6 时间序列(不同位置的装置如何建模): GRU+Embedding

news2024/11/14 21:20:17

       很多算法比赛经常会遇到不同的物体产生同含义的时间序列信息,比如不同位置的时间序列信息,风力发电、充电桩用电。经常会遇到该如此场景,对所有数据做统一处理喂给模型,模型很难学到区分信息,因此设计如果对不同位置的装置做嵌入操作,这也是本文书写的主要目的之一,如果对不同位置装置的时序数据做模型呢?

      RGU: 循环神经网络模块,经常用于处理时序数据。

     Embedding : 是 PyTorch 中的一个类,用于将离散的整数序列映射为连续的向量表示。

使用下面比赛的数据作为一个处理的DEMO:

 2023中国华录杯数据湖算法大赛

import package

import numpy as np
import pandas as pd
import torch
import torch.nn as nn
#import tushare as ts
from sklearn.preprocessing import StandardScaler, MinMaxScaler
from sklearn.model_selection import train_test_split
from torch.utils.data import TensorDataset
from tqdm import tqdm
from torch.utils.data import Dataset, DataLoader

from sklearn.preprocessing import LabelEncoder

import matplotlib.pyplot as plt
import tqdm
import sys
import os
import gc
import argparse
import warnings
 
warnings.filterwarnings('ignore')

load data

class Config():
    #data_path = '../data/data1/train/power.csv'
    timestep = 14  # 时间步长,就是利用多少时间窗口
    batch_size = 32  # 批次大小
    feature_size = 1  # 每个步长对应的特征数量,这里只使用1维,每天的风速
    hidden_size = 56  # 隐层大小
    output_size = 1  # 由于是单输出任务,最终输出层大小为1,预测未来1天风速
    num_layers = 1  # lstm的层数
    epochs = 10 # 迭代轮数
    best_loss = 0 # 记录损失
    learning_rate = 0.00003 # 学习率
    model_name = 'lstm' # 模型名称
    save_path = './{}.pth'.format(model_name) # 最优模型保存路径
config = Config()

train_df = pd.read_csv('../初赛数据/phase1_train.csv')
test_df = pd.read_csv('../初赛数据/phase1_test.csv')


labelEncoder = LabelEncoder()
train_df['line_label'] = labelEncoder.fit_transform(train_df['line'])
#labelEncoder.transform(test_df['line'])

train_df = train_df.sort_values(["line",'date']).reset_index(drop=True)

train_df.line.unique()
array(['L01', 'L02', 'L03', 'L04', 'L05', 'L06', 'L08', 'L09', 'L10'],
      dtype=object)

使用前面14天预测未来第七天:

1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14 -》14+7

【1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14】+1  -》 14+7+1

。。。。。

#train_df.head()
his_pow_feats = []
for i in range(config.timestep):
    train_df[f'shift_{7+i}'] = train_df.groupby("line_label")['passenger_flow'].shift(7+i)
    his_pow_feats.append(f'shift_{7+i}')
train_df_drop_na = train_df[train_df[his_pow_feats].isna().sum(axis=1)==0]


class MyDataSet(Dataset):
    def __init__(self,train_df_drop_na,his_pow_feats):
        """
        train_df_drop_na
        """
        self.train_df = train_df_drop_na.reset_index(drop=True)

    def __len__(self):
        return len(self.train_df)
    def __getitem__(self,item):

        label = self.train_df.loc[item,'passenger_flow']
        id_encoder = self.train_df.loc[item,'line_label']
        his_feats_list = self.train_df.loc[item,his_pow_feats].values.tolist()
        
        return {
               "input_ids":torch.tensor(id_encoder,dtype=torch.long),
               "his_feats":torch.as_tensor(his_feats_list ,dtype=torch.float32).unsqueeze(-1),
               "labels":torch.tensor(label,dtype=torch.float32)}


RANDOM_SEED = 1023
df_train, df_test = train_test_split(train_df_drop_na, test_size=0.2, random_state=RANDOM_SEED)
df_val, df_test = train_test_split(df_test, test_size=0.5, random_state=RANDOM_SEED)
df_train.shape, df_val.shape, df_test.shape
 
def create_data_loader(train_df_drop_na,his_pow_feats,batch_size=32):
    ds = MyDataSet(train_df_drop_na,
                   his_pow_feats
                  )
    return DataLoader(ds,batch_size=batch_size)
BATCH_SIZE = 32
train_data_loader = create_data_loader(df_train,his_pow_feats=his_pow_feats,batch_size=BATCH_SIZE)
val_data_loader = create_data_loader(df_val, his_pow_feats=his_pow_feats,batch_size=BATCH_SIZE)
test_data_loader = create_data_loader(df_test,his_pow_feats=his_pow_feats,batch_size=BATCH_SIZE)


#train_df[cols]
# 7.定义LSTM网络
class GRUModel(nn.Module):
    def __init__(self, feature_size, hidden_size, num_layers, output_size):
        super(GRUModel, self).__init__()
        self.hidden_size = hidden_size  # 隐层大小
        self.num_layers = num_layers  # lstm层数
        # feature_size为特征维度,就是每个时间点对应的特征数量,这里为1
        self.gru = nn.GRU(feature_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True,bidirectional=True)
        self.layer_norm = nn.LayerNorm(hidden_size*2)

        self.fc = nn.Linear(hidden_size*2+2, output_size)
        
        self.embedding = nn.Embedding(9, 2)
 
    def forward(self, x,id_label, hidden=None):
        #print(x.shape)
        batch_size = x.shape[0] # 获取批次大小 batch, time_stamp , feat_size
        # 初始化隐层状态
        h_0 = x.data.new(2*self.num_layers, batch_size, self.hidden_size).fill_(0).float()
        if hidden is not None:
            h_0 = hidden

        #print(h_0.size)
        # GRU 运算
        output, hidden = self.gru(x,h_0)
        output = self.layer_norm(output)

        last_output = output[:, -1, :]
        
        #print('output',last_output.shape)
        embed = self.embedding(id_label)
        #print("embed",embed.shape)
        #print('output',output.shape)
        concatenated = torch.cat((embed, last_output), dim=1)
        #print(concatenated.shape)
        
        # 全连接层
        output = self.fc(concatenated)  # 形状为batch_size * timestep, 1
        #print(output.shape)
        # 我们只需要返回最后一个时间片的数据即可
        return output
model = GRUModel(config.feature_size, config.hidden_size, config.num_layers, config.output_size)  # 定义LSTM网络

loss_function = nn.L1Loss()  # 定义损失函数
# class MAPELoss(nn.Module):
#     def __init__(self):
#         super(MAPELoss, self).__init__()

#     def forward(self, y_pred, y_true):
#         epsilon = 1e-8  # 用于避免除以零的小常数
#         absolute_error = torch.abs(y_true - y_pred)
#         relative_error = absolute_error / (torch.abs(y_true) + epsilon)
#         mape = torch.mean(relative_error) * 100
#         return mape
# loss_function = MAPELoss()  # 定义损失函数

optimizer = torch.optim.AdamW(model.parameters(), lr=0.01)  # 定义优化器
from tqdm import tqdm
 
# 8.模型训练
for epoch in range(500):
    model.train()
    running_loss = 0
    train_bar = tqdm(train_data_loader)  # 形成进度条
    for data in train_bar:
        x_train, y_train = data['his_feats'], data['labels']  # 解包迭代器中的X和Y
        optimizer.zero_grad()
        y_train_pred = model(x_train,data['input_ids'])
        loss = loss_function(y_train_pred, y_train.reshape(-1, 1))
        loss.backward()
        optimizer.step()
 
        running_loss += loss.item()
        train_bar.desc = "train epoch[{}/{}] loss:{:.3f}".format(epoch + 1,
                                                                 config.epochs,
                                                                 loss)
 
    # 模型验证
    model.eval()
    test_loss = 0
    with torch.no_grad():
        test_bar = tqdm(val_data_loader)
        for data in test_bar:
            x_test, y_test = data['his_feats'], data['labels']
            y_test_pred = model(x_test, data['input_ids'])
            test_loss = loss_function(y_test_pred, y_test.reshape(-1, 1))
 
    if test_loss < config.best_loss:
        config.best_loss = test_loss
        torch.save(model.state_dict(), save_path)
 
print('Finished Training')

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1404002.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

CHS_02.2.2.2+调度的目标 调度算法的评价指标

CHS_02.2.2.2调度的目标 调度算法的评价指标 知识总览CPU利用率系统吞吐量周转时间等待时间响应时间 知识回顾 在这个小节中 我们会学习一系列用于评价一个调度算法好坏的一些评价指标 知识总览 包括cpu利用率 系统吞吐量 周转时间 等待时间和响应时间 那在学习的过程中 要注意…

Web安全漏洞专项靶场—SQL注入—docker环境—sqli-labs靶场—详细通关指南

SQL注入—sqli-labs靶场 零、前言一、环境搭建①、VirtualBox②、Kali Linux③、Docker 二、闯关开始1、Less-1——union2、Less-2—数字型—union3、Less-3—)—union4、Less-4—")—union5、Less-5——布尔盲注6、Less-6—"—布尔盲注7、Less-7—))7.1—布尔盲注7.…

Redis 面试题 | 05.精选Redis高频面试题

&#x1f90d; 前端开发工程师、技术日更博主、已过CET6 &#x1f368; 阿珊和她的猫_CSDN博客专家、23年度博客之星前端领域TOP1 &#x1f560; 牛客高级专题作者、打造专栏《前端面试必备》 、《2024面试高频手撕题》 &#x1f35a; 蓝桥云课签约作者、上架课程《Vue.js 和 E…

小白水平理解面试经典题目LeetCode 594 最大和谐字符串

594 最大和谐字符串 这道题属于字符串类型题目&#xff0c;解决的办法还是有很多的&#xff0c;暴力算法&#xff0c;二分法&#xff0c;双指针等等。 题目描述 和谐数组是指一个数组里元素的最大值和最小值之间的差别 正好是 1 。 现在&#xff0c;给你一个整数数组 nums …

线性代数的学习和整理23:用EXCEL和python 计算向量/矩阵的:内积/点积,外积/叉积

目录 1 乘法 1.1 标量乘法(中小学乘法) 1.1.1 乘法的定义 1.1.2 乘法符合的规律 1.2 向量乘法 1.2.1 向量&#xff1a;有方向和大小的对象 1.2.2 向量的标量乘法 1.2.3 常见的向量乘法及结果 1.2.4 向量的其他乘法及结果 1.2.5 向量的模长&#xff08;长度&#xff0…

SCCB接口

文章目录 概述引脚传输时序起始/结束信号三线模式两线模式 传输周期3阶段写传输周期2阶段写传输周期2阶段读传输周期阶段一 ID Address阶段二 子地址/读数据阶段三 写数据 SCCB与IIC区别未完待续(还有代码&#xff09;... 概述 SCCB&#xff08;Serial Camera Control Bus&…

【江科大】STM32:定时器中断

文章目录 TIM&#xff08;Timer&#xff09;定时器根据复杂度和应用场景分为了高级定时器、通用定时器、基本定时器三种类型基本定时器通用定数器 高级定时器 时钟&#xff08;时钟电路&#xff09;的作用是什么&#xff1a;设置定时器触发中断普通方法&#xff1a;预分频器时序…

项目工程下载与XML配置文件下载:EtherCAT超高速实时运动控制卡XPCIE1032H上位机C#开发(十)

XPCIE1032H功能简介 XPCIE1032H是一款基于PCI Express的EtherCAT总线运动控制卡&#xff0c;可选6-64轴运动控制&#xff0c;支持多路高速数字输入输出&#xff0c;可轻松实现多轴同步控制和高速数据传输。 XPCIE1032H集成了强大的运动控制功能&#xff0c;结合MotionRT7运动…

如何在Linux上部署Nexus私服

如何在Linux上部署Nexus私服 Nexus 是一个强大的仓库管理解决方案&#xff0c;由Sonatype公司开发。它主要用于软件开发中各种依赖包和构件的存储、管理和分发。 1、为什么要部署nexus&#xff1f; 统一管理依赖&#xff1a;在软件开发过程中&#xff0c;项目通常会依赖大量的…

【数据结构与算法】3.顺序表

&#x1f4da;博客主页&#xff1a;爱敲代码的小杨. ✨专栏&#xff1a;《Java SE语法》 ❤️感谢大家点赞&#x1f44d;&#x1f3fb;收藏⭐评论✍&#x1f3fb;&#xff0c;您的三连就是我持续更新的动力❤️ &#x1f64f;小杨水平有限&#xff0c;欢迎各位大佬指点&…

Unity 建造者模式(实例详解)

文章目录 说明实例1&#xff1a;构建游戏角色实例2&#xff1a;构建游戏场景实例3&#xff1a;构建UI界面 说明 在Unity中&#xff0c;建造者模式&#xff08;Builder Pattern&#xff09;是一种创建型设计模式&#xff0c;它通过分离对象构建过程的复杂性&#xff0c;允许您以…

钡铼新品 BL120 Modbus工业协议转换网关

随着物联网技术的迅猛发展&#xff0c;人们深刻认识到在智能化生产和生活中&#xff0c;实时、可靠、安全的数据传输至关重要。在此背景下&#xff0c;高性能的物联网数据传输解决方案——协议转换网关应运而生&#xff0c;广泛应用于工业自动化和数字化工厂应用环境中。 钡铼…

【吃灰开发板复活】DIY全志V3s随身终端屏幕适配,LVGL以及各种外设驱动移植教程

在上周的文章中介绍了一款因作者想要学习Linux而动手DIY的终端设备V3S-PI&#xff0c; 《梦回2004&#xff01;我用全志V3s做了个成本100元&#xff0c;功能媲美MP4的随身终端》&#xff1a;梦回2004&#xff01;我用全志V3s做了个成本100元&#xff0c;功能媲美MP4的随身终端…

为什么电脑降价了?

周末&#xff0c;非常意外地用不到3000元买到了一款2023年度发布的华为笔记本I5,16G,500G&#xff0c;基本是主流配置&#xff0c;我非常意外&#xff0c;看了又看&#xff0c;不是什么Hwawii&#xff0c;或者Huuawe。然后也不是二手。为什么呢&#xff1f;因为在ALU和FPU之外&…

JAVA:OFD Reader Writer 开源库技术解析

1、简述 OFD Reader & Writer 是一个由开源社区推动的 OFD 文件处理库&#xff0c;它旨在提供对 OFD 格式文件的读取和写入功能。这一开源项目为开发者提供了强大而灵活的工具&#xff0c;使得在应用程序中处理和生成 OFD 文件变得更加容易和高效 开源地址&#xff1a;htt…

Flutter底部导航栏插件persistent_bottom_nav_bar的使用

flutter 框架中的 persistent_bottom_nav_bar 插件可以让我们快速实现页面底部导航栏&#xff08;也就是 bottomNavigationBar &#xff09;的布局且能拥有多样的切换效果&#xff08;包括但不限于&#xff1a;动画切换效果、中间凸起按钮效果等&#xff09; 插件网址&#xf…

网络安全全栈培训笔记(55-服务攻防-数据库安全RedisHadoopMysqla未授权访问RCE)

第54天 服务攻防-数据库安全&Redis&Hadoop&Mysqla&未授权访问&RCE 知识点&#xff1a; 1、服务攻防数据库类型安全 2、Redis&Hadoop&Mysql安全 3、Mysql-CVE-2012-2122漏洞 4、Hadoop-配置不当未授权三重奏&RCE漏洞 3、Redis-配置不当未授权…

linux更新内核

内核介绍 官网链接:https://kernel.org 内核下载库: https://mirrors.edge.kernel.org/pub/linux/kernel/ 更新软件源 rootcary:~# apt-get update rootcary:~# sudo apt-get install libncurses5-dev build-essential kernel-package flex bison libelf-dev libssl-dev 下…

通过curl访问k8s集群获取证书或token的方式

K8S安全控制框架主要由下面3个阶段进行控制&#xff0c;每一个阶段都支持插件方式&#xff0c;通过API Server配置来启用插件。 1. Authentication&#xff08;认证&#xff09; 2. Authorization&#xff08;授权&#xff09; 3. Admission Control&#xff08;准入控制&#…

数字频率合成器dds的量化性能分析matlab仿真

目录 1.课题概述 2.系统仿真结果 3.核心程序与模型 4.系统原理简介 4.1 DDS的基本原理 4.2 DDS的量化性能分析 5.完整工程文件 1.课题概述 数字频率合成器dds的量化性能分析matlab仿真&#xff0c;分别定义累加器位宽&#xff0c;截位位宽&#xff0c;模拟DAC位宽等&…