Page 116 - 2025年第56卷第6期
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Explainablegatedrecurrentunitnetworkmodelforgroutingpowertemporalprediction

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                      WANGXiaoling,XUANXinqi,YUHongling,LIZhi,ZHANGTianhong,NILei
                      (1.StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety,TianjinUniversity,Tianjin 300072,China;
                         2.CollegeofWaterResourcesandCivilEngineering,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing 100083,China;
                                     3.HuanengLancangRiverHydropowerInc.,Kunming 650214,China)
                  Abstract:Groutingpowerisakeyindexforthecontrolofgroutingconstructionprocess,andaccuratepredictionof
                  groutingpowerhelpstooptimizethegroutingconstructionstrategy.Underthecoupledinfluenceofgeologicalcondi
                  tions ,constructionarrangementandotherfactors,thegroutingpowerdatapresentscomplexnonlineartemporalse
                  riescharacteristics.However,mostoftheexistingresearchesingroutingpowerpredictionapplyconventionalma
                  chinelearningmodels,whoseshallowstructuremakesitdifficulttoeffectivelyextractthecomplextemporalfeatures
                  ofgroutingpower,resultinginlowpredictionaccuracy.Besides,thedecision - makingmechanism intheexisting
                  modelsisnottransparent ,leadingtopoormodelinterpretability.Accordingtotheaboveproblems,thispaperpro
                  posesanExplainableGatedRecurrentUnitNeuralNetwork(EGRN)forgroutingpowertemporalprediction.First,
                  aCompleteEnsembleEmpiricalModeDecompositionwithAdaptiveNoisemethodisappliedtodecomposethegrou
                  tingpowertemporaldataintodifferentIntrinsicModeFunctions.Inordertoeffectivelyextractthemulti - dimension
                  alfrequencyfeaturesofthegroutingpowertimeseriesdata ,amulti - headself - attention(MHA)mechanismisem
                  beddedattheinputsideoftheGatedRecurrentUnit(GRU).Besides,thetemporalpatternattention(TPA)
                  mechanismisintroducedtocapturethelong - termtemporaldependenceofthegroutingpowerdataandimprovethe
                  predictionaccuracyofthemodel.Further,combiningtheweightassignmentofMHAandthefilteranalysisresultsof
                  TPA ,thekeyfrequencyandtemporaldependencefeaturesinthismodelareminedtoenhanceitsinterpretability.
                  Theanalysisresultsshowthattheproposedmodelhashigherpredictionaccuracycomparedtoothercomparativemod
                  els.Specifically ,itsMAE,RMSE,andMAPEarereducedby24.78%,27.29%,and24.99% onaverage,and
                  thecoefficientofdetermination(R2)isimprovedby7.74% onaverage.Itdemonstratesthatcomparedtotraditional
                  machinelearningalgorithms ,theproposedmodelismoreinterpretableandhashighertransparencyandcredibility.
                  Keywords:groutingpower;gatedrecurrentunit;explainability;attentionmechanism;completeensembleem
                  piricalmodedecompositionwithadaptivenoise

                                                                                    (责任编辑:韩 昆)


                                                   论文摘要编写要点

                  论文摘要十分重要,它是沟通读者和作者之间的桥梁。在今天信息时代,读者不可能阅读刊物的
              每一篇论文去查找所需的信息,只有通过摘要了解论文的主要内容,从而判断有无必要阅读全文。国
              内外的检索系统为了信息交流,更建立了各种二次文献数据库,帮助读者通过查找论文摘要,以便提
              取原文。而二次文献数据库的基础是作者的论文摘要。但许多作者却往往忽视了论文摘要的这一重要
              意义,没有下工夫把论文摘要写好,尤其是英文摘要。当今科技领域,英文已经成为国际交流语言,
              世界各国学者想追踪了解某一学科的发展情况,多会用英文工具书、数据库进行检索。而国外的检索
              系统也主要通过英文摘要判断论文是否被收录进数据库。为了帮助作者写好摘要,我编辑部在给作者
              的论文修改通知中都附有 《摘要编写要点》,供作者参考。现再刊登于下,以便作者查阅。
                  1.摘要是论文内容不加注释和评论的简短陈述,应包括正文的要点,具有独立性和自含性,让读
              者不阅读全文就能了解论文的基本内容,以判断有无必要阅读全文,也可供二次文献采用。
                  2.摘要应说明研究工作的目的、方法与手段、结果和结论,要尽量简短,尽可能省略课题的背景
              信息。
                  3.摘要中的内容应在正文中出现,不能对正文进行补充和修改。
                  4.摘要中不用图、表、非公用共知的符号和术语,不能引用文献;缩写名称在第一次出现时要有
              全称(包括中文和英文)。
                  5.摘要中不要多列数据,出现的应该是最重要的、最关键数据。
                  6.中文摘要一般 300字左右,中英文摘要应基本对照,不能因为某些内容不好翻译就略去。
                  7.关键词是为了文献标引工作,是从论文中选取出来用以表示全文主题内容信息的单词或术语,
              一般为 3~8个词,尽量用规范词。
                                                                                          《水利学报》编辑部

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