[发明专利]一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法及系统在审

申请号：	202310548898.5	申请日：	2023-05-15
公开（公告）号：	CN116628598A	公开（公告）日：	2023-08-22
发明（设计）人：	杨艳艳;李世平;谢丹平;付建平;丁紫荣;贾文超;韩静磊	申请（专利权）人：	生态环境部华南环境科学研究所（生态环境部生态环境应急研究所）
主分类号：	G06F18/243	分类号：	G06F18/243;G06F18/2135;G06F18/10
代理公司：	成都宏田知识产权代理事务所(普通合伙) 51337	代理人：	常利敏
地址：	510535 广***	国省代码：	广东;44
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摘要：
搜索关键词：	一种基于数据 nmf 模型二噁英来源解析方法系统
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【权利要求书】：

1.一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、获取多源排放二噁英浓度数据，进行标准化处理，得到样本数据；

S2、分析不同排放源二噁英特征的关联性，得到影响二噁英来源识别的特征变量；

S3、基于样本数据，利用随机森林算法构建二噁英来源识别模型；

S4、获取环境介质中二噁英浓度数据，利用NMF对环境介质中二噁英来源进行定量解析；

S5、构建判别模型，将NMF解析结果输入到判别模型中，得到识别出的真实数据；

S6、将真实数据输入到二噁英来源识别模型中，获得环境介质中二噁英的各个来源是否为已知来源，结合NMF源解析中的权重矩阵获得二噁英各来源的贡献率。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法，其特征在于，步骤S2中，影响二噁英来源识别的特征变量有18个，具体为：2，3，7，8-TCDF、1，2，3，7，8-PeCDF、2，3，4，7，8-PeCDF、1，2，3，4，7，8-HxCDF、1，2，3，6，7，8-HxCDF、2，3，4，6，7，8-HxCDF、1，2，3，7，8，9-HxCDF、1，2，3，4，6，7，8-HpCDF、1，2，3，4，7，8，9-HpCDF、OCDF、2，3，7，8-TCDD、1，2，3，7，8-PeCDD、1，2，3，4，7，8-HxCDD、1，2，3，6，7，8-HxCDD、1，2，3，7，8，9-HxCDD、1，2，3，4，6，7，8-HpCDD、OCDD、PCDFs/PCDDs。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法，其特征在于，步骤S3具体为：通过自助法重采样技术，从原始训练样本数据集N中有放回地重复随机抽取k个样本数据生成新的训练样本集合，然后根据自助样本数据集生成k个分类树组成随机森林，新数据的分类结果按分类树投票多少形成的分数而定。

4.根据权利要求1所述的一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法，其特征在于，步骤S4的方法具体包括以下子步骤：

S4-1、获取环境介质中二噁英浓度数据；

S4-2、应用NMF模型将受体二噁英组分浓度矩阵因子化，分解为一个非负因子矩阵W和一个非负因子矩阵H，初始化矩阵W和矩阵H，采用非负双奇异值分解初始化方法对矩阵进行初始赋值，通过欧式距离的Frobenius范数来最小化目标函数；

S4-3、设置迭代次数上限和误差阈值，采用坐标下降算法优化算法；

S4-4、按照公式：

依次迭代矩阵W和矩阵H，当两次目标函数差小于10^-4时停止迭代。

5.根据权利要求1所述的一种基于大数据和NMF模型的二噁英来源解析方法，其特征在于，步骤S5的方法具体包括以下子步骤：

S5-1、构建随机噪声生成器，生成随机噪声矩阵并将每条数据随机标记为0.7～1，该数据为二噁英假数据；

S5-2、将每条多源排放二噁英大数据随机标注为0～0.3，该数据为二噁英真数据；

S5-3、组合并随机打乱随机噪声矩阵和多源排放二噁英大数据；

S5-4、构建并训练判别网络，得到可以区分真实二噁英数据和随机假数据的判别模型。