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基于多模型集成的结构健康状态趋势预测

北京理工大学学报 2023年第6期43卷 602-608页

作者：刘义艳居琳李瑞轩田甜长安大学电子与控制工程学院陕西西安710064 陕西航空电气有限责任公司陕西西安710065

由于单一的预测模型不能充分地反映出结构振动数据的复杂规律和信息,为了提高结构健康状态趋势预测的精度,充分利用每个模型的优点,提出了基于深度置信网络(depth-confidence network,DBN)、长短时记忆神经网络(long-short-term memory ... 详细信息

由于单一的预测模型不能充分地反映出结构振动数据的复杂规律和信息,为了提高结构健康状态趋势预测的精度,充分利用每个模型的优点,提出了基于深度置信网络(depth-confidence network,DBN)、长短时记忆神经网络(long-short-term memory neural network,LSTM)、小波神经网络(wavelet neural network,WNN)的多模型集成预测方法.首先,将工程结构振动信号经变分模态分解(variation mode decomposition,VMD)分和Hilbert变换得到瞬时频率;然后,将瞬时频率作为多模型集成的输入,通过加权平均法和投票法融合的方式对权值系数进行分配,分析不同的权值对预测精度的影响.实验结果表明,当权值ω=0.8时多模型集成方法的预测结果更接近实际值,相比于传统的算术平均模型和其他三种单一的预测模型,多模型集成方法结合了所有的预测模型所具有的全部优点,预测性能最优,预测精度最高.

关键词：变分模态分解瞬时频率多模型集成健康状态趋势预测

长三角城市群科技创新、经济增长与生态环境的时空耦合及趋势预测

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长江流域资源与环境 2023年第4期32卷 706-720页

作者：徐小鹰田焮焮中南民族大学经济学院湖北武汉430074

在梳理耦合跃迁机理的基础上,构建了科技创新、经济增长与生态环境三系统的评价指标体系,凭借熵值法、耦合协调度模型、空间重心模型与GM(1,1)灰色预测模型,科学测算与分析了2006~2019年长三角城市群科技创新、经济增长与生态环境三系... 详细信息

在梳理耦合跃迁机理的基础上,构建了科技创新、经济增长与生态环境三系统的评价指标体系,凭借熵值法、耦合协调度模型、空间重心模型与GM(1,1)灰色预测模型,科学测算与分析了2006~2019年长三角城市群科技创新、经济增长与生态环境三系统之间的时空耦合特征及其未来演变趋势。研究表明:(1)科技创新、经济增长和与生态环境各系统综合水平发展情况总体向好;(2)三系统耦合协调水平呈平稳上升态势,整体实现了由失调衰退状态向协调发展状态的转变,但在空间分布上存在不平衡,呈“中心-边缘”与“Z字型”分布特征;(3)长三角城市群高科技创新水平、高经济发展水平与高生态环境水平城市的空间错位分布特征显著,其中科技创新与经济增长的空间匹配程度最优,但在经历前期快速融合后,现面临难以继续深化的难题;(4)预测期内长三角城市群整体三系统耦合协调水平持续改善,但个别西部城市仍无法跳出失调衰退的发展状态。最后,为推动长三角城市群实现更高质量的一体化发展,本文提出相应的协调发展建议。

关键词：长三角城市群时空耦合趋势预测

中国城市数字技术创新水平的时空演变特征及趋势预测

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地理研究 2024年第3期43卷 640-657页

作者：李影华南师范大学经济与管理学院广州510006

数字技术是数字中国建设的技术支撑,深入探究城市数字技术创新水平的时空演变特征和发展趋势,有助于优化数字中国空间布局。采用Moran′s I指数、标准差椭圆、Dagum基尼系数等方法刻画中国城市数字技术创新水平的时空演变特征,并借助Mar... 详细信息

数字技术是数字中国建设的技术支撑,深入探究城市数字技术创新水平的时空演变特征和发展趋势,有助于优化数字中国空间布局。采用Moran′s I指数、标准差椭圆、Dagum基尼系数等方法刻画中国城市数字技术创新水平的时空演变特征,并借助Markov链模型对其发展趋势进行预测。结果发现:(1) 2006—2021年全国及各地区城市数字技术创新水平均呈上升趋势,整体表现出“东强西弱,南强北弱”的发展特点,北京、深圳和上海是中国数字技术创新发展的“引领者”。(2)中国城市数字技术创新水平存在空间正向溢出效应和低水平同质化集聚倾向,分布重心总体向西南方向迁移,分布形态呈“北偏东—南偏西”走向的空间格局,在东中部地区具有“集聚—扩散—集聚”的分布特征。此外,中国城市数字技术创新水平空间差异总体呈缩小趋势,地区间差异与地区内差异分别是东西方向与南北方向总体差异的主要来源。(3)短期内中国城市数字技术创新能够实现向上转移,但很难实现跨越式发展。然而,在整个研究时期,70.498%的城市能够实现正向跳跃式转移。经济发展、信息通信技术、财政科技投入、金融深化、城市规模和人力资本影响城市数字技术创新水平的动态转移,且随着城市数字技术创新水平的提高,各影响因素的促进作用逐渐增大。研究结论为制定城市数字技术创新协同发展政策、建设数字中国提供理论支撑和科学参考。

关键词：数字技术创新时空演变趋势预测中国城市

无限隐Markov模型在缺失数据轴承退化趋势预测中的应用

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振动工程学报 2023年第2期36卷 574-581页

作者：李志农李舒扬柳宝陶俊勇南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室江西南昌330063 国防科学技术大学装备综合保障技术重点实验室湖南长沙410073

相比较于在完整数据下设备性能退化预测,缺失数据下的预测是更加困难的,也是更有意义的。然而,现有的轴承性能退化预测方法都未考虑缺失数据下的预测,基于此,提出了一种基于无限隐马尔可夫模型的缺失数据下轴承退化预测方法。在提出的... 详细信息

相比较于在完整数据下设备性能退化预测,缺失数据下的预测是更加困难的,也是更有意义的。然而,现有的轴承性能退化预测方法都未考虑缺失数据下的预测,基于此,提出了一种基于无限隐马尔可夫模型的缺失数据下轴承退化预测方法。在提出的方法中,通过建立无限隐马尔可夫预测模型,预测了滚动轴承样本数据在振荡阶段所缺失的数据点,形成新的完整数据。同时,再使用建立的预测模型对新的完整数据进行单步预测。实验结果表明,与真实值对比,得到的预测数据具有较小的平均误差值;对比真实值、完整数据下的预测值和新的完整数据下的预测值,验证了提出方法的有效性,能够反映滚动轴承退化的变化趋势。提出的方法可为数据缺失下滚动轴承的退化趋势预测提供一种思路,具有重要的理论价值和工程应用价值。

关键词：故障诊断滚动轴承无限隐马尔可夫模型(iHMM) 性能退化趋势预测缺失数据

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数据驱动的旋转设备性能退化趋势预测方法

计算机集成制造系统 2022年第3期28卷 724-734页

作者：王庆锋刘家赫刘晓金许述剑北京化工大学高端机械设备健康监控及自愈化北京市重点实验室北京100029 中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院山东青岛266000

为解决在役状态监测系统采用常规固定阈值报警方法难以追踪旋转机械性能退化发生和发展的问题,应用振动监测原始数据和实时监测原始数据构建了数据驱动的旋转设备性能退化趋势预测模型,提出一种基于谱距离指标运行可靠性曲线l_(1)趋势... 详细信息

为解决在役状态监测系统采用常规固定阈值报警方法难以追踪旋转机械性能退化发生和发展的问题,应用振动监测原始数据和实时监测原始数据构建了数据驱动的旋转设备性能退化趋势预测模型,提出一种基于谱距离指标运行可靠性曲线l_(1)趋势滤波的旋转设备性能退化趋势预测方法。应用美国辛辛那提智能维修信息系统(IMS)中心轴承实验数据和中国某石化公司离心压缩机转子不平衡故障案例数据验证了所构建的旋转设备性能退化预测模型。结果表明,数据驱动的旋转设备性能退化预测模型只需要运行正常状态振动原始数据,无需依赖外部专家先验知识,能够准确预测和追踪旋转设备性能退化趋势的发生和发展。

关键词：数据驱动性能退化趋势预测 l_(1)趋势滤波预测性维修

湖北省青少年艾滋病时空分布、影响因素及趋势预测

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中国公共卫生 2023年第5期39卷 568-576页

作者：张涛闫晋博汤恒龚胜生华中师范大学地理过程分析与模拟湖北省重点实验室湖北武汉430079 华中师范大学可持续发展研究中心湖北省疾病预防控制中心

目的分析湖北省青少年艾滋病疫情的时空分布规律和影响因素,并预测其发展趋势,为湖北省青少年艾滋病疫情防控提供科学参考。方法基于湖北省疾控中心2009—2019年的湖北省青少年艾滋病疫情数据,采用空间自相关、地理加权回归、地理探测器... 详细信息

目的分析湖北省青少年艾滋病疫情的时空分布规律和影响因素,并预测其发展趋势,为湖北省青少年艾滋病疫情防控提供科学参考。方法基于湖北省疾控中心2009—2019年的湖北省青少年艾滋病疫情数据,采用空间自相关、地理加权回归、地理探测器、ARIMA模型等方法进行分析。结果湖北省青少年艾滋病疫情持续加重,发病率呈现快速增长趋势,年平均增长率为16.2%。湖北省中东部,尤其是以洪山区为中心的武汉市及其周边县区是青少年艾滋病疫情最严重的地区,疫情在全省逐渐蔓延。武汉市及其周边地区是稳定的疫情高值集聚区。疫情重心的分布迁移特征反映了疫情“向东向南”的发展规律。自然人文环境综合影响青少年艾滋病疫情发展,影响因素的作用存在强度和空间差异。路网密度、人口密度、学校数、医疗卫生机构数、城镇化率、海拔、人均GDP的影响强度依次降低。人口密度和路网密度均具有正向影响且存在空间差异。影响因素之间的交互作用对疫情的扩散具有重要的推动作用,任意两个影响因素之间交互作用时其影响力均呈现双因子增强或非线性增强。预测2020—2023年湖北省青少年艾滋病疫情将进一步加重,武汉市将持续是全省疫情中心,荆州、孝感、黄冈、襄阳、宜昌、恩施等地疫情加重。结论湖北省青少年艾滋病疫情呈蔓延趋势,应加强宣教和干预。

关键词：湖北省青少年艾滋病时空分布影响因素趋势预测

跨领域跨时间的技术需求热点分布及其趋势预测

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情报理论与实践 2024年第5期47卷 139-147页

作者：余辉魏梓萌夏文蕾黄炜陈晓芳湖北工业大学经济与管理学院湖北武汉430068 湖北工业数字经济发展研究中心湖北武汉430068 武汉大学经济与管理学院湖北武汉430072 武汉理工大学数字治理与管理决策创新研究院湖北武汉430070 武汉晴川学院商学院湖北武汉430204

[目的/意义]技术需求热点预测是技术创新过程中起引领作用的关键因素,准确识别对预见技术创新的实际应用市场价值、降低创新风险以及产业现代化升级至关重要。[方法/过程]通过使用Word2Vec模型和TF-IDF提取关键词,结合LDA建模和主题聚... 详细信息

[目的/意义]技术需求热点预测是技术创新过程中起引领作用的关键因素,准确识别对预见技术创新的实际应用市场价值、降低创新风险以及产业现代化升级至关重要。[方法/过程]通过使用Word2Vec模型和TF-IDF提取关键词,结合LDA建模和主题聚类进行跨领域综合分析,生成技术热点主题,并通过词云图展示现有技术热点分布趋势。此外,通过选取高频词和低频词,并结合时间序列及回归分析,跨时间识别技术需求聚焦领域,并计算不同技术的相对增长率,以获取技术的发展潜力。[结果/结论]中部地区的技术需求热点主题主要集中在“智能系统与设备升级”“环保与资源化利用”和“生产流程与质量管理”等领域;在高性能、智能化的工艺技术及装备等方面存在技术需求缺口,并且产品检测、富硒化合物以及智能化的合成研制生产工艺具有较高的发展潜力。

关键词：技术需求热点分布需求感知趋势预测科技情报

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我国畜牧业碳排放时空特征与趋势预测

农业环境科学学报 2023年第3期42卷 705-714页

作者：顾沈怡邱子健詹永冰钱锟熊若男戴海洋尹君申卫收南京信息工程大学环境科学与工程学院/江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室/江苏省大气环境与装备技术协同创新中心南京210044 南京信息工程大学水文与水资源工程学院南京210044

为了探讨全国畜牧业碳排放的时空特征并预测到2060年的碳排放趋势,本研究利用排放因子法对全国2001—2017年畜牧业碳排放进行估算,并根据中国膳食协会所制定的膳食指标的食肉量进行预测。结果表明:2001—2017年全国畜牧业CO_(2)e排放量... 详细信息

为了探讨全国畜牧业碳排放的时空特征并预测到2060年的碳排放趋势,本研究利用排放因子法对全国2001—2017年畜牧业碳排放进行估算,并根据中国膳食协会所制定的膳食指标的食肉量进行预测。结果表明:2001—2017年全国畜牧业CO_(2)e排放量整体呈现出升高-降低-回升-降低的趋势,并在2005年达到畜牧业碳排放峰值,估算为4.86亿t。在碳排放源中,畜禽胃肠道发酵的碳排放量占比高于畜禽粪便管理系统,并且在主要畜禽种类中非奶牛养殖过程中的碳排放量要高于其他的畜禽种类。在空间分布上,中南和西南地区的碳排放量相较于我国其他地区更高。根据膳食指标规定的健康食肉量标准进行调整,对于碳减排有着显著的积极影响,在未来40年内可减少畜牧业碳排放量的25%~75%。研究表明,在2001—2017年间全国畜牧业已在2005年实现碳达峰,在未来膳食结构中肉类消费量改善的前提下,畜牧业碳排放量的持续降低有利于我国碳中和目标的实现。

关键词：畜牧业碳排放时空特征碳达峰膳食结构趋势预测

长三角城市群绿色发展水平的时空演变及趋势预测

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长江流域资源与环境 2022年第12期31卷 2568-2581页

作者：徐小鹰田焮焮中南民族大学经济学院湖北武汉430074

绿色发展能有效缓解生态环境问题,推动新时代长三角城市群实现更高质量的一体化发展。在梳理绿色发展理论和作用机理的基础上,构建了科技创新、经济增长、资源利用、环境治理、环境质量、绿色生活六个维度的绿色发展指标评价体系,采用... 详细信息

绿色发展能有效缓解生态环境问题,推动新时代长三角城市群实现更高质量的一体化发展。在梳理绿色发展理论和作用机理的基础上,构建了科技创新、经济增长、资源利用、环境治理、环境质量、绿色生活六个维度的绿色发展指标评价体系,采用熵值法、Kernel密度估计、BP时间序列预测模型,测算和分析了2006~2019年长三角城市群的绿色发展水平及其时空演变特征和未来变化趋势。结果表明:(1)研究期内,长三角城市群绿色发展水平总体上呈现波动上升,2008~2009和2011~2013年受金融危机和产业转移影响,部分城市绿色发展水平出现下降。(2)城市间绿色发展水平差异日渐凸显,存在两极分化特征并有向三极分化转化的趋势,同时空间上分布不平衡。(3)“十四五”预测期内绿色发展水平将进一步攀升,北部和南部地区绿色发展水平得到改善,但西部地区依旧处于较低水平。(4)绿色发展水平等级转移均发生在相邻等级之间,没有出现“跳级”现象,说明长三角城市群绿色发展存在“瓶颈”。最后基于长三角城市群区域特征,提出相应的绿色发展建议。

关键词：长三角城市群绿色发展时空演变趋势预测