四川宝英环境技术有限公司李英获国家专利权
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龙图腾网获悉四川宝英环境技术有限公司申请的专利一种多参数环境监测与污染源智能识别方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121583400B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202610114326.X,技术领域涉及:G16C20/70;该发明授权一种多参数环境监测与污染源智能识别方法及系统是由李英;晏坤设计研发完成,并于2026-01-28向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多参数环境监测与污染源智能识别方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种多参数环境监测与污染源智能识别方法及系统,包括:采集并预处理多源环境监测数据,生成环境监测数据序列;输入监测数据序列,分段识别相态,输出净扰动序列;构建监测格、污染源格、气象格,建立三层约束格结构;净扰动序列投影监测格,多级映射裁剪,生成候选污染源;构建污染原型矩阵,建立反演矩阵,计算污染贡献度;按污染贡献度排序筛选主污染源,输出识别结果评分。本发明通过构建扰动解译结构、约束格结构与反演求解结构,实现多参数环境数据中的污染扰动提取、传播路径筛选与主污染源精准识别。
本发明授权一种多参数环境监测与污染源智能识别方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种多参数环境监测与污染源智能识别方法,其特征在于,包括: 采集目标区域内的多源环境监测数据,对多源环境监测数据进行预处理,形成多参数环境监测数据序列,所述多源环境监测数据包括空气参数、水体参数、土壤参数及气象参数,所述空气参数包括PM2.5、PM10、二氧化硫、氮氧化物与臭氧浓度,所述水体参数包括化学需氧量、氨氮、溶解氧与电导率,所述土壤参数包括含水率与离子浓度,所述气象参数包括风速、风向、降水量与水流方向; 将多参数环境监测数据序列输入污染扰动相变分层解译器,进行相态分段处理,识别稳定相、过渡相与扩散相,构建扰动算子链,对相态缓冲区进行逆向重构,输出净扰动序列; 构建监测格、污染源格及气象格组成的三层约束格结构,将各监测点映射至监测格,将污染源的排放作用域映射至污染源格,将风向格、水流格及降雨影响格映射至气象格; 将净扰动序列投影至监测格,通过监测格、气象格与污染源格之间的多级格映射关系,对污染传播路径进行裁剪,生成候选污染源集合; 依据候选污染源集合构建污染作用原型矩阵,获取各候选污染源的污染作用原型向量,构建扰动反演矩阵进行反演求解,获得污染贡献度; 根据污染贡献度对候选污染源进行排序与主污染源筛选,输出目标污染源识别结果及对应的贡献度评分; 所述输出净扰动序列,包括: 根据多参数环境监测数据序列,计算每一采样时刻的变化速率、变化加速度与波动幅度,生成对应的特征分布向量,依据历史无污染时段建立基线统计模板,得到相态判定阈值初值集合,将特征分布向量、基线统计模板与相态判定阈值初值集合写入特征统计缓存区; 构建污染扰动相变分层解译器,污染扰动相变分层解译器依次由自校准相态分割层、交叉参数耦合扰动编码层与双向可逆扰动链缓冲层组成,其中: 自校准相态分割层以特征分布向量与相态判定阈值初值集合为输入,输出相态标记与相态缓冲区; 交叉参数耦合扰动编码层在相态缓冲区内生成阶跃扰动算子、脉冲扰动算子、递增扩散扰动算子与回落扰动算子并附加参数间耦合标签; 双向可逆扰动链缓冲层建立扰动算子链及反向索引表并登记各扰动算子的逆算子; 在自校准相态分割层内,按固定长度的滚动窗口对特征统计缓存区进行更新,依据特征分布向量与相态判定阈值初值集合进行阈值自校准,对每一采样时刻生成稳定相、过渡相或扩散相的相态标记,将时间连续且标记一致的数据段划分为相态缓冲区; 在交叉参数耦合扰动编码层内,读取相态缓冲区与特征统计缓存区,按采样时间顺序识别实际出现的扰动算子类型,记录每一扰动算子的起始时刻、持续时长、幅度信息与参数间耦合标签,按记录顺序写入双向可逆扰动链缓冲层形成扰动算子链; 在双向可逆扰动链缓冲层内,先按反向索引表调用各扰动算子的逆算子对相态缓冲区进行逆向重构,再按登记顺序进行正向一致性校核,双向一致后输出净扰动序列,其中: 按反向索引表调用各扰动算子的逆算子对相态缓冲区进行逆向重构,具体为: 依据反向索引表从链尾开始逐项读取扰动算子,定位结束时刻在相态缓冲区中的数据段,按照登记的逆算子类型对数据段执行数值恢复操作,将扰动影响从最新时刻向更早时刻逐步抵消; 在每次逆向恢复完成后,向前移动索引指针,继续检索上一条扰动算子及对应数据段,重复逆向处理直至到达链首,期间持续更新缓冲区内容; 当链中全部扰动算子的逆向处理完成,遍历缓冲区确认所有数据段均已恢复至基线水平,并记录本轮逆向重构的起止时刻、已用逆算子清单与恢复完成标志; 再按登记顺序进行正向一致性校核,具体为: 沿原登记顺序自链首向链尾依次重新应用各扰动算子,将逆向重构后的数据逐段叠加还原,实时比对每一步重叠区域与逆向前的原始扰动幅度,若误差超过设定容差则回滚重算直至一致; 完成全链前向叠加后,扫描缓冲区确认复原曲线与原始监测基线在所有采样点均保持误差在容差范围内,若全部通过则记录校核成功标志,否则触发异常标记交由上层逻辑重新调整阈值或扩展缓冲区; 所述构建监测格、污染源格及气象格组成的三层约束格结构,包括: 在目标区域建立监测格,将净扰动序列按照固定边长的蜂窝形格元进行空间离散,为每一监测格元生成唯一的层级编码,记录监测点坐标、高程信息与介质类别; 在监测格外围建立污染源格,按同一蜂窝形几何参数对已知排放口、溢流点及潜在泄漏源进行空间映射,为每一污染源格元保存排放方向、排放强度等级及作用半径,通过污染源格元的层级编码与邻近监测格元建立一跳映射表; 在监测格与污染源格之上建立气象格,将风场格元和水动力格元以时间片为单位叠加成动态层,为每一气象格元记录当前风速风向、降雨强度或水流速度信息,通过时间戳标识与空间索引构成可滚动更新的三维栅格; 基于监测格元与污染源格元的空间邻接表,以及气象格元记录的风向、水流和降雨信息,制定空间可达性约束、方向一致性约束与时间窗口约束,构建三层格结构的跨层关联规则集,生成跨层路径候选目录,其中: 空间可达性约束是指在监测格元与污染源格元之间必须存在由连续蜂窝单元构成且不跨越地形屏障的连通路径,且路径总长度不超过污染源格元记录的作用半径; 方向一致性约束是指连通路径的主延伸方向需与气象格元记录的瞬时风向或水流方向保持在设定角度容差以内,并以路径各段局部方向与主方向的一致性作为判定标准; 时间窗口约束是指依据风速或水流速度推算的污染物传播时长需落在排放事件发生时刻与监测扰动出现时刻之间的预设允许时间差范围内,超出范围的路径视为不满足时序条件; 按照跨层关联规则集对监测格元、气象格元与污染源格元进行匹配,当满足空间可达性、方向一致性及时间窗口条件时,将对应的污染源格元登记为监测格元的候选污染源; 所述生成候选污染源集合,包括: 将净扰动序列按照监测格进行投影,依据监测格元的层级编码在三层约束格数据结构中开启路径记录清单,对出现扰动起始时间的监测格元建立路径种子; 依据跨层关联规则集,从每一路径种子出发在监测格、气象格与污染源格之间执行正向扩展,按照空间可达性约束、方向一致性约束与时间窗口约束生成正向可行路径; 针对每一污染源格元,按照污染源格至监测格的反向次序执行反向校核,使用扰动算子链时间顺序与幅度信息对正向可行路径逐段对照,删除不满足扰动次序一致性或幅度递进一致性的路径段,保留同时满足正向扩展与反向校核的路径,完成双向一致性裁剪; 对双向裁剪后的路径执行相态对齐与介质连通校核: 仅保留在过渡相或扩散相内连续贯通的路径; 对跨越空气、水体或土壤界面的路径,依据监测格元介质类别及气象格元记录的风场、水流、降雨数据核查跨层连通性,剔除不符规则的路径; 对剩余路径按污染源格元进行归并,生成最小冗余路径集,针对每一污染源格元保留覆盖全部扰动监测格元且长度最短的证据链,将通过归并的污染源格元登记为候选污染源,形成候选污染源集合; 所述获得污染贡献度,包括: 在时间片集合内,按照候选污染源集合与覆盖的监测格元清单,从净扰动序列中提取与之顺序一致的观测数据序列,按监测格元优先、时间片次之的规则进行拼接,对相态标记进行分段赋权处理,形成相态加权观测数据序列; 依据三层约束格的跨层关联关系构建格约束掩码,将不可达或不连通的污染源—监测格元—时间片组合标记为无效,将同时满足空间可达性、方向一致性与时间窗口约束的组合标记为有效; 为每一候选污染源生成与观测数据序列顺序一致的污染作用原型向量,执行幅度归一、时间对齐与相态分段拼接,将相态权重写入污染作用原型向量对应的数据段,按列组装形成标准化污染作用原型矩阵; 在标准化污染作用原型矩阵上叠加格约束掩码结构,得到掩码约束矩阵,引入列稀疏约束与有界条件数约束,采用带列主元选择的数值分解步骤进行秩判定与稳定性校核,生成扰动反演矩阵,所述格约束掩码结构是指在标准化污染作用原型矩阵的同等维度上构建的一种二值掩码,其中行索引对应观测数据序列中各监测格元-时间片组合,列索引对应候选污染源,对不满足空间可达性、方向一致性或时间窗口条件的行-列单元赋零值,对满足全部约束的单元赋一值;若行-列单元跨越不同介质但仍可连通,则在掩码中记录介质惩罚系数对应的权重位,最终形成约束矩阵; 其中:列稀疏约束为在掩码约束矩阵中对每一候选污染源列设置非零元素上限,通过阈值削减或零化弱相关列条目,使有效列数量保持在预设稀疏度范围内,从而突出主要污染源影响并抑制冗余列干扰; 有界条件数约束为在列稀疏处理后动态评估矩阵的条件数,并限定条件数不得超过预设稳定阈值;当条件数超限时对列向量实施比例缩放、重排列或剔除共线列; 将相态加权观测数据序列输入扰动反演矩阵得到候选污染源的污染贡献度序列,按照非负裁剪规则与相态连续性检查规则对贡献度序列进行校核,对未通过校核的分量执行置零或回退到次优解的处理,将通过校核的污染贡献度与候选污染源编号输出,其中: 非负裁剪规则为:当污染贡献度序列中出现小于零的贡献度值,直接将负值置零;若贡献度值接近零且低于预设微幅阈值,则认为无有效贡献,同样置零;经过裁剪后仅保留非负且大于微幅阈值的贡献度分量。
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