[發明專利]一種基于多因子和AHP-E模型的農藥殘留污染評價方法

有效

• 申請號: 201811068430.1
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109255724B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 陳誼;陳星如;管澤禮
• 申請（專利權）人: 北京工商大學
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;G06Q10/06
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 黃鳳茹

1.一種基于多因子和AHP-E模型的農藥殘留污染評價方法，綜合偵測結果中的多屬性因子，得到不同農產品、不同時間段的農藥殘留污染程度；包括：對多種數據集進行預處理；采用層次分析法進行綜合評價，得到特定農產品的農殘污染指數；通過熵值法對各個時間段內的農殘污染進行綜合評價，得到特定時間段內的農殘污染指數；具體步驟如下：

A.對多種數據集進行預處理：利用農藥殘留偵測結果數據集、農藥屬性數據集、MRL標準數據集，得到用于進行農藥殘留污染評價的多屬性數據集，從該數據集中提取用于進行農藥殘留污染綜合評價的評價因子；進一步得到農產品的評價因子取值矩陣I＝(I₁I₂...I_i...I_n)^T，其中I_i是第i種農產品對應各評價因子的農殘檢出情況向量，n為待評價的農產品數目；

B.根據A中得到的評價因子的屬性與結構，對評價因子進行層次結構劃分，設計層次分析結構模型，并構造判斷矩陣，逐層計算評價因子權重，進一步得到評價因子權重向量W'；包括如下操作：

B1.確定層次分析過程中的目標層、準則層、方案層；其中目標層用于對農產品中農藥殘留污染情況進行綜合評價，準則層為A中所選擇的評價因子，方案層為待評價的多種農產品；

B2.根據評價因子的性質，對準則層進行層次劃分，使評價因子盡可能數量均勻的分布在各準則層中；

B3.對于每一個準則層，采用矩陣標度對評價因子重要程度進行兩兩比對，得到判斷矩陣B＝(b_ij)_n*n，其中，b_ij為因子i和因子j的重要性之比，與之對應的因子j和因子i的重要性之比b_ji＝1/b_ij；n為評價因子數量；

B4.每一個準則層得到的判斷矩陣B，記準則層m的判斷矩陣為B_m，通過式2計算該準則層的因子權重W_m：

B_mW_m＝λW_m 式2

其中λ為判斷矩陣B_m的最大特征根，W_m為對應于λ的正規化的特征向量，記為W_m＝(w₁w₂...w_i...w_n)，W_m的分量w_i為相應元素單排序的權值；

B5.通過式3～4，對判斷矩陣進行一致性檢驗：

CI＝(λ-n)/(n-1) 式3

CR＝CI/RI 式4

式中，CR為一致性比率；CI為一致性指標；n為該準則層的評價因子個數；RI為隨機一致性指標，由n決定；當CR0.1時，判斷矩陣B滿足一致性檢驗，λ對應的特征向量W可作為綜合評價的權值向量；否則需要重新調整判斷矩陣B；

B6.準則層具有多層架構，通過式5計算全部評價因子權值矩陣W：

W＝W_n^TW_n-1...W₁ 式5

計算全部評價因子權值矩陣W，式中W₁為準則層1中評價因子權值向量，W_n為準則層n中評價因子權值向量；

為便于計算，將評價因子權值矩陣W轉換為評價因子權重向量W'；

C.將步驟B中得到的評價因子權重與農藥殘留污染偵測結果中各農產品對應各評價因子下農殘檢出情況進行加權求和，得到各農產品的農殘污染指數；

D.根據步驟A-C計算得到對各個時間段內不同農產品的農殘污染指數；將各時間段內的采樣農產品作為評價因子，將各農產品的農殘污染指數作為對各時間段內農殘污染進行綜合評價的評價因子值，得到評價矩陣；

E.采用熵值法比較各個農產品在各個時間段里的農殘污染指數的變化情況，確定因子權重；將因子權重與D中的評價因子值進行加權求和，得到特定時間段內農殘污染指數；具體過程為：

E1.根據不同時間段內各農產品農殘污染指數的變化情況，通過式6計算各個農產品在作為對時間段內農藥殘留污染情況進行綜合評價的評價因子時的信息量貢獻度：

式中，P_ij表示第j個因子用于對時間段T_i進行綜合評價的貢獻度；x_ij指在采樣時間T_i第j個農產品的農殘污染指數，m是時間段數；

E2.根據因子貢獻度，通過式7～9計算因子間差異系數：

k＝1/lnm 式8

d_j＝1-e_j 式9

式中，e_j為第j個評價因子的熵值，e_j∈[0,1]；d_j為第j個因子的差異系數；

E3.根據因子差異系數，通過式10計算得到評價因子權重：

其中，當d_j＝0時，第j個因子對于評價過程影響程度忽略不計，權重w_j＝0；

E4.通過步驟E1-E3得到各評價因子權重向量將其與評價矩陣X各項加權求和E＝XW^T＝[E₁ E₂...E_i...E_m]^T，即得到采樣時間T_i的農殘污染指數E_i；

通過上述步驟，實現基于AHP-E模型的多因子農藥殘留污染綜合評價。