深圳市環境科學研究院廖國威獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉深圳市環境科學研究院申請的專利基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法和系統獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN120068194B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-09發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202510535368.6,技術領域涉及:G06F30/12;該發明授權基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法和系統是由廖國威;李瑋;韓龍;黃毅;謝林伸;朱婷婷;孫滔滔;陳純興;唐天均;常旭設計研發完成,并于2025-04-27向國家知識產權局提交的專利申請。
本基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法和系統在說明書摘要公布了:本發明提供基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法和系統,通過自動化數據處理、無縫數據傳輸、文件自動生成與更新、自主計算與反饋以及參數優化與模型迭代的全流程自動化機制,能夠自動從本地數據庫和外部API接口獲取并格式化所需數據,利用PHP邊緣計算方法將數據流安全可靠地發送至服務端的Python環境中,使用MIKEIO庫生成或更新地形文件、邊界條件輸入文件和初始場分布文件,并通過MzLaunch啟動模型沙盒區域實例運行,實時反饋模型結果至前端;基于sklearn機器學習庫對水質過程參數進行初始率定和后期優化,實現模型的循環模擬和自我更新,從而大幅提高模擬精度和響應速度,適用于如海水赤潮等需要實時預警和預測的水環境管理場景。
本發明授權基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法和系統在權利要求書中公布了:1.一種基于機器學習的富營養化模型自我更新及迭代方法,其特征在于,包括如下步驟: 從本地數據庫和API接口獲取水環境數值模擬模型所需的數據流,通過PHP將數據流發送到服務端的Python環境中; 使用Python中的MIKEIO庫根據所述數據流生成或更新地形文件、邊界條件輸入文件、初始場分布文件; 完成文件準備后,向服務端發送一次模型計算請求,并記錄于任務信息文件中,服務器端自制服務監聽任務信息文件,一旦檢測到新的計算請求,啟動MzLaunch進行模型沙盒區域實例的運行,利用Python的MIKEIO庫讀取運行結果中的dfsu文件,并通過PHP將模擬結果實時反饋至前端,前端系統結合模擬結果數據和數據庫中的實測數據,生成機器學習所需數據集并投喂到服務器端sklearn的Python環境中,通過sklearn機器學習庫判斷率定驗證效果和調整水質過程參數,并傳遞給所述MIKEIO以更新配置文件; 還包括:提前在服務器中通過NSSM制作了基于批處理腳本的監聽服務,以進程的形式每隔10秒去掃描一次任務信息文件,看任務信息內容是否有更新,具體如下: 下載并部署好nssm軟件后,需要創建一個bat命令,里面設置每隔10秒去掃描一次任務信息文件,通過文件系統判斷如果模型運行結果文件夾路徑不存在,系統將調用MzLaunch進程,并傳入模型算例路徑,MIKE21將開啟算例模擬,同時系統記錄該次運行日志;如果任務信息文件中的模型運行結果文件夾路徑存在,則該算例已被運行過,不執行任何操作繼續監聽;由于此時模型運行結果文件夾路徑已自動建立,nssm將進入下一個周期的監聽模式而不會重復啟動算例;如任務信息文件中無有效信息,nssm將跳出該輪監聽,進入下一輪監聽; 基于機器學習方法循環優化水環境數值模擬模型,實現水環境數值模擬模型的自我更新及迭代,具體包括:每次算例結束后,評估模型輸出的污染物濃度模擬值與前端提供的實測值之間的均方根誤差和擬合優度;若評估結果未達到預定標準,通過機器學習庫的ParameterGrid和train_test_split進行有指向性重選模型過程參數,并通過MIKEIO包更新到模型參數配置文件中,進入新一輪模擬;當評估結果達到預定標準時,采用最終一輪模型參數配置文件并進入自主持續模擬階段; 所述從本地數據庫和API接口獲取水環境數值模擬模型所需的數據流,包括:前端通過訪問本地數據庫,提取預先構建的氣象數據、水動力數據、水質數據、地形數據以及設置數據;基于提取的數據,利用前端解譯代碼對數據進行格式化處理,并以JSON格式發送到后端;系統從前端調用外部數據API接口,獲取最新的氣象數據、水質監測數據實時信息,并將其與格式化后的數據合并為統一的數據流; 所述通過PHP將數據流發送到服務端的Python環境中,包括:使用互聯網信息服務打開后端服務器的大門,并使用PHP作為數據傳輸的橋梁,接收來自前端的統一數據流;在PHP樞紐代碼中,調用popen進程函數,將統一數據流傳遞給Python進程; 所述使用Python中的MIKEIO庫根據所述數據流生成或更新地形文件、邊界條件輸入文件、初始場分布文件,包括:Python進程接收到數據流后,開始解析數據流;根據解析后的數據流,使用MIKEIO庫生成或更新地形文件、邊界條件輸入文件、初始場分布文件,確保所有文件符合MIKE21模型的要求,并存儲于預設目錄中;記錄文件生成或更新的狀態,確認文件準備完成; 所述完成文件準備后,向服務端發送一次模型計算請求,并記錄于任務信息文件中,包括:基于確認文件準備完成的狀態,向服務端發送一次模型計算請求;將模型計算請求記錄于任務信息文件中,任務信息文件包含本次計算的所有必要參數和配置信息。
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