(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211332805.7 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 湖南长理尚洋科技有限公司 地址 410116 湖南省长 沙市雨花区汇金路 877号嘉华智谷产业园第A3幢1014 号 (72)发明人 王陈浩　 (74)专利代理 机构 长沙大珂知识产权代理事务 所(普通合伙) 4323 6 专利代理师 伍志祥 (51)Int.Cl. G01N 21/33(2006.01) G06K 9/62(2022.01) (54)发明名称 基于大数据的河流污染物监测方法及系统 (57)摘要 本发明涉及河流污染物 监测的技术领域， 揭 露了一种基于大数据的河流污染物监测方法及 系统， 方法包括： 对所采集河流水体样本水质进 行形式化表 示； 对形式化表达的水质数据进行预 处理； 对预处理后的水质数据进行谱 特征提取得 到水质特征参数； 构建变权水质污染物识别模 型， 将水质特征参数输入到变权水质污染物识别 模型中； 将所采集河流水体样 本的水质特征参数 与相同水质类别不同污染物来源的污染水质特 征参数进行相似性判别， 得到监测河流是否存在 污染物以及污染物来源。 本发明实现河流水体样 本水质的形式化表示， 对形式化表 示结果进行特 征提取， 实现河流水质类别的识别以及河流中是 否存在污染物以及污染物来源的识别监测。 权利要求书5页 说明书16页 附图2页 CN 115389439 A 2022.11.25 CN 115389439 A 1.一种基于大 数据的河流污染物监测方法， 其特 征在于， 所述方法包括： S1： 采集河流水体样本， 并对河流水体样本水质进行 形式化表示； S2： 对形式化表达的水质数据进行 预处理， 得到预处 理后的水质数据， 包括： 对形式化表达的水质数据D进行 预处理， 所述预处 理流程为： S21： 构建长度为 的滑动窗口， 利用p次的多项式对滑动窗口内的数据点进行拟合， 去除水质数据D中的噪声， 所述p次的多 项式为： 其中： 表示p次的多项式， x表示输入多项式的值， 表示多项式 的拟合系数； S22： 将水质数据D中每 一行数据输入 到滑动窗口中， 其中 表示水质数据D中第z行第 c 列 的 数 据 ， ) 表 示 水 质 数 据 D 的 第 z 行 数 据 ， ； S23： 滑动窗口根据输入的每一行数据， 计算得到该行数据的多项式拟合系数， 其中基 于第z行数据的多 项式拟合系数计算结果 为： 其中： T表示转置； S24： 计算得到水质数据D中第z行 数据的滤波降噪处 理后结果 ： S25： 重复步骤S22 ‑S24， 得到每行数据的滤波降噪处理结果， 并构成滤波降噪预处理后 的水质数据 ： 其中水质数据 即为预处 理后的水质数据；权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115389439 A 2S3： 对预处 理后的水质数据进行谱特 征提取得到水质特 征参数； S4： 构建变权水质污染物识别模型， 将水质特征参数输入到变权水质污染物识别模型 中， 输出水质特征参数所对应河流的水质类别； S5： 将所采集河流水体样本的水质特征参数与相同水质类别不同污染物来源的污染水 质特征参数进行相似性判别， 若判定结果大于指定相似阈值， 则 说明所采集河流水体存在 污染， 否则不存在。 2.如权利要求1所述的一种基于大数据的河流污染物监测方法， 其特征在于， 所述S1步 骤中采集河流水体样本， 并对河流水体样本水质进行 形式化表示， 包括： 实时采集正处于污染物监测状态河流的河流水体样本， 相邻河流水体样本采集时刻的 间隔时间为t， 利用光谱仪对 采集到的河流水体样本水质进行 形式化表示； 所述形式化表示 流程为： S11： 光谱仪向河流水体样本发生不同波长的紫外线， 河流水体样本中的分子接收到对 应波长的紫外线则会产生反射 光谱， 其中不同波长的紫外线即为 不同波长的发射 光谱； 对于河流水体样本水质中的任意第i种分子 ， 所对应的紫外线波长为 ， 其中所述分 子 通过吸收对应波长 的紫外线能量实现能级跃迁， 由基态跃迁为激发态； 分子 吸收对应波长 的紫外线能量 为： 其中： 表示分子 进行能级跃迁的所需能量； h表示普朗克常数， c表示 光速； S12： 计算河流水体样本中不同分子的吸光度， 其中分子 的吸光度 为： 其中： 表示紫外线向分子 的入射光强， 表示紫外线向分子 的出射光强； S13： 构建河流水体样本水质的立体光谱w： 其中： 表示分子 接收对应波长 紫外线进行能级跃迁过程中的反射光谱， 反射光谱的 波长为 ； n表示河流水体样本水质中分子的种类数；权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115389439 A 3