一种基于SHAP解释的混凝投药量优化方法和装置
技术特征:
1.一种基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,对不同监测点的水质指标数据进行预处理,包括:水质指标数据的异常值剔除和缺失值补充处理、水质指标数据的平滑处理、以及不同水质指标数据的标准化处理。
3.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,构建所有监测点的图结构序列,包括:
4.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,所述时空水质特征提取模块包括由多个时空卷积块组成的st-gcn,每个时空卷积块用于提取时空水质特征,具体包括提取检测点空间特征的空间卷积层和基于监测点空间特征提取时间点特征的门序列卷积层,同时在每个时空卷积块的空间卷积层中引入空间注意力机制来关注监测点空间特征,在每个门序列卷积层中引入时间注意力机制来关注时间点特征。
5.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,逻辑回归预测模块采用xgboost模型,利用xgboost模型基于提取的时空水质特征进行逻辑回归预测混凝投药量。
6.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,投药量目标函数表示为:,其中,表示时刻t的混凝投药量;
7.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,采用pareto前沿法对两目标优化问题求解,得到达到给定净化程度的最小混凝投药量。
8.根据权利要求1所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法,其特征在于,在构建损失函数时,还引入基于混凝投药量预测模型参数的正则项来约束模型的复杂性。
9.一种基于shap解释的混凝投药量优化装置,其特征在于,包括:
10.一种计算设备,包括存储器和一个或多个处理器,所述存储器中存储有可执行代码,其特征在于,所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时,用于实现权利要求1-8中任一项所述的基于shap解释的混凝投药量优化方法。
技术总结
本发明公开了一种基于SHAP解释的混凝投药量优化方法和装置,包括:获取水厂中不同监测点的水质指标数据并进行预处理后构建所有监测点的图结构序列;构建提取时空特征和引入SHAP的混凝投药量预测模型;基于水质指标数据构建投药量目标函数以及净化效果目标函数,对两目标优化问题求解得到达到给定净化程度的最小混凝投药量,以模型预测的混凝投药量与求解的最小混凝投药量之差来构建损失函数来进行模型参数优化;利用参数优化的模型进行实时投药量预测,并通过SHAP解释时空水质特征中对预测药量做出贡献的监测点,该监测点用于指导实际混凝投药量投放,这样能解决投药量预测精度低、模型可解释性差以及缺乏多目标优化的局限性。
技术研发人员:林炯,柳景青
受保护的技术使用者:浙江大学
技术研发日:
技术公布日:2024/11/26
技术研发人员:林炯,柳景青
技术所有人:浙江大学
备 注:该技术已申请专利,仅供学习研究,如用于商业用途,请联系技术所有人。
声 明 :此信息收集于网络,如果你是此专利的发明人不想本网站收录此信息请联系我们,我们会在第一时间删除