基于优化支持向量机-混沌BP神经网络的基坑变形预测研究

为解决基坑变形预测精度低的问题,采用小波去噪分离基坑变形的趋势项及误差项序列,并利用多种优化的支持向量机对趋势项序列进行预测,采用混沌BP神经网络对误差项序列进行预测,将两者预测结果进行叠加即得到变形预测值,且可根据后期监测数据的更新,实时增加数据信息,达到跟踪预测的目的。经过3个实例检验,得出小波函数的去噪效果相对较优,且预测结果的相对误差均值均小于2%,验证了优化支持向量机-混沌BP神经网络模型的有效性,且该模型具有预测精度高、适用性强等优点,对掌握基坑变形的发展趋势及评价基坑的稳定性具有重要意义。     

基于小波去噪和神经网络的滑坡变形组合预测研究

基于滑坡的变形监测数据,首先探讨了小波去噪过程中各参数对去噪效果的影响规律,选取最优的小波去噪数据作为趋势项序列和误差项序列的分解依据,再利用BP神经网络和RBF神经网络对两序列进行预测,并与传统预测进行对比分析,最后对组合预测的效果进行探讨研究。结果表明:在滑坡变形数据的去噪过程中,以采用sym 4小波函数、固定式阈值、硬阈值选取阈值和7层小波分解时的去噪效果最好,并由后期预测结果可知其分项预测的效果要优于传统单项预测的效果,且线性组合预测对误差精度的提高有限,而非线性组合预测对误差精度的提高较大。通过上述研究,为滑坡的变形组合预测研究提供了一种良好的方法。     

隧道洞口边坡变形的多阶段递进预测研究

为及时掌握隧道洞口边坡的变形规律,保证隧道进洞过程的安全,采用小波变换剔除变形序列中的误差信息,将原始序列分解为趋势项和误差项序列,并采用PSO-LSSVM模型和ARMA模型分别对趋势项和误差项进行预测,将两者叠加即得到边坡的综合变形预测值,再利用马尔科夫链建立预测误差的修正模型,进一步提高预测精度。对预测模型进行实例分析,结果表明： sym9小波函数、启发式阈值标准、硬阈值选取标准及10层小波分解的去噪效果较优,且通过综合预测,得到边坡变形预测结果的相对误差均值为1.03%,方差值为0.042 6,预测精度和稳定性较高,验证了预测模型的有效性。     

基于小波卡尔曼滤波的高速公路交通数据融合去噪算法研究

为去除交通信息采集过程中的噪声干扰,提出了一种基于小波分析和卡尔曼滤波相融合的交通数据去噪算法。该算法通过小波系数计算小波方差并代替卡尔曼滤波的初始协方差完成迭代,将小波阈值去噪重构后的信号作为卡尔曼滤波器状态最优估计中的测量值输入,实现了交通数据的分解去噪和最优估计。实例分析结果表明:一方面小波-卡尔曼滤波融合去噪算法的去噪指标优于小波分析算法;另一方面采用去噪后的实时交通数据建立时间序列预测模型,由三项预测误差评价指标及拟合预测图对比可知,小波-卡尔曼滤波融合去噪算法较小波分析算法可更好地提高预测精度,从而综合验证该融合算法能有效去除交通数据中的噪声干扰,并提高其数据质量。     

基于混沌递进预测模型与趋势检验的深基坑变形规律研究

为提高基坑变形预测精度及稳定性,首先,利用遗传算法优化BP神经网络的结构参数,再将参数优化后的BP神经网络与灰色模型结合,构建出GA-BP神经网络模型,并利用该模型实现基坑变形序列的初步预测; 其次,基于残差序列的混沌特性,再利用混沌理论进行残差优化,进一步构建考虑混沌特性优化的GA-BP神经网络模型; 最后,将SR检验引入到基坑变形趋势判断中,以检验预测结果的准确性。实例检验表明： 通过遗传算法及混沌理论的递进优化,能逐步提高预测精度,验证文章预测模型的有效性,且预测结果与SR检验结果的一致性较好,说明该预测模型的可信度高。     

基坑变形组合预测分析及安全性评价

为提高基坑变形预测精度及合理评价基坑所处的安全状态,提出以支持向量机、极限学习机和GM(1,1)模型为单项预测模型,构建定权法、非定权法确定组合权值的组合预测模型,并利用累计变形量与变形控制值构建基坑变形的安全性评价指标,以判断基坑所处的安全状态,且采用重标极差法分析基坑安全性的发展趋势。实例分析表明： 1）组合预测较单项预测具有更高的预测精度,且能有效降低预测风险,增加预测结果的稳定性; 2）非定权组合的预测精度要略优于定权组合的预测精度,且以BP神经网络权值法的组合效果最优; 3）通过对某基坑的安全性分析,得知该基坑处于危险阶段,需采取必要的安全措施,且预测结果与安全分析结果一致,验证了预测方法和安全性评价方法2种分析方法的有效性和准确性。     

组合去噪分析-趋势分析在路基沉降监测数据分析中的应用

针对黄土路基沉降变形的随机性和复杂性,该文提出了一种基于多种方法组合的去噪体系和变形趋势判断体系,旨在系统、全面地分析黄土路基的沉降变形规律。首先,对监测数据进行预处理,剔除其中的奇异值,并实现监测数据的等距化处理;其次,采用多种去噪方法对监测数据进行去噪处理,并构建综合评价指标来评价去噪效果,实现监测数据的组合去噪;最后,再利用Mann-Kendall检验和Bartels检验对路基沉降的累计变形序列和沉降速率序列进行检验,以判断路基沉降的变形趋势。结果表明:此方法能有效剔除监测数据的误差信息,并准确判断路基沉降的变形趋势,为路基沉降变形规律研究提供了一种新的思路。     

基于松散型小波神经网络的某隧道仰坡变形趋势研究

针对某隧道洞口仰坡的稳定性问题,首先选取松散型小波神经网络对仰坡的沉降变形进行预测,再利用秩相关系数检验和Mann-Kendall检验对仰坡的变形趋势进行判断;结果表明:不同小波函数的去噪效果不一致,其中监测点#5采用db4小波的去噪效果最好,而监测点#6则是采用db7小波的去噪效果最好;另外,秩相关系数检验和Mann-Kendall检验在仰坡变形趋势的判断中具有很好的一致性,均得出两监测点的变形趋势是往减小方向发展,仰坡变形趋于稳定,可以安全地进行后期施工。     

基坑变形预测及优化研究

在现代化的施工中,施工监测已不能只局限于获得工程变形的历史值,更多时候,相关各方更关心其未来究竟会是一种怎样的变形趋势,也就是对工程变形的预测提出了新的要求。现以延崇高速公路妫水河隧道的基坑沉降监测数据为基础,引入三次指数平滑法和GM(1,1)模型,分别预测了未来短时间内基坑的沉降变形趋势,后续与实际变形的对比显示:两种方法均可以有效预测基坑变形,本例中三次指数平滑法的预测精度要高于GM(1,1)模型的预测精度;针对本例中GM(1,1)模型预测结果误差偏大的问题,分析了其误差影响因素并进行了残差模型修正,提升了GM(1,1)模型短期的预测精度;对基坑变形预测问题进行了讨论与总结。     

基于BP神经网络的基坑变形预测

基坑工程施工中,需要根据现场实际情况、周围环境、建筑安全等级等对变形进行严格控制。通过对基坑实测变形数据进行整理和分析,对未来变形量作出预测,保证基坑安全。结合BP神经网络的高度非线性映射能力,提出了一种基于BP神经网络的基坑变形时间序列预测方法。在基坑开挖过程中,采取滚动预测的方法,不断利用前期已有实测数据建模预测后期变形量,以实现信息化施工和动态控制。实例分析表明,BP神经网络模型具有较高的预测精度,并能获得满意的预测结果。     

基于GWO-SVR模型的基坑边坡变形预测及敏感性分析

准确预测基坑边坡变形是确保隧道明挖顺作施工的关键工作。针对传统预测方法无法表征土的物理力学参数与基坑边坡变形非线性关系和单一预测算法精度和鲁棒性低的局限性，鉴于此，提出了一种基坑边坡变形的灰狼算法(GWO)优化支持向量回归机(SVR)预测模型。通过GWO对SVR预测模型c和g进行自动寻优，建立了GWO-SVR预测模型；以某基坑边坡为例，利用该模型进行预测，并与未进行GWO优化的SVR进行对比分析；最后，利用主成分分析法对不同影响基坑边坡变形指标进行敏感性分析，分析影响指标的影响权重。结果表明：GWO-SVR预测模型能够有效地预测基坑边坡变形，GWO算法优化后，SVR预测模型精度和鲁棒性提高约2倍；压缩模量和渗透系数的敏感性最高，对基坑边坡变形影响程度最高。可为基坑边坡变形的长期预测提供一种思路和方法。     

城市轨道交通客流预测算法研究

城市轨道交通客流预测是客运组织的基础,预测结果可为运营管理提供决策依据.针对城市轨道交通客流量预测问题,提出了一种ARMA-RBF组合客流预测算法:首先根据变点算法,通过对客流数据构成的时间序列处理得到变点集;然后基于小波变化对变点集进行去噪处理;最后利用ARMA-RBF算法对城市轨道客流进行预测.以北京地铁4号线新街口、平安里、西四地铁站进出客流数据进行方法验证,结果表明,相较于单独的ARMA算法或RBF神经网络算法,ARMA-RBF组合客流预测算法可提高城市轨道交通进站客流预测的精度.     

基于LSTM算法的基坑变形预测

在基坑正常施工的情况下，为准确预测基坑未来一段时间内地下连续墙的水平变形，基于某地铁基坑工程现场监测数据，利用LSTM算法进行模型训练，得到基坑变形预测模型。在前期实测数据的基础上，利用预测模型分别对基坑开挖期、浇筑底板后2种工况下的基坑地下连续墙水平变形进行预测，得到基坑地下连续墙的变形预测值，并结合其他预测模型的预测结果进行误差对比分析。结果表明： 相比于BP预测模型和灰色预测模型，LSTM预测模型具有更高的准确性。通过对多测点多工况的进一步预测验证，证明了该模型的稳定性和可靠性。     

基于递进复合式组合预测模型的软岩隧道大变形预测研究

为实现对隧道大变形发展趋势的判断,达到优化现场施工,避免出现施工安全问题的目的,采用LS-SVM和优化GM(1,1)模型对隧道变形进行预测,并以误差平方和为指标,将两者的预测结果进行组合,再进一步利用BP神经网络对前者的预测误差进行修正,以实现综合预测。通过实例检验,得到最小二乘法对支持向量机的优化效果要优于对灰色模型的优化效果,且误差修正模型能进一步有效地提高预测精度,使预测值与实测值更为接近;同时,通过本文的预测结果,得到后4个周期的变形仍具有持续变形的趋势,应采取有效措施,避免工程事故的发生。本文预测模型具有较好的预测精度及适用性,对隧道大变形研究具有一定的参考意义。     

基于小波优化GRU-ARMA模型的空中交通流量短时预测方法

空中交通流量短时预测是空中交通管理的基础,是有效缓解交通拥堵问题的前提。为提高空中交通流量短时预测的精度,减小空中交通管制员的工作压力,提出了基于小波优化GRU-ARMA的空中交通流量短时预测方法。在传统预测方法的基础上,通过小波变换对原始流量数据进行多尺度分解,提取不同频率交通流量的细节特征,对原始流量数据进行预处理。同时,根据小波变换,在低频处将频率细分作为趋势项,高频处将时间细分作为噪声项。其中,趋势项反映了空中交通流量随时间演化的整体趋势性,噪声项反映了随机因素对空中交通流量的综合影响。使用门控循环单元（GRU）神经网络模型预测趋势项,自回归滑动平均模型（ARMA）模型预测噪声项;将趋势项和噪声项的预测值叠加,得到最终的短时流量预测值。误差分析表明,该方法在每个预测点上的误差保持在2%左右,预测效果稳定;而直接采用原始流量数据进行预测的GRU、BiLSTM、CNN-LSTM神经网络模型及单一的ARMA模型,每个点的预测误差在5%~37.14%之间。与GRU、BiLSTM、CNN-LSTM神经网络模型相比,该模型的预测精度分别提高了3.02%,5.39%,5.05%。      

基于小波变换的汽车振动信号去噪分析

从小波变换的理论背景出发,介绍了利用小波变换对信号进行分解的原理。并针对汽车振动信号的非平稳性特点,对驾驶员座椅振动信号用dB4小波进行了多分辨分析和小波包分析,并运用Matlab中的WaveletToolbox对其进行去噪处理,取得了明显的效果。通过与Fourier去噪的比较,可以看出小波变换在汽车振动信号去噪中有着Fourier分析无可比拟的优点。     

基于遗传算法和极限学习机的智能算法在基坑变形预测中的应用

为解决传统智能算法网络结构参数复杂、运算速度慢等问题,基于遗传算法和极限学习机构建基坑变形的新型优化智能预测模型。先利用皮尔逊相关系数评价不同影响因素与基坑沉降变形之间的相关性,以确定极限学习机的输入层; 再采用试算法确定最优激励函数和隐层节点数,并将遗传算法和极限学习机耦合,利用遗传算法优化极限学习机的初始权值和阈值,以提高预测精度。经实例检验表明： 1)开挖时间、开挖深度、土体抗剪参数及重度均与基坑沉降变形显著相关,为构建极限学习机输入层提供了依据; 2)在预测过程中,激励函数和隐层节点数对极限学习机的预测效果具有一定的影响,以Sigmiod型激励函数和13个隐层节点数的预测效果为最优; 3)通过遗传算法的优化,能进一步提高预测精度,验证了遗传算法的优化能力和有效性。预测模型在不同工况下的预测结果均较优,说明该模型具有较高的稳定性和可靠性。     

基于时间序列ACO-BP神经网络在基坑变形预测中的应用研究

BP神经网络技术因其良好的非线性动力学特性、函数逼近能力、自组织和自适应能力,已广泛应用于基坑变形预测中。但实际应用过程中发现BP神经网络具有收敛速度慢、初始权阈值对计算结果影响较大,且易陷入局部最优等缺陷。采用引入具有启发式寻优、全局优化特点的蚁群算法优化BP神经网络,对基坑变形进行预测,并与BP神经网络进行比较。结果表明:ACO-BP神经网络模型预测基坑变形可行;预测精度高于BP模型,且结果稳定、速度较快、误差满足工程的要求。     

基于小波消噪的ARIMA与SVM组合交通流预测

针对实际交通系统时变复杂和变化的不确定性所带来的交通流量非线性和强干扰性的特征,首先应用小波分析方法,对原始交通数据进行了消噪处理,使消噪后的数据更能反映交通流的本质及变化规律;然后采用自回归求和滑动平均(ARIMA)和支持向量机(SVM)的结合预测模型对交通流进行了预测,最后用实测交通数据进行了验证分析,得到了两个结论:一是组合预测模型比单个预测模型的预测精度高;二是小波分析消噪后的组合预测模型比没有消噪的组合预测模型预测精度高.结果表明消噪后的组合预测模型具有较高的预测精度,可用于交通流的实时动态预测.     

基于机器学习的基坑变形预测研究

为确定施工现场深基坑沉降变形值,结合3种机器学习算法,建立沉降量与相关因素之间的非映射关系,并以上海某基坑为例对沉降量进行预测。结果表明,相比支持向量机和决策树算法,随机森林算法具有较高的预测精度,其拟合优度R²和均方根误差RMSE分别为0.96、1.13,能很好地预测基坑变形量;内摩擦角对基坑沉降的影响最显著,土层渗透系数的影响较小。