一种基于Bi-GRU的PM2.5数据处理与预测方法与流程

文档序号:20920959发布日期:2020-05-29 14:08阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于bi-gru的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,构建pm2.5数据的预测模型;

步骤2,利用训练集数据,对所述pm2.5数据的预测模型进行训练;

步骤3,将测试集数据输入训练完毕的pm2.5数据的预测模型中,计算获得pm2.5的预测值;

所述预测模型包括bi-gru层、第一全连接层、第二全连接层和第三全连接层,各层之间依次顺序连接,前一层的输出为后一层的输入,所述bi-gru层由一个正向gru模型和一个反向gru模型并联形成一个双向结构,所述bi-gru层输出两个合并的gru信号,所述的第一全连接层的输出层为100,所述的第二全连接层的输出层为10,所述的第三全连接层的输出层为1;

所述训练集数据包括影响因素数据和已知的pm2.5观测数据;

所述的测试集数据为待预测的pm2.5数据的影响因数数据。

2.根据权利要求1所述的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,所述影响因素数据包括predictionhours前历史pm2.5数据、光照强度、露点温度、空气湿度、气压、温度、风速、每小时降雨量、8小时历史总降雨量、时间、季节、风向共20栏数据;所述时间分为白天和黑夜2栏;所述的季节分为春季、夏季、秋季、冬季4栏,风向分为东风、南风、西风、北风、无风5栏;其中,predictionhours是一个预设参数,代表预测未来predictionhours小时的pm2.5浓度。

3.根据权利要求2所述的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,对所述训练集数据根据不同时间或季节进行分类,使用不同类别的训练集分别训练不同类型下的pm2.5数据的预测模型;预测模型训练完成以后,针对当前测试集数据,利用测试集数据对应类型的预测模型,计算获得pm2.5的预测值。

4.根据权利要求1所述的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,所述的bi-gru层中正向gru模型的中间输出反向gru模型的中间输出对正向gru模型和反向gru模型的中间输出的聚合操作,得到输出表示将正向gru模型的输出与反向gru模型输出进行合并连接,作为所述的bi-gru层的输出;其中z1t、为正向gru模型的中间值,z2t、为反向gru模型的中间值。

5.根据权利要求4所述的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,步骤1中所述预测模型的输出值为所述输出值为未来predictionhours后的pm2.5浓度,w12o和b12o为模型参数,通过训练可得。

6.根据权利要求1所述的pm2.5数据处理与预测方法,其特征在于,所述预测模型中的损失函数采用标准归一化mse,激活函数采用relu函数,步骤2的训练过程中,通过adam函数进行学习,得到参数神经网络参数模型。


技术总结
本发明公开了一种基于Bi‑GRU的PM2.5数据处理与预测方法,包括以下步骤:构建PM2.5数据的预测模型;利用训练集数据,对所述PM2.5数据的预测模型进行训练;将测试集数据输入训练完毕的PM2.5数据的预测模型中,计算获得PM2.5的预测值;所述预测模型包括Bi‑GRU层、第一全连接层、第二全连接层和第三全连接层,各层之间依次顺序连接,前一层的输出为后一层的输入。本发明中Bi‑GRU是一种改进的GRU模型,通过连接两个GRU模型形成的一个双向结构,在GRU的基础上能够更加充分的获取序列数据的上下文信息,用于对PM2.5数据的处理和预测有较好的效果。

技术研发人员:马武彬;鲁赢;吴继冰;邓苏;黄宏斌;吴亚辉;刘丽华;李璇
受保护的技术使用者:中国人民解放军国防科技大学
技术研发日:2020.01.09
技术公布日:2020.05.29
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