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【发明授权】一种农业面源污染监测系统_苏州农业职业技术学院_202311544729.0 

申请/专利权人:苏州农业职业技术学院

申请日:2023-11-20

公开(公告)日:2024-06-21

公开(公告)号:CN117517609B

主分类号:G01N33/18

分类号:G01N33/18;G08B21/18;G06F18/2433;G06F18/22

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2024.06.21#授权;2024.02.27#实质审查的生效;2024.02.06#公开

摘要:本发明涉及数据处理领域,具体涉及一种农业面源污染监测系统,该系统包括:监测点部署模块、数据采集模块、疑似异常监测点获取模块、异常扩散点获取模块、污染报警模块,设置多个监测点,在每个监测点采集污染物的浓度,构建污染物浓度曲线,根据污染浓度曲线上数据点的斜率获取监测点的异常可能性,进而筛选疑似异常监测点,获取不同疑似异常监测点的同一种污染物浓度曲线之间的错位程度,根据不同疑似异常监测点之间所有污染物浓度曲线的错位程度以及浓度增长差异获取不同疑似异常监测点之间错位程度和浓度增长差异的相关性,进而得到异常扩散点,根据异常扩散点获取可能的污染来源,进行报警。本发明对于农业污染源识别准确。

主权项:1.一种农业面源污染监测系统,其特征在于,所述系统包括:监测点部署模块,在水体近岸位置等间隔设置多个监测点;数据采集模块,在每个监测点采集每个时刻不同污染物的浓度,构建每个监测点的每种污染物浓度曲线;疑似异常监测点获取模块,根据监测点的每种污染浓度曲线上每个数据点的斜率获取监测点的异常可能性,根据异常可能性筛选疑似异常监测点;所述根据监测点的每种污染浓度曲线上每个数据点的斜率获取监测点的异常可能性,包括:根据监测点的每种污染浓度曲线上每个数据点的斜率获取监测点上的增长数据点以及增长组;根据监测点的所有污染物浓度曲线上的所有增长数据点以及增长组获取监测点的异常可能性;所述根据监测点的每种污染浓度曲线上每个数据点的斜率获取监测点上的增长数据点以及增长组,包括:获取每种污染物浓度曲线上斜率大于0的所有数据点,将每个斜率大于0的数据点分别作为一个增长数据点,将污染物浓度曲线上连续的增长数据点划分为一组,作为一个增长组,得到多个增长组;所述根据监测点的所有污染物浓度曲线上的所有增长数据点以及增长组获取监测点的异常可能性,包括: 式中,Di表示第i个监测点的异常可能性,k表示污染物种类,lij表示第i个监测点的第j种污染物浓度曲线上包含的增长数据点的数量,Lij表示第i个监测点的第j种污染物浓度曲线上包含的数据点的数量,nij表示第i个监测点的第j种污染物浓度曲线上包含的增长组的数量,exp表示以自然常数为底的指数函数,sij表示第i个监测点的第j种污染物浓度曲线上,包含增长数据点最多的增长组中所有增长数据点的斜率的方差,α为超参数,max为最大值函数;异常扩散点获取模块,根据不同疑似异常监测点的同一种污染物浓度曲线上数据点的匹配关系获取不同疑似异常监测点的同一种污染物浓度曲线之间的错位程度;根据每个疑似异常监测点的每种污染物浓度曲线中的最大值以及最小值,获取不同疑似异常监测点之间同一种污染物浓度曲线的浓度增长差异;根据不同疑似异常监测点之间所有污染物浓度曲线的错位程度以及浓度增长差异获取不同疑似异常监测点之间错位程度和浓度增长差异的相关性;根据所述相关性获取异常扩散点;所述获取不同疑似异常监测点之间错位程度和浓度增长差异的相关性,包括: 式中,Ru,v表示第u个疑似异常监测点与第v个疑似异常监测点之间的错位程度和浓度增长差异的相关性,fu,v,j表示第u个疑似异常监测点的第j种污染物浓度曲线与第v个疑似异常监测点的第j种污染物浓度曲线之间的错位程度,Δpu,v,j表示第u个疑似异常监测点的第j种污染物浓度曲线与第v个疑似异常监测点的第j种污染物浓度曲线之间的浓度增长差异,k表示污染物种类;所述根据所述相关性获取异常扩散点,包括:根据所有疑似异常监测点两两之间错位程度和浓度增长差异的相关性获取距离多个疑似异常监测点都较远的农业污染源存在的可能性: 式中,G表示距离多个疑似异常监测点都较远的农业污染源存在的可能性,Ru,v表示第u个疑似异常监测点与第v个疑似异常监测点之间的错位程度和浓度增长差异的相关性,H表示疑似异常监测点的数量;预设存在可能性阈值T2;当距离多个疑似异常监测点都较远的农业污染源存在的可能性G大于存在可能性阈值T2时,对于任意两个疑似异常监测点,将此两个疑似异常监测点的每种污染物浓度曲线之间的错位程度的均值作为农业污染源的污染物流动到此两个疑似异常监测点的时间差;利用农业污染源的污染物流动到此两个疑似异常监测点的时间差与水流的流速相乘,得到农业污染源的污染物流动到两个疑似异常监测点的距离差;根据农业污染源的污染物流动到所有疑似异常监测点两两之间的距离差,获取农业污染源的污染物在水体中开始流动的源头,作为异常扩散点;污染报警模块,根据异常扩散点获取可能的污染来源,进行报警,对可能的污染来源进行排查。

全文数据:

权利要求:

百度查询: 苏州农业职业技术学院 一种农业面源污染监测系统

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