建筑能耗與工業(yè)能耗和交通能耗并稱為社會三大能耗,已經(jīng)成為制約我國經(jīng)濟(jì)長期快速增長的沉重負(fù)擔(dān)。對既有建筑進(jìn)行能耗預(yù)測,可以分析和改造設(shè)計方案,實現(xiàn)低耗能設(shè)計,對建筑節(jié)能設(shè)計具有指導(dǎo)意義。為了從龐大的建筑能耗數(shù)據(jù)資源中找到我們所需要的信息,必須依靠有效的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分類預(yù)測算法往往只能處理小樣本數(shù)據(jù),當(dāng)建筑能耗數(shù)據(jù)樣本規(guī)模很大時,計算量急劇增加,網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練時間長,這成為傳統(tǒng)算法的無法克服的問題。云計算的興起,將傳統(tǒng)的分類預(yù)測算法進(jìn)行并行化處理,有效地解決了大規(guī)模數(shù)據(jù)分類預(yù)測問題。本文的主要研究內(nèi)容為:(1)根據(jù)采集到的建筑能耗數(shù)據(jù)樣本數(shù)據(jù)量大、維度高等特點,利用粗糙集理論進(jìn)行數(shù)據(jù)樣本的屬性約簡,以確定影響建筑能耗的主要因素。采用基于Map Reduce的大規(guī)模數(shù)據(jù)約簡算法,與串行約簡算法作對比,在獲得相同的約簡效果的同時,可以大大縮減數(shù)據(jù)預(yù)處理的時間,提高效率。(2)針對已經(jīng)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理的樣本的輸入輸出特點,確定用于能耗預(yù)測的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),如網(wǎng)絡(luò)層級數(shù)、每層的神經(jīng)元數(shù),連接方式,傳遞函數(shù)和學(xué)習(xí)算法等,構(gòu)建建筑能耗預(yù)測模型。針對普通BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法存在的訓(xùn)練時間長,容易收斂到局部極小值等缺點,采用遺傳算法對已構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行優(yōu)化,得到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)的初始權(quán)值和閾值,并將預(yù)測結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)模型進(jìn)行對比。實驗結(jié)果表明經(jīng)過遺傳算法優(yōu)化的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型無論收斂速度還是預(yù)測精度都得到提高。該模型僅適用于小樣本的建筑能耗預(yù)測。(3)利用基于RBF的建筑能耗預(yù)測模型,針對本文的輸入輸出參數(shù),設(shè)計實驗,實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)基于RBF構(gòu)建的模型收斂速度雖然比BP構(gòu)建的模型收斂速度快,但是預(yù)測精度并沒有很大程度的提高。相比于經(jīng)過遺傳優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,RBF無論在收斂速度還是預(yù)測精度上都沒有表現(xiàn)出優(yōu)勢。因此建筑能耗的預(yù)測模型選擇BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,并利用遺傳算法優(yōu)化其初始權(quán)值和閾值。(4)尋找普通BP算法的并行點,并將其進(jìn)行Map Reduce擴(kuò)展,構(gòu)建并行的大規(guī)模建筑生命周期能耗預(yù)測模型并部署在Hadoop分布式平臺上實現(xiàn)。將本文提出的基于Map Reduce的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法應(yīng)用于大規(guī)模建筑能耗預(yù)測中,實驗中初始權(quán)值和閾值選擇遺傳算法優(yōu)化得到的結(jié)果。在保證預(yù)測精度的前提下,本文提出的算法在面對大規(guī)模的建筑信息數(shù)據(jù)時有著傳統(tǒng)BP算法無可比擬的優(yōu)勢,其運(yùn)算速度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)算法。尤其是當(dāng)傳統(tǒng)算法無法對樣本進(jìn)行訓(xùn)練時,本文提出的算法優(yōu)勢更為明顯。本文的創(chuàng)新工作主要體現(xiàn)在兩方面:(1)數(shù)據(jù)預(yù)處理時采用了針對大規(guī)模數(shù)據(jù)的Map Reduce數(shù)據(jù)約簡算法;(2)針對大規(guī)模建筑能耗數(shù)據(jù),構(gòu)建了基于Map Reduce的并行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2015
【中圖分類】：TU111.195;TP183
【部分圖文】：

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文函數(shù)匯總所有的核集，并從核集的末尾開始從后往前對行判斷是否為冗余屬性，如果所有以所有屬性提取的不一rei-b}為有效屬性提取的不一致子集記錄相同，則 b 為冗將 b 刪除得到最后的約簡集合。

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文窗的遮陽系數(shù)。圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)主要由墻體、決定。耗預(yù)測模型經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡單并抽象地描述了生物神經(jīng)元的信息傳遞過程的最小單位。許多功能簡單的人工神經(jīng)元通過拓?fù)浣j(luò)，它們之間的信號傳遞實現(xiàn)了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的信息處節(jié)完成了了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練學(xué)習(xí)過程。圖 2-5 表示單結(jié)構(gòu)。

誤差逐級遞減，傳遞函數(shù)選擇連續(xù)可導(dǎo)的 Sigmoid 函數(shù)，如1( )1 exp( )f xx 被辨識的模型特性在一個正負(fù)區(qū)間內(nèi)變化，網(wǎng)絡(luò)的傳遞函數(shù)可也就是對稱的 Sigmoid 函數(shù)，如式（2-4）：1 exp( )( ) ( )1 exp( )xf x than xx 6 描述了一個具有 m 個輸入神經(jīng)元、n 個隱含層神經(jīng)元和 l 個 BP 網(wǎng)絡(luò)模型的結(jié)構(gòu)。BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示了一個從 m 個輸入到數(shù)關(guān)系，這種函數(shù)關(guān)系我們事前并不知道。1 2, , ,mx x x 表示ia（ i 1, 2, ,M ）表示輸入層各個神經(jīng)節(jié)點的輸出，ja（ j 隱含層神經(jīng)節(jié)點的輸出，ky （ k 1, 2, ,L ）表示輸出層各個mly 表示網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的輸出向量，ply 表示數(shù)據(jù)樣本提供的原始
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2889582