[發明專利]基于魚類行為解析的水質分析方法

有效

• 申請號: 202010763095.8
• 申請日: 2020-07-31
• 公開（公告）號: CN111855946B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 李遙;饒凱鋒;李月中;劉勇;江桂紅;徐藝草;王敏;徐廣永
• 申請（專利權）人: 維爾利環保科技集團股份有限公司;無錫中科水質環境技術有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G06Q50/06
• 代理公司: 常州金之壇知識產權代理事務所(普通合伙) 32317
• 代理人: 賈海芬

本發明涉及一種基于魚類行為解析的水質分析方法,設置八個獨立待測水體的檢測池，且每一個待測水體的檢測池內設有生物行為傳感器以建立各自生物監測的通道，信號采集單元記錄各生物行為傳感器所采集到對應通道內的魚類水生生物在水體突發性污染時產生回避行為的生物活動信號，信號分析單元對水質污染進行綜合判斷，所述的信號分析單元包括單通道監測算法模型進行分析判斷和多通道綜合判斷算法模型進行分析判決。本發明能對復雜生物行為信號進行有效可靠分析處理，提高水質分析判決的準確性和可靠性。

技術領域

本發明涉及一種基于魚類行為解析的水質分析方法，屬于水質監測技術領域。

背景技術

水是生命之源，近年來，環境保護領域是研究的熱點，其中水資源尤為重要。水質直接關系到飲用水的安全，與人們的生活息息相關。當前我國地表水水質逐漸惡化，對自然環境以及人們的正常生活等方面產生了很大影響。合理監測并對水質安全進行有效監測分析，成為當前水質監測的重要問題。

目前，水質監測和評估的方法主要有理化分析和生物監測兩大類，與理化分析相比，生物監測方法具有直觀可靠、經濟實用以及準確全面等特點，能反應環境的長期污染情況，可用于水質的綜合評價，同時兼備預警功能。生物監測方法主要是通過生物傳感器監測水體內受試水生生物不同水平上的生物學指標變化，受試水生生物對有毒物質暴露的一種典型“應激”狀態是突然“興奮”，隨著毒性的增加或累積，受試水生生物隨后運動狀態強度迅速減弱，乃至最終的死亡，因此，受試水生生物的運動行為的改變是實現水質有毒物質污染事件監測和預警的重要手段。但現有的水質分析方法判斷單一，影響水質分析結果的真實性。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于魚類行為解析的水質分析方法，能對復雜生物行為信號進行有效可靠分析處理，提高水質分析判決的準確性和可靠性。

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種基于魚類行為解析的水質分析方法,其特征在于，所述方法包括：

建立多個獨立生物監測的通道，設置八個獨立待測水體的檢測池，且每一個待測水體的檢測池內設有生物行為傳感器以建立各自生物監測的通道；

原始信號的收集，信號采集單元記錄各生物行為傳感器所采集到對應通道內的魚類水生生物在水體突發性污染時產生回避行為的生物活動信號；

信號分析單元對水質污染進行判斷，所述的信號分析單元包括單通道監測算法模型進行分析判斷和多通道綜合判斷算法模型進行分析判決；

所述單通道監測算法模型按默認輸入信號的長度接收信號采集單元所記錄的各通道的生物活動信號，所述的生物活動信號包括背景信號和有魚的原始待檢測信號，信號處理系統對各通道的原始待檢測信號基于稀疏方程和小波分解加性方法進行信號分解和信號整合處理，得到修正后的待檢測信號，單通道監測算法模型對輸入各通道內的生物活動信號按以下步驟判斷：

對各通道內的背景信號進行判斷，計算各通道背景信號的標準差，當背景信號的標準差≤所設定的閾值，判斷背景值正常并進入下一步判斷；當背景信號的標準差＞所設定的閾值，判斷背景信號波動劇烈，該通道不適合作為判斷水質情況的依據，算法退出，輸出并報告背景值異常；

對各通道內的待檢測信號進行判斷，計算各通道待檢測信號的標準差，當待檢測信號的標準差≥所設定的閾值，判斷魚有行為運動并進入下一步判斷；當待檢測信號的標準差＜所設定的閾值，判斷該通道的魚沒有行為運動，算法退出，輸出并報告魚死亡；

對各通道內的魚行為進行判斷，對各通道的待檢信號進行魚行為曲線遞歸EMD分解獲得各通道的行為曲線包絡線，所述的曲線包絡線為行為曲線的趨勢項；

當行為曲線的趨勢項的均值＜所設定的閾值，信號較弱，分析行為曲線的趨勢項信號大于或小于所設定的閾值在總信號長度中比例來判斷通道是否嚴重污染，當該通道嚴重污染，則算法退出，并輸出并報告嚴重污染；