基于粒子群优化集成学习算法堆叠模型预测蔬菜中倍硫磷的抽检结果
Stacked generalization model prediction of fenthion spot-check results in vegetables based on particle swarm optimization ensemble learning algorithm
摘要目的 建立基于粒子群(particle swarm optimization,PSO)算法优化堆叠模型(stacked generalization,Stacking)的蔬菜安全风险预测模型,对上海市市售蔬菜中倍硫磷的抽检结果进行预测.方法 基于 2021-2023 年上海市市售蔬菜中倍硫磷的抽检数据,选取任务类型、抽样地区、抽样环节、抽样场所、抽样月份、检测机构、蔬菜品种作为特征变量,以蔬菜中倍硫磷的抽检结果是否合格为目标变量;采用十折交叉验证筛选优良机器学习模型、重采样方法,经PSO算法优化模型参数后构建PSO-Stacking预测模型.结果 3889 件蔬菜中检出倍硫磷阳性样品 55 件,不合格率为 1.4%.其中,豆类蔬菜不合格率最高(2.3%),其次为茄果类(0.2%).筛选得到基模型,包括随机森林(random forest,RF)、类别特征梯度提升树(categorical boosting,CatBoost)、梯度提升(gradient boosting,GB)、极端梯度提升(extreme gradient boosting,XGBoost)和轻量级梯度提升机(light gradient boosting machine,LGBM),最佳重采样方法为自适应合成抽样(adaptive synthetic sampling,ADASYN)技术.PSO-Stacking模型在测试集上的精确率(0.91)、召回率(0.83)、F1 值(0.87)和曲线下面积(area under the curve,AUC)值(0.91)均为最高.结论 PSO-Stacking模型在不均衡食品安全抽检数据中表现优异,能准确预测蔬菜中倍硫磷不合格样本,为蔬菜监督抽检及风险预警提供技术支撑.
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