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龍圖騰網(wǎng)獲悉北京師范大學(xué)珠海校區(qū)申請(qǐng)的專(zhuān)利基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專(zhuān)利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN120181152B 。

龍圖騰網(wǎng)通過(guò)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-19發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?專(zhuān)利號(hào)為：202510646514.2，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06N3/0499；該發(fā)明授權(quán)基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)是由馬胡雙;張強(qiáng);王港設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2025-05-20向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專(zhuān)利申請(qǐng)。

本基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)在說(shuō)明書(shū)摘要公布了：本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì),方法包括：預(yù)處理采集到的目標(biāo)流域的地理空間遙感數(shù)據(jù)、降水強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，得到第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集；基于初始PINNs模型和第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集構(gòu)建第一目標(biāo)損失函數(shù)，第一目標(biāo)損失函數(shù)基于物理約束損失函數(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)形成；基于第一目標(biāo)損失函數(shù)和第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集訓(xùn)練初始PINNs模型得到目標(biāo)模型；基于目標(biāo)模型對(duì)目標(biāo)流域進(jìn)行洪水預(yù)測(cè)。本申請(qǐng)?jiān)谟?xùn)練洪水預(yù)測(cè)模型過(guò)程中引入物理?yè)p失函數(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)優(yōu)化模型，使得最終用于洪水預(yù)測(cè)的目標(biāo)模型能擬合實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的同時(shí)遵循洪水物理規(guī)律，如此，能夠提升洪水預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明授權(quán)基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì)在權(quán)利要求書(shū)中公布了：1.一種基于PINNs的洪水預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括： 獲取預(yù)設(shè)時(shí)間段內(nèi)目標(biāo)流域?qū)?yīng)的地理空間遙感數(shù)據(jù)、降水強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù)，對(duì)所述地理空間遙感數(shù)據(jù)、所述降水強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)、所述氣象數(shù)據(jù)、所述水文數(shù)據(jù)和所述環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到預(yù)處理后的第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集； 獲取初始PINNs模型，基于所述初始PINNs模型和所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集構(gòu)建第一目標(biāo)損失函數(shù)，其中，所述第一目標(biāo)損失函數(shù)基于物理約束損失函數(shù)和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)形成，所述物理約束損失函數(shù)基于圣維南方程構(gòu)建，所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)基于所述初始PINNs模型所輸出的預(yù)測(cè)流量和對(duì)應(yīng)的實(shí)際流量構(gòu)建； 基于所述第一目標(biāo)損失函數(shù)和所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集對(duì)所述初始PINNs模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的目標(biāo)模型； 基于所述目標(biāo)模型對(duì)所述目標(biāo)流域進(jìn)行洪水預(yù)測(cè)； 其中，基于所述初始PINNs模型和所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集構(gòu)建第一目標(biāo)損失函數(shù)，包括： 計(jì)算所述初始PINNs模型基于所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集輸出的所述預(yù)測(cè)流量對(duì)所述第一目標(biāo)數(shù)據(jù)集中各個(gè)輸入變量的各個(gè)導(dǎo)數(shù)； 將各個(gè)所述導(dǎo)數(shù)代入所述圣維南方程得到所述物理約束損失函數(shù)； 計(jì)算所述預(yù)測(cè)流量與所述目標(biāo)流域?qū)?yīng)的實(shí)際流量之間的第一均方誤差，基于所述第一均方誤差構(gòu)建所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)； 確定權(quán)衡系數(shù)，基于所述物理約束損失函數(shù)、所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)和所述權(quán)衡系數(shù)構(gòu)建所述第一目標(biāo)損失函數(shù)，其中，所述權(quán)衡系數(shù)為權(quán)衡所述物理約束損失函數(shù)和所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)之間的相對(duì)重要性的參數(shù)； 所述第一目標(biāo)損失函數(shù)的表達(dá)式如下： ; ; ; ; 2; 其中，為所述第一目標(biāo)損失函數(shù)，為所述權(quán)衡系數(shù)，為所述物理約束損失函數(shù)，為第一權(quán)重參數(shù)，為第二權(quán)重參數(shù)，為所述初始PINNs模型輸出的所述目標(biāo)流域的預(yù)測(cè)流量，為所述目標(biāo)流域的橫截面積，為所述目標(biāo)流域的水位，為重力加速度，為動(dòng)量方程損失函數(shù)，N1和N2為樣本數(shù)量，為所述預(yù)測(cè)流量的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，為動(dòng)量通量項(xiàng)的空間梯度，為所述水位的空間梯度，為所述目標(biāo)流域的摩阻坡度，為所述目標(biāo)流域的河床底坡，為連續(xù)方程損失函數(shù)，為所述橫截面積隨時(shí)間的變化率，為所述預(yù)測(cè)流量的空間梯度，為所述數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)損失函數(shù)，為所述實(shí)際流量。

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