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基于先验知识的高铁沿线风速时空概率性预测

基于先验知识的高铁沿线风速时空概率性预测

作者：钟仁东中南大学

学位级别：硕士

高铁运行速度快,对外部风环境敏感,致使环境风速成为了铁路运营中影响行车安全的重要因素之一。及时准确的风速预测可协助铁路运营部门在大风到来之前采取应对措施,对于保障高速铁路列车行车安全以及铁路部门运营调度具有重要意义。本... 详细信息

高铁运行速度快,对外部风环境敏感,致使环境风速成为了铁路运营中影响行车安全的重要因素之一。及时准确的风速预测可协助铁路运营部门在大风到来之前采取应对措施,对于保障高速铁路列车行车安全以及铁路部门运营调度具有重要意义。本文基于已知的先验知识构建风速时空序列预测模型,实现更高精度的确定性预测,并以提出了不同条件的概率性预测模型,主要研究内容及创新成果如下:(1)通过Conv LSTM实现风速时空序列预测模型,同一时刻不同位置的风速按照位置组合成二维矩阵,将其作为模型输入从而输出未来时刻各个位置的预测风速。对比分析了该模型与LSTM在20组风速样本中的预测结果,结果表明:在评价模型预测精度的MAE、MSE、RMSE和MAPE中,基于Conv LSTM的风速时空序列预测模型相比LSTM模型分别提升28.4%、45%、30.6%和27.3%。(2)提出了基于空间风速相关性作为先验知识风速时空序列预测模型,该模型将不同位置点的风速序列成比例作为先验知识,筛选出与关注的中心点成比例的风速序列,并分别采用LSTM构建风速时间序列预测模型进行风速预测,然后将各个预测结果加权组合作为中心点的预测风速。对比分析所提出的模型与基于Conv LSTM的风速时空序列预测模型在20组风速样本中的预测结果,在评价模型预测精度的MAE、MSE、RMSE和MAPE中,本文提出的基于先验知识的风速时空概率性预测模型分别提升29.7%、38.0%、21.4%和28.1%。(3)由基于先验知识的风速时空序列预测模型的确定性预测结果,采用高斯混合模型对分别构建风速大小、风向和风速波动条件概率性预测模型,并与采用核密度估计和高斯混合模型建立的非条件概率性预测模型进行对比,风向和风速波动的条件概率性预测模型相比GMM的非条件概率性预测在评价指标C中分别提升了12.11%和24.64%,而风速大小的条件概率性预测模型缺不如非条件概率性预测模型。因此。在选对合适条件下的条件概率性预测模型的预测精度要优于非条件概率性预测。(4)采用多元回归分析计算了不同条件概率性预测模型的预测精度指标C对各个条件值影响因素的回归系数,各条件值的差分绝对平均值占了回归系数之和的98%以上。因此,条件值的分绝对均值对条件概率性预测模型的预测精度有绝对影响。(5)同时对比分析了条件值的差分绝对均值与C在不同分位数的趋势,两者呈现正相关性,而由于C与概率性预测模型呈负相关性。因此,条件概率性预测模型的预测精度与条件值的差分绝对均值呈负相关性。综上,在风速时空序列预测模型中,通过考虑空间相关性的先验知识提升了模型的预测精度。同时结合高精度的确定性预测结果,采用密度估计方法构建条件概率性预测,综合描述预测误差,可输出更具可信度的预测结果。在强风天气下运营人员做出具体决策前,本文提出的基于先验知识的风速时空序列预测模型和条件概率性预测模型的结果均可提供依据。图39幅,表16个,参考文献70篇

关键词：风速短时预测确定性预测先验知识概率性预测机器学习

基于LSTM-GMM模型的大风多级预警方法

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中国铁道科学 2023年第3期44卷 221-228页

作者：敬海泉钟仁东何旭辉王皓中南大学土木工程学院湖南长沙410075 中南大学高速铁路建造技术国家工程重点实验室湖南长沙410075 中交建冀交高速公路投资发展有限公司河北石家庄050000

为保障大风场景下的高铁运行安全,针对风的强随机特性提出一种基于长短期记忆网络和高斯混合模型的多级预警(LSTM-GMM-MELW)方法。首先,通过长短期记忆网络和高斯混合模型(LSTM-GMM)建立风速误差值与风速预测值的联合概率密度,以此确定... 详细信息

为保障大风场景下的高铁运行安全,针对风的强随机特性提出一种基于长短期记忆网络和高斯混合模型的多级预警(LSTM-GMM-MELW)方法。首先,通过长短期记忆网络和高斯混合模型(LSTM-GMM)建立风速误差值与风速预测值的联合概率密度,以此确定风速预测值的概率密度;然后,通过多级预警方法计算风速预测值落在高铁限速风速区间的概率值并结合实际情况设置不同阈值,当得到超出阈值的概率时输出阈值对应的预警等级;最后,采用预测区间的覆盖概率、平均宽度和覆盖宽度评价LSTM-GMM方法的概率性预测结果,而采用预警准确率评价多级预警方法的预警效果。依托平潭海峡公铁两用大桥29个风速样本进行实例分析,结果表明:95%置信度下的预测区间的覆盖概率为96%,平均宽度为1.51;第1、第2级别的预警准确率分别高于85%和93%,预警准确率达到100%的风速样本达14个,总体预警准确率高。该方法能有效避免风速在限速分界线附近波动时的误报。

关键词：高铁安全大风预警风速预测概率性预测长短期记忆网络高斯混合模型多级预警

基于RBF神经网络的分数阶虚拟同步机控制策略

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电力系统及其自动化学报 2024年

作者：张赟宁郭钟仁张磊湖北省微电网工程技术研究中心(三峡大学) 三峡大学电气与新能源学院

虚拟同步机(VSG)控制策略在逆变器并网运行中为其提供了惯量与阻尼，增加了系统的频率和电压的支撑能力。然而，引入的虚拟惯性可能导致逆变器并网有功在扰动情况下出现动态振荡和功率超调，并且虚拟惯性与阻尼会使系统的响应速度变慢... 详细信息

虚拟同步机(VSG)控制策略在逆变器并网运行中为其提供了惯量与阻尼，增加了系统的频率和电压的支撑能力。然而，引入的虚拟惯性可能导致逆变器并网有功在扰动情况下出现动态振荡和功率超调，并且虚拟惯性与阻尼会使系统的响应速度变慢。针对这一问题，本文首先建立分数阶VSG数学模型，引入可调参数增加系统的自由度。然后，设计径向基函数(RBF)神经网络对VSG的转动惯量和阻尼系数进行在线自适应调节，将调节后的转动惯量、阻尼系数和可调参数应用于分数阶VSG控制器。最后，通过MATLAB/Simulink仿真比较传统策略与文章提出的控制策略的动态响应，仿真结果表明，所提出的控制策略能够显著抑制系统在发生扰动时输出有功功率和输出频率的振荡和超调，且具有良好的动态响应，验证了所提控制策略的有效性。

关键词：虚拟同步发电机分数阶微积分径向基函数神经网络自适应调节

积极应对人口老龄化战略下养老服务的均衡发展

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社会保障评论 2024年第4期8卷 102-120页

作者：钟仁耀华东师范大学公共管理学院

党的二十大将实现养老服务均衡发展摆在了突出位置。在以均衡治理原则助推高质量发展的格局下,老龄化国家战略再次升级了养老服务在格局、空间、模式、性质、内容五个方面的均衡关系。然而,由于多重原因,目前我国养老服务均衡发展中存... 详细信息

党的二十大将实现养老服务均衡发展摆在了突出位置。在以均衡治理原则助推高质量发展的格局下,老龄化国家战略再次升级了养老服务在格局、空间、模式、性质、内容五个方面的均衡关系。然而,由于多重原因,目前我国养老服务均衡发展中存在保障对象收入差异的起点非均衡、准入条件欠缺灵活的过程非均衡、运作机制维持困境的结构非均衡问题。在积极应对人口老龄化战略背景下,亟需实现养老服务的结构优化、功能提升、内容提质,并需重点关注:一是基本养老服务均衡化的基础环境已初步形成;二是科学把握城乡区域人口老龄化分布格局趋势;三是改变现有基本养老服务制度建设的基本理念;四是区域一体化是基本养老服务均衡化的重要步伐;五是坚持基本养老服务制度全国统筹的基本思路;六是建立新型的基本养老服务事权格局。

关键词：老龄战略养老服务均衡发展城乡统筹与区域协调

智慧康养服务模式下认知症老人服务质量提升的路径探析

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华东师范大学学报（哲学社会科学版） 2024年第3期56卷 164-174,180页

作者：钟仁耀马微波华东师范大学公共管理学院上海200062

在不断加快的老龄化进程中,认知症老年人数量与日俱增,如何为他们提供高质量、专业化的照护服务成为一项重要的社会议题。智慧康养服务模式作为一种革新的养老服务模式,在改善老年人的照护效果和生活质量方面展现出巨大的潜力,在认知症... 详细信息

在不断加快的老龄化进程中,认知症老年人数量与日俱增,如何为他们提供高质量、专业化的照护服务成为一项重要的社会议题。智慧康养服务模式作为一种革新的养老服务模式,在改善老年人的照护效果和生活质量方面展现出巨大的潜力,在认知症的预防和早期筛查、认知症的临床诊疗与康复、认知症老年人的居家照护等方面,也提供了新的发展方向。然而,从智慧康养服务供应端看,目前仍存在智慧化程度不突出、服务效益滞后及消费市场活力不够、深层次需求挖掘不足及人文关怀特征欠缺、隐私权可能受损及数据安全性难以保障等发展瓶颈;从需求端看,则存在疾病特征阻碍服务接受度、经济负担限制服务消费积极性、技术焦虑制约服务普及等问题的困扰。有鉴于此,在加强科技与企业创新的广度和深度、深化多方主体间的共享与合作、建立产业标准与服务规范、健全监管与反馈机制的同时,有关各方应增加技术的安全性以保障认知症老年人的权益和安全,增加智慧照护产品的友好性和亲和性,培养认知症老年人及家属的数字素养,发挥医疗和护理人员的专业作用,释放认知症群体消费潜力并激发智慧康养市场活力,从而加快我国认知症老年人照护的智慧化进程。

关键词：认知症智慧康养智慧养老老年人照护服务质量信息技术

磁共振影像学改变评估肝癌立体定向放疗精度的研究进展

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实用医学杂志 2024年

作者：叶惠玲钟仁明四川大学华西临床医学院/华西医院放射物理技术中心四川大学华西医院医学装备创新研究中心

在原发性肝癌和转移性肝癌治疗中，可以采用立体定向放射治疗技术（SBRT）给予肿瘤高剂量以达到消融治疗的效果。由于SBRT单次高剂量的特点，使其对放疗精度有更高的要求。尤其是肝癌受摆位误差与呼吸运动的影响，因此需要同时使用呼吸... 详细信息

在原发性肝癌和转移性肝癌治疗中，可以采用立体定向放射治疗技术（SBRT）给予肿瘤高剂量以达到消融治疗的效果。由于SBRT单次高剂量的特点，使其对放疗精度有更高的要求。尤其是肝癌受摆位误差与呼吸运动的影响，因此需要同时使用呼吸运动管理和影像引导。然而，现有的放疗精度验证大多在模体上进行，很难在患者治疗实施过程中进行在体验证。有研究表明，肝脏在接受一定放射治疗剂量后会在磁共振影像中呈现相应的形态学改变，可以反映放射治疗的精度。本文将就肝癌体部立体定向放射治疗后磁共振影像改变的发生原理、表现形式和出现时间、精度评价方式、临床困境及未来发展方向进行讨论分析。

关键词：磁共振影像体部立体定向放射治疗肝癌呼吸运动管理

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剩余风险与商业医疗保险中的选择效应研究

保险研究 2024年第4期 62-75页

作者：杨攀续钟仁耀华东师范大学公共管理学院

实现多层次医疗保障的有序衔接需要分析各项目间的互补关系。本文构建剩余风险指标,基于2018年中国健康与养老追踪调查数据,描述剩余风险对商业医疗保险中的选择效应的影响,实证分析选择效应的类型并解释其形成机制。剩余风险衡量个体... 详细信息

实现多层次医疗保障的有序衔接需要分析各项目间的互补关系。本文构建剩余风险指标,基于2018年中国健康与养老追踪调查数据,描述剩余风险对商业医疗保险中的选择效应的影响,实证分析选择效应的类型并解释其形成机制。剩余风险衡量个体选择性参保时面临的健康风险,即剔除多层次医疗保障可能降低的风险后剩余的健康风险。研究发现,商业医疗保险市场中的主要选择效应为正向选择,剩余风险较高者参保概率仅为较低者的60%,即多层次医疗保障水平较低且健康风险较高的个体反而参保概率较低。考虑多层次医疗保障与商业医疗保险的互补关系将使模型对参保行为的解释效力提升18%。通过控制遗漏变量、改变估计方法、替换剩余风险衡量指标和使用工具变量的方式确认了实证结果的稳健性。正向选择在年龄和家庭保障能力方面存在异质性,年龄较低、家庭储蓄水平和家庭经济水平较高的个体正向选择参保的概率较高。机制分析发现,风险厌恶可以解释正向选择现象,即风险厌恶程度较高者积极降低自身剩余风险且主动参加商业医疗保险使得市场中呈现“保险-剩余风险”的负相关关系。

关键词：商业医疗保险正向选择逆向选择风险厌恶

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基于攻击者视角的综合能源系统网络攻击策略

电网技术 2024年

作者：张赟宁涂迅张磊郭钟仁肖嵩航三峡大学电气与新能源学院三峡大学湖北省微电网工程技术研究中心

随着大量分布式能源的并网，能源互联网面临严重的网络攻击威胁，攻击者可利用通信层的漏洞，集成庞大的分布式僵尸网络。现有的网络攻击手段难以适配具有随机空间分布特性的僵尸网络，并且多侧重攻击的破坏性而忽视了对攻击隐蔽性的研... 详细信息

随着大量分布式能源的并网，能源互联网面临严重的网络攻击威胁，攻击者可利用通信层的漏洞，集成庞大的分布式僵尸网络。现有的网络攻击手段难以适配具有随机空间分布特性的僵尸网络，并且多侧重攻击的破坏性而忽视了对攻击隐蔽性的研究。本文提出了从分布式僵尸网络实现对综合能源系统经济效益破坏的新型攻击方法。首先，建立基于僵尸节点的重要对象拒绝服务(denial of service， DoS)攻击模型，通过信息收集判断邻域中重要程度最高的节点，并推导在有限攻击资源下影响DoS攻击效果的显式因素。其次，提出僵尸节点间的共谋虚假数据注入(false data injection， FDI)攻击策略，并分析不同的FDI攻击实现形式，旨在寻找对能源系统经济性最具破坏性的攻击模式。考虑典型的恶意节点检测机制，制定了僵尸节点自调节过程，使得攻击的实现对防御措施具有鲁棒性。最后，通过IEEE39-32节点的热电耦合系统拓扑仿真验证了所提攻击策略的有效性。

关键词：综合能源系统经济效益分布式僵尸网络网络攻击

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数形结合解向量题

数理化解题研究 2024年第28期 49-51页

作者：钟仁青福建省建瓯第一中学福建南平353100

向量试题往往蕴含着几何背景,如果能挖掘向量试题的几何背景,然后构造图形,利用数形结合来解题,可简化运算,提高解题效率.文章主要挖掘向量试题的三角形背景和圆背景,然后利用三角形的性质或圆的性质来解题.

关键词：平面向量三角形圆数形结合