基于混合增强优化架构的水产养殖水温长期预测模型:为智慧养殖 “精准控温”

《Aquaculture International》:A hybrid enhanced optimization architecture-based model for long-term water temperature prediction in aquaculture

【字体: 时间:2025年04月13日 来源:Aquaculture International 2.2

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  为解决水产养殖环境水温(WT)预测中精度不足、噪声干扰大及难以捕捉长期依赖关系等问题,研究人员开展基于混合增强优化架构的长期预测模型研究。提出 HEOA-BiTCN-MLSTM 模型,实验表明其性能优于传统模型,为水产养殖智能监测调控提供支持。

  为解决水产养殖环境水温(WT)预测中存在的预测精度不足、噪声干扰显著以及难以捕捉长期依赖关系等问题,本文提出了一种基于混合增强优化架构的长期预测模型,即 HEOA-BiTCN-MLSTM 模型。该模型利用人类进化优化算法(HEOA)优化模型参数,进而提升预测精度;运用双向时间卷积网络(BiTCN)深度提取数据中的潜在特征,增强抗噪声能力,并捕捉 WT 数据的长期趋势和复杂非线性变化;最后集成多头长短期记忆(MLSTM)网络,该网络将长短期记忆(LSTM)网络与多头自注意力机制(MHSA)相结合,提高模型在处理长序列时捕捉长期依赖关系和建模全局信息的能力。通过优化、混合和增强的协同效应,该模型显著提升了 WT 预测性能,同时有效应对复杂环境中的噪声干扰和数据不规则性。实验结果表明,在长期 WT 预测中,该模型显著优于门控循环单元(GRU)、反向传播神经网络(BPNN)和循环神经网络(RNN)等传统基准模型。具体而言,在提前 4 小时准确预测 WT 时,该模型实现了2为 0.912、均方误差(MSE)为 0.352、平均绝对误差(MAE)为 0.191 和加权平均绝对百分比误差(wMAPE)为 1.390% 的指标。这项研究为水产养殖环境的智能监测和调控提供了有力支持。

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