预测提供了新的思路与方法,对矿井工作面涌水量预测及防控有着借鉴与指导作用,具有一定的理论价值和现实意义。 展开更多
关键词 涌水量预测 卷积神经网络 门控循环单元 注意力机制 多因素预测 微震能量
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基于AVMD-CNN-GRU-Attention的超短期风功率预测研究 被引量:9
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作者 任东方 马家庆 +1 位作者 何志琴 吴钦木 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期436-443,共8页
为提高超短期风功率的预测精度,提出一种改进的基于变分模态分解的卷积神经网络(AVMD-CNN)、门控循环单元(GRU)和注意力机制(Attention)的超短期风功率预测模型。首先利用改进的VMD将风功率序列分解为K个子模态;然后将各子模态利用样本... 为提高超短期风功率的预测精度,提出一种改进的基于变分模态分解的卷积神经网络(AVMD-CNN)、门控循环单元(GRU)和注意力机制(Attention)的超短期风功率预测模型。首先利用改进的VMD将风功率序列分解为K个子模态;然后将各子模态利用样本熵(SE)和中心频率进行分类,根据分类结果对各子模态分别给定归一化方式,并按SE值分别输入到GRU-Attention和CNN-GRU-Attention模型中进行训练和预测;最后将各子模态预测结果叠加得到最终结果,从而完成超短期风功率预测。以决定系数(R^(2))、平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)以及平均绝对百分比误差(MAPE)为精度评估指标,实际算例表明,所提出模型的R^(2)较文中其他方法平均提高12.06%,MAE、RMSE以及MAPE分别平均降低59.36%、62.49%和48.34%,具有较高的预测精度。 展开更多
关键词 风功率 预测 变分模态分解 卷积神经网络 注意力机制 样本熵
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基于多传感器信息融合和CNN-BIGRU-Attention模型的液压防水阀故障诊断方法 被引量:7
17
作者 肖遥 向家伟 +1 位作者 汤何胜 任燕 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第9期1517-1528,共12页
在建筑工程领域,尤其是在工程搅拌设备中,涉及到复杂液压工作介质,液压防水阀往往会出现不同程度的故障。此外,恶劣的工作环境和复杂的噪声背景使得对液压防水阀的故障进行诊断变得困难。为了解决这一难题,提出了一种基于多传感器信息... 在建筑工程领域,尤其是在工程搅拌设备中,涉及到复杂液压工作介质,液压防水阀往往会出现不同程度的故障。此外,恶劣的工作环境和复杂的噪声背景使得对液压防水阀的故障进行诊断变得困难。为了解决这一难题,提出了一种基于多传感器信息融合和卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制(CNN-BIGRU-Attention)模型的防水阀故障诊断方法。首先,考虑到单一传感器振动信号难以充分表达故障特征,该方法使用了3个传感器采集含噪声的振动信号,并进行了必要的预处理;其次,提取了信号的16个时域特征、5个频域特征以及3个时频域特征,并利用熵权法进行了特征融合,达到了增强特征的目的;然后,将融合的多维特征集输入到CNN-BIGRU-Attention模型中进行了特征识别;最后,利用实际的液压防水阀故障诊断实验,验证了该方法的有效性。研究结果表明:采用多传感器提取的特征更为全面,信息融合有助于捕捉更完整的隐藏数据特征,从而显著提高诊断的准确率;相较于其他特征识别方法,采用CNN-BIGRU-Attention模型的液压防水阀故障诊断准确率可分别提高6.7%、4.6%和14.2%,达到了96.86%,证明了该方法的有效性。该方法将先进的机器学习技术与实际工程应用相结合,为建筑工程问题提供了一种新颖、有效的解决方案。 展开更多
关键词 液压传动系统 液压防水阀 多传感器 滑动时间窗 TEAGER能量算子 熵权法 卷积神经网络-双向门控循环单元-自注意力机制模型
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基于CNN-Attention-LSTM的大坝变形预测模型 被引量:9
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作者 施彦彤 郑东健 +1 位作者 赵汉 周新新 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第9期121-132,共12页
【目的】预测大坝变形以规避风险是大坝变形监测的重点,一个可靠的预测模型可以洞察大坝未来变形趋势。为了更好地预测大坝的变形,提高预测精度和计算效率,【方法】提出了一种基于卷积神经网络(CNN)、注意力机制(Attention)和长短时记... 【目的】预测大坝变形以规避风险是大坝变形监测的重点,一个可靠的预测模型可以洞察大坝未来变形趋势。为了更好地预测大坝的变形,提高预测精度和计算效率,【方法】提出了一种基于卷积神经网络(CNN)、注意力机制(Attention)和长短时记忆网络(LSTM)的大坝监测模型。CNN从监测数据中提取特征,LSTM更好地从时间序列数据中学习,并在此CNN-LSTM模型的基础上,耦合深度学习算法Attention机制,突出特征对输入效果的影响,在不影响模型精度的前提下提高计算速度,进一步提高模型预测精度与稳定性。同时,结合工程实例进行了应用分析。【结果】结果显示,所建模型能够精确预测大坝变形,在各点位测试集上平均R2、MAE、RMSE、MSE和MAPE分别为0.989 mm、0.337 mm、0.469 mm、0.252 mm和13.918%。【结论】结果表明:所建模型具有较好的变形预测能力和适用性,相较于CNN、LSTM、CNN-LSTM、Attention-LSTM模型,该模型具有较好的MAE、RMSE、MSE、MAPE和R2等指标,并提高了计算效率,更适合大坝变形的预测。 展开更多
关键词 变形预测 卷积神经网络 长短时记忆网络 注意力机制 影响因素
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基于CNN-LSTM-Attention网络的河南省冬小麦产量预测 被引量:3
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作者 姜宇 马廷淮 《麦类作物学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期1352-1359,共8页
为探讨利用时空建模的深度学习方法提高大区域冬小麦产量预测精度的可行性,从县级冬小麦产量预测角度出发,使用卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)从气候和土壤数据中提取与作物产量密切相关的特征数据,利用注意力机制(at... 为探讨利用时空建模的深度学习方法提高大区域冬小麦产量预测精度的可行性,从县级冬小麦产量预测角度出发,使用卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)从气候和土壤数据中提取与作物产量密切相关的特征数据,利用注意力机制(attention mechanism)捕捉特征数据之间的相互依赖性,最后将重新加权的特征与长短期记忆网络(long short-term memory network,LSTM)从年产量中捕获到的时间依赖性结合来预测县级冬小麦产量。结果表明,注意力机制模块能够有效地考虑到从CNN中提取的特征之间的相对重要性;模型RMSE为686.82 kg·hm^(-2),相较于支持向量机(SVR)、深度全连接(DFNN)和随机森林(RF)模型分别降低了43%、30%和67%,且R^(2)在0.755以上,MAPE低于14.11%,预测精度均优于传统方法。这说明将注意力机制、CNN和LSTM结合建立的预测模型具有良好的泛化能力和空间平稳性,可用于大区域冬小麦产量预测。 展开更多
关键词 冬小麦 注意力机制 卷积神经网络 长短期记忆网络 产量预测
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基于DCNN网络及Self-Attention-BiGRU机制的轴承剩余寿命预测 被引量:4
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作者 刘森 刘美 +2 位作者 贺银超 韩惠子 孟亚男 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第5期786-796,共11页
深度神经网络在剩余寿命预测(RUL)领域得到了广泛的应用。传统的滚动轴承寿命预测模型存在预测精确度较低、鲁棒性较弱的问题。为了进一步提升预测模型的精确度以及鲁棒性,提出了一种融合深度卷积神经网络(DCNN)、双向门控循环单元(BiG... 深度神经网络在剩余寿命预测(RUL)领域得到了广泛的应用。传统的滚动轴承寿命预测模型存在预测精确度较低、鲁棒性较弱的问题。为了进一步提升预测模型的精确度以及鲁棒性,提出了一种融合深度卷积神经网络(DCNN)、双向门控循环单元(BiGRU)以及自注意力机制(Self-Attention)三种模块的滚动轴承剩余使用寿命预测模型。首先,利用DCNN网络对原始振动信号的时域特征、频域特征进行了提取;然后,使用不确定量化的方法对提取到的特征进行了评价和筛选,利用筛选过后的特征构建了新的替代特征集;最后,利用Self-Attention-BiGRU网络对轴承的剩余使用寿命进行了预测,并在IEEE PHM2012数据集上进行了验证。实验结果表明:相较于BiGRU、GRU和BiLSTM三种模型的预测结果,基于DCNN及Self-Attention-BiGRU方法的预测结果最优,两项误差值:平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)最低,其中工况一的一号轴承RUL预测的MAE值相较于BiGRU、GRU以及BiLSTM网络分别下降了7.0%、7.4%和6.5%,RMSE值相较于其他三种模型分别下降了7.6%、8.4%和6.9%,预测的Score值最高,分值为0.985。通过不同数据集的划分,证明了该方法在轴承RUL预测时的强鲁棒性。实验结果验证了基于DCNN网络及Self-Attention-BiGRU模型在轴承剩余使用寿命预测中的有效性。 展开更多
关键词 滚动轴承 剩余使用寿命 双向门控循环单元 不确定量化 自注意力机制 深度卷积神经网络 预测与健康管理
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