[发明专利]一种海洋浮标污染源寻找方法

说明书

本发明公开了一种海洋浮标污染源寻找方法，其步骤是：(1)对污染水域的水污染源数据进行去噪滤波处理；(2)建立基于高斯分布的污染源运动模型：(3)利用参数估计方法建立误差分布函数；(4)利用遗传算法对污染源的中心位置和污染源的扩散强度进行参数估计。本发明提出的海洋浮标污染源寻找方法，使得浮标系统通过海洋水质水文数据能够精确寻污溯源，海洋污染源数据通过基于自相关衰减率和小波变化的滤波方法能够消除由随机噪声产生的毛刺、不稳定波动等现象，使海洋水质水文数据的精度提高。

技术领域

本发明涉及一种污染源寻找方法，具体是一种海洋浮标污染源寻找方法。

背景技术

海洋污染监测一直以来备受关注，以海洋水产养殖为例，水域环境的优劣直接影响到鱼、虾、蟹、海参等海洋水产品质量的高低。海洋污染除了赤潮等大规模污染，基本是以源头为中心向外辐射污染(如化学药剂泄露)，以往的浮标水质监测，仅仅是对单点区域的水质要素进行记录，没有对数据进行分析以寻污溯源，并且由于海洋波浪等原因，数据精度往往较低。

在目前研发中的国外水质监测系统，如美国Heliosware公司的EMNET系统和澳大利亚CSIRO公司的Fleck系统，通信速率低，体积大，成本昂贵。国内的水质监测系统研究，如刘兴国等提出的基于水质监测技术的水产养殖安全保障系统和王骥等设计的基于无线传感器网络海洋环境监测系统，实现了水质多参数实时传输，但其测得数据的精确度不高，且仅仅局限在采集数据阶段，并没有进一步寻找污染源位置，没有达到从源头治理海洋污染的效果。同时由于海洋水质水文数据往往会伴随大量的误差干扰，数据的滤波没有有效处理。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种海洋浮标污染源寻找方法，通过建立基于高斯分布的污染源模型精确确定污染源点源的位置。

技术方案：一种海洋浮标污染源寻找方法，包括以下步骤：

(1)取水流上的封闭曲面所围成污染水域，对其污染源数据进行去噪滤波处理；

(2)设第i个观测点的污染物浓度指数为：

C_i＝C(x_i,y_i),i＝1,2,…,n

式中x_i，y_i是观测点的水平位置，由于在无限大介质中扩散浓度集中在点源，设定污染扩散属于多元的正态分布，若扩散模式解具有高斯解形式，即当有N个污染源时，(x_i,y_i)处的浓度分布为：

其中，k_j表示污染源的权重系数，Σ_j表示污染源的扩散强度，污染源的中心位置

(3)设定目标函数为：表示估计的污染分布与实际分布偏差最小；

(4)利用遗传算法对污染源的中心位置N个污染源的扩散强度σ_i进行参数估计，设置待估计参数的估计区间，设置遗传算法初始种群数和遗传代数，进行遗传交叉和变异等算法，以/为适应度函数，选择算法执行过程中适应度函数最低的解，作为最终的污染源参数估计。

有益效果：(1)本发明提出的基于高斯分布的污染源寻找方法，使得浮标系统通过海洋水质水文数据精确寻污溯源，试验结果显示污染源位置的误差与研究区域的空间尺寸之比小于1％。

(2)本发明在海洋污染源数据在EEMD的基础上建立基于自相关衰减率和小波变化的滤波消除由随机噪声产生的毛刺、不稳定波动等现象，使海洋水质水文数据的精度提高。其滤除噪声效果明显比传统的低通滤波和中值滤波要好。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明水文水质数据的原始信号图；