[發明專利]一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法

在審

• 申請號: 202111067409.1
• 申請日: 2021-09-13
• 公開（公告）號: CN114358456A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 胡學飛;李樹明;陳春華;薛劍鋒;戴永洪;陳雅莉;魏猛;蘇曉玉;錢軍
• 申請（專利權）人: 南京環寶信息技術有限公司;長江水利委員會水文局
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/26;G01N33/18
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

本發明公開了環保檢測技術領域的一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法，包括以下步驟：a)通過園區或河道的水質采集設備獲取數據；b)大數據計算平臺會采集得到的數據，應用標簽算法，給每個設備打上水質標簽；c)經過對各個水質采集設備的水質標簽進行區域和時域分析，判斷水流方向，繪制水質地圖；d)通過各個設備的水質標簽與人工定義水質的合格參數進行非線性數據運算，對可能存在水質污染的區域提供預警；e)當需要定位水域的污染源時，可以根據水質地圖自動快速自動計算出可能的污染源；f)根據水質地圖，判斷水質的變換周期，動態反應水域的水質，達到實時監管，精度定位污染源及污染發生的時間。

技術領域

本發明涉及環保檢測技術領域，具體為一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法。

背景技術

水源污染治理成本高，然污水處理成本高、偷排不易發覺、違法成本低?？焖俣ㄎ晃廴驹?，可以有效降低環境污染損失、提高偷排企業的違法成本，減少偷排。

基于此，本發明設計了一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法，以解決上述提到的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種基于大數據分析實現的快速水污染溯源方法，包括以下步驟：

a)通過園區或河道的水質采集設備獲取數據；

b)大數據計算平臺會采集得到的數據，應用標簽算法，給每個設備打上水質標簽，其中標簽設計需要對歷史水質數據進行數據調研，分析數據特征，所謂的標簽算法即將根據歷史數據獲取，水質參數的優、良、合格、一般污染的分界值，level1，level2，level3，level4，根據如下算法進行標簽化，降低計算量，公式如下：

其中，level1，level2，level3，level4為人工定義的水質參數值；

c)經過對各個水質采集設備的水質標簽使用大數據算法進行區域和時域分析，根據水質的變化趨勢判斷水流方向，其中水質變化即求取水質參數的在地域和時域的導數，通過各節點水質指標及區域地圖繪制水質地圖，其計算公式如下：

其中，f為水質參數函數，f(x)表示其在x時刻的水質參數，f(x+h)表示其在x+h時刻的水質參數；

d)通過各個設備的水質標簽與人工定義水質的合格參數進行深度學習，主要用到支持向量機算法將歷史水質數據分成兩組，一組為正常的水質數據，另一組為污染的水質數據，使用支持向量機算法生成超平面，計算較新增的水質數據點與超平面之間的距離，當計算值為負值時，說明其只存污染風險，其絕對值可以標注水質污染的程度，即當小于0時，絕對值越大，風險越高，當大于0時，絕對值越大，其水質越安全，可以為水質污染的區域提供預警，其計算公式如下：

超平面函數，

其中，W為根據歷史數據得出的參數矩陣，b根據歷史數據得出的常數， i表示i個參數點，y為該數據樣本的分類，

當y⁽ⁱ⁾＝1時，函數邊界將會很大，(w^Tx+b)為一個較大的正數，其水質就越好；

當y⁽ⁱ⁾＝-1時，函數邊界也將會很大，(w^Tx+b)為一個較大的負數，水質就越差；

e)當需要定位水域的污染源時，可以根據水質地圖中各個區域的水質數據判斷水質的變化趨勢，找到水質污染最嚴重的區域，從而得出可能的污染源，其公式如下：