定 價:69 元
叢書名:一流本科專業(yè)一流本科課程建設系列教材
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- 作者:趙陽等
- 出版時間:2023/11/1
- ISBN:9787111737704
- 出 版 社:機械工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TK018
- 頁碼:
- 紙張:膠版紙
- 版次:
- 開本:16開
本書主要包含四部分內容,側重于從能源領域工程實際和科學研究的需求角度出發(fā),闡述用人工智能大數據方法解決能源系統(tǒng)問題的知識和方法論。第一部分介紹能源系統(tǒng)信息采集中常見數據類型及數據預處理方法,包括適用于能源系統(tǒng)的異常值識別、缺失值處理、數據規(guī)范化、數據轉換及分割方法等;第二部分介紹無監(jiān)督學習方法及其在能源系統(tǒng)工程中的典型應用,包括聚類分析、關聯規(guī)則挖掘和知識后挖掘方法;第三部分介紹監(jiān)督學習方法及其在能源系統(tǒng)預測建模中的應用要點,包括特征工程、算法選擇、模型優(yōu)化和模型解讀方法;第四部分介紹能源系統(tǒng)優(yōu)化方法,主要從評價指標、建模方法和優(yōu)化算法等方面講述能源系統(tǒng)在設計和運行階段的優(yōu)化思路及案例。
本書可作為高等院校能源系統(tǒng)工程和人工環(huán)境工程等專業(yè)與人工智能領域相結合的跨學科專業(yè)教材,也可以作為工程技術人員和管理人員的參考讀物。
前 言
能源系統(tǒng)是當今人類文明發(fā)展的基礎,小到千家萬戶照明、供暖和制冷需求,大到區(qū)域供熱乃至跨區(qū)域跨國家的能源生產、傳輸和分配,涉及人類社會的方方面面。隨著人類工業(yè)文明進入信息化智能化階段,日新月異的信息化技術和自動化工具在能源領域正在大規(guī)模普及。日積月累采集的大量乃至海量實時運行數據,為深入理解系統(tǒng)運行規(guī)律、識別系統(tǒng)存在的問題和對系統(tǒng)進行進一步優(yōu)化奠定了基礎。人工智能大數據方法為能源系統(tǒng)的規(guī)劃設計、運行、維護和管理等方面的進步提供了新的工具和方法論,乃至有望進一步改變能源系統(tǒng)領域傳統(tǒng)技術的進化范式。
在當前工科培養(yǎng)體系下,能源領域人才培養(yǎng)偏重工程技術,人工智能領域人才培養(yǎng)偏重數據算法。亟須在知識層面、方法論及思維層面上貫通兩個領域,培養(yǎng)出具有交叉學科知識背景和解決問題能力的跨學科復合型專業(yè)人才。本書十分注重對學生學科交叉思維的培養(yǎng),側重于從能源領域需求的視角去理解人工智能算法。本書以生活中常見能源場景為入口,弱化對讀者的能源理論知識的需求,并以經典人工智能算法為抓手,強化對交叉學科思維的培養(yǎng)。書中少量標“*”部分為選修內容。
本書由清華大學李先庭教授主審,浙江大學竺可楨學院智慧能源班俞自濤教授和能源工程學院張學軍教授為本書統(tǒng)籌規(guī)劃和編撰提供了寶貴建議和支持。具體編寫分工如下:趙陽編寫第3章、第5章,以及第1章部分內容,范成編寫第2章、第4章,以及第1章部分內容,顏承初、剛文杰主要負責書中的應用案例。本書各章節(jié)編寫還得到了部分能源領域專家學者的大力支持:劉猛和楊斌為第2章內容提供了寶貴建議,章超波和丁研參與了第3章的完善,嚴珂、唐瑞和王慧龍參與了第4章的修改完善,魯潔參與了第5章的完善,趙英汝為第5章提供了部分應用案例。本書的順利完成也受益于浙江大學章文愷、馬鵬岳、鄧孟秋、張譯文、王子豪、孫嘉偉、王嘉茜、賀佳寧,以及深圳大學李雪清、劉奕辰、劉旭媛、陳美玲、何煒麟、雷宇田、馬媛媛、吳澤彬、吳秋婷、張璐等同學的支持與幫助。在此一并表示感謝!
本書涉及兩個領域交叉,由于編者自身學識水平有限,書中難免出現疏漏和不足之處,懇請讀者不吝賜教,以促進本書的完善。
目 錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 能源系統(tǒng)工程與人工智能 1
1.2 人工智能發(fā)展歷程 2
1.3 本書的內容結構 3
思考與練習 4
第2章 數據預處理方法 5
2.1 能源系統(tǒng)中的數據 5
2.1.1 能源系統(tǒng)運行數據常見格式及
特點 5
2.1.2 能源系統(tǒng)運行數據的表現形式 6
2.1.3 數據預處理的必要性 6
2.2 能源系統(tǒng)運行數據清洗方法 7
2.2.1 常見的缺失值處理方法 7
2.2.2 常見的異常值識別方法 10
2.3 能源系統(tǒng)運行數據降維方法 13
2.3.1 樣本維度的降維 14
2.3.2 變量維度的降維 14
2.4 能源系統(tǒng)運行數據規(guī)范化方法 15
2.5 能源系統(tǒng)運行數據轉換方法 17
2.5.1 連續(xù)數值型-類別型變量轉換
方法 17
2.5.2 類別型-連續(xù)數值型變量轉換
方法 18
2.6 能源系統(tǒng)運行數據分割方法* 18
思考與練習 21
第3章 無監(jiān)督學習方法 22
3.1 總論 22
3.1.1 能源領域無監(jiān)督學習方法概述 22
3.1.2 典型能源應用場景 23
3.1.3 無監(jiān)督學習的一般流程 24
3.2 基于聚類的無監(jiān)督學習 24
3.2.1 引言 24
3.2.2 基本概念 25
3.2.3 基于原型的聚類 38
3.2.4 基于密度的聚類 42
3.2.5 基于層次的聚類 46
3.2.6 課外閱讀 51
3.3 基于關聯規(guī)則挖掘的無監(jiān)督學習 51
3.3.1 引言 51
3.3.2 基本概念 51
3.3.3 Apriori算法 54
3.3.4 頻繁模式增長算法 61
3.3.5 課外閱讀 73
3.4 知識后挖掘 73
3.4.1 引言 73
3.4.2 聚類后挖掘 74
3.4.3 關聯規(guī)則后挖掘 83
3.4.4 課外閱讀 84
3.5 總結與展望 85
思考與練習 85
參考文獻 86
第4章 監(jiān)督學習方法 87
4.1 總論 87
4.1.1 監(jiān)督學習基礎概念 87
4.1.2 典型能源應用場景 88
4.1.3 基于監(jiān)督學習的預測建模流程 91
4.2 特征工程 92
4.2.1 引言 92
4.2.2 特征篩選方法 92
4.2.3 特征構建方法 100
4.3 模型選擇與優(yōu)化 102
4.3.1 引言 102
4.3.2 模型選擇 103
4.3.3 模型原理 106
4.3.4 模型優(yōu)化 122
4.4 模型評價方法 132
4.4.1 引言 132
4.4.2 回歸模型評價指標 132
4.4.3 分類模型評價指標 134
4.4.4 課外閱讀 137
4.5 模型解讀 138
4.5.1 引言 138
4.5.2 模型專用解讀方法 139
4.5.3 模型通用解讀方法 142
4.6 總結與展望 158
思考與練習 159
參考文獻 159
第5章 優(yōu)化方法 161
5.1 總論 161
5.1.1 能源領域優(yōu)化方法概述 161
5.1.2 典型能源應用場景 162
5.1.3 優(yōu)化方法的一般流程 162
5.2 能源系統(tǒng)評價指標 163
5.2.1 引言 163
5.2.2 能源效益指標 164
5.2.3 經濟效益指標 166
5.2.4 環(huán)境效益指標 169
5.2.5 電網互動性指標 171
5.2.6 綜合效益指標 173
5.2.7 課外閱讀 174
5.3 能源系統(tǒng)建模方法 174
5.3.1 引言 174
5.3.2 建模方法 174
5.3.3 示例分析:綜合能源系統(tǒng)建模 177
5.3.4 示例分析:建筑能源系統(tǒng)建模 179
5.3.5 課外閱讀 184
5.4 能源系統(tǒng)優(yōu)化方法 184
5.4.1 引言 184
5.4.2 優(yōu)化問題 184
5.4.3 數學規(guī)劃算法 186
5.4.4 啟發(fā)式優(yōu)化算法 200
5.4.5 多目標優(yōu)化算法 207
5.4.6 課外閱讀 216
5.5 總結與展望 216
思考與練習 217
參考文獻 217