本發(fā)明涉及海洋污染分析，具體為一種基于浮標進行海洋污染程度分析的評估系統(tǒng)和方法。

背景技術：

1、海洋污染通常指的是人類改變了海洋原來的狀態(tài)，導致海洋生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，這種污染可能由各種物質(zhì)引起，包括從陸上或海上排放的廢物、污染物和有害物質(zhì)，其中存在的化學物質(zhì)污染包括石油和石油產(chǎn)品、重金屬、農(nóng)藥、化肥以及其他工業(yè)化學品，這些物質(zhì)可能通過排放、泄漏或不當處理進入海洋，對海洋生物造成直接危害，并破壞海洋生態(tài)平衡；海洋污染對海洋生物多樣性和人類健康都構成嚴重威脅，它可能導致海洋生物死亡、生態(tài)系統(tǒng)崩潰，甚至影響人類的食物鏈和沿海旅游業(yè)；

2、現(xiàn)有在對海洋污染程度進行分析時，對污染物種類與濃度分析：進行海洋環(huán)境中的污染物進行定性和定量分析，確定污染物的種類（如重金屬、有機污染物、營養(yǎng)鹽、石油類等）和濃度水平，這有助于評估污染物的毒性、生物積累性和環(huán)境持久性，以及它們對海洋生物和生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響；

3、然而，在傳統(tǒng)針對海灣這類海洋區(qū)域進行污染程度分析或評估時，通常只是考慮采集海灣內(nèi)的水質(zhì)指標，例如ph值、重金屬含量等，依據(jù)各類水質(zhì)指標進行綜合評估，該方式適用性較廣，但在應對海灣區(qū)域時，其評估的有效性和準確性不足，例如海灣內(nèi)存在漲潮和落潮的情況，若只在沿岸進行水質(zhì)指標的數(shù)據(jù)采集，則在落潮時無法進行實時數(shù)據(jù)采集作業(yè)；在發(fā)現(xiàn)對應海域內(nèi)存在污染時，通常會進行實時報警并派遣工作人員進行處理或調(diào)查，但由于海域面積較廣，人為派遣通常會存在人手不足的情況，治理人力資源無法得到有效的配置，在一定程度上會影響到對于海灣污染區(qū)域治理的有效性和及時性，不利于海洋生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

技術實現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術問題

2、針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種基于浮標進行海洋污染程度分析的評估系統(tǒng)和方法，合理布置浮標以保證檢測數(shù)據(jù)的全面性和準確性，實時、全面的水質(zhì)監(jiān)測和智能預警，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理水質(zhì)問題，有效預防和控制海灣污染，依據(jù)對應的水質(zhì)指標生成治理派遣預估值，為派遣治理人員提供了科學依據(jù)，并根據(jù)污染情況動態(tài)調(diào)整派遣人數(shù)，實現(xiàn)了治理資源的優(yōu)化配置，解決了背景技術中提出的問題。

3、（二）技術方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術方案予以實現(xiàn)：

5、一種基于浮標進行海洋污染程度分析的評估系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：

6、浮標部署模塊，于選定的目標海灣內(nèi)部署浮標組件，該浮標組件包括若干浮標；a類浮標用于檢測漲潮時的海水；b類浮標用于檢測漲潮和落潮時的海水；c類浮標用于判斷污染源是否因漲潮進入目標海灣；

7、判定采集模塊，浮標組件上配置的傳感器組采集水質(zhì)指標，包括溶解氧、ph值、重金屬含量、農(nóng)藥殘留含量以及微生物菌群含量，對比每個指標與對應標準值，輸出對比結果；

8、預警報告模塊，接收對比結果，在目標海灣內(nèi)一次漲潮和落潮的周期t內(nèi)，當任一指標超標時，對應浮標發(fā)出預警信號，并輸出預警信息；

9、污染分析模塊，接收并分析預警信息，得出污染分析結果；

10、污染評估模塊，接收預警信息，并觸發(fā)類型側重判定機制，依據(jù)判定結果同步采集發(fā)出預警信號的浮標數(shù)量，建立綜合評估公式，計算目標海灣在周期t內(nèi)的污染程度評估值；

11、分析治理模塊，根據(jù)污染程度評估值的大小，調(diào)取發(fā)出預警信號的浮標數(shù)量，搭建預估計算公式，生成治理派遣預估值，依據(jù)治理派遣預估值對當前目標海灣派遣對應數(shù)量的治理相關工作人員；調(diào)取歷史時間段s內(nèi)各個周期t對應的污染程度評估值，采用趨勢分析方法判斷污染程度評估值的總體趨勢；在總體趨勢呈下降趨勢的條件下，采用異常檢測算法識別波動異常點，并統(tǒng)計波動異常點出現(xiàn)的次數(shù)，執(zhí)行增派人員的策略。

12、進一步的，a、b類浮標呈均勻式分布，若干a類浮標的檢測范圍完全覆蓋近岸區(qū)域，若干b類浮標的檢測范圍完全覆蓋深水區(qū)域，c類浮標布置于目標海灣的水流交匯口。

13、進一步的，預警信息包括對應超標指標、超標程度、超標時長以及對應浮標的既定檢測區(qū)域；其中，超標程度表示對應超標指標超過對應標準值的值。

14、進一步的，分析預警信息的過程如下：

15、在初次漲潮時，若c類浮標發(fā)出預警信號，則標記c類浮標的位置；

16、在一次漲潮和落潮的周期t內(nèi)，按照時間順序上，獲取先后發(fā)出預警信號的對應浮標，并將各個對應浮標相連，得出污染源的擴散路徑和分布，并同步在遠端界面顯示；

17、在初次漲潮時，若任一a類浮標發(fā)出預警信號，則標記對應a類浮標的位置。

18、進一步的，觸發(fā)的類型側重判定機制為：

19、預先構建規(guī)則引擎，在獲取目標海灣屬于海洋漁業(yè)區(qū)時，則側重關注的水質(zhì)指標為溶解氧、ph值以及重金屬含量；在獲取目標海灣屬于人類生活區(qū)時，則側重關注的水質(zhì)指標為農(nóng)藥殘留含量和微生物菌落含量；在獲取目標既不屬于海洋漁業(yè)區(qū)也不屬于人類生活區(qū)時，則無側重關注的水質(zhì)指標。

20、進一步的，若判定結果為：側重關注的水質(zhì)指標為溶解氧、ph值以及重金屬含量；

21、則建立的綜合評估公式如下：

22、

23、式中，pav表示污染程度評估值，分別表示溶解氧、ph值、重金屬含量的超標量，分別表示溶解氧、ph值、重金屬含量的超標時長，分別表示溶解氧、ph值、重金屬含量對應的標準值，b表示發(fā)出預警信號的浮標數(shù)量，分別表示農(nóng)藥殘留含量和微生物菌群含量的超標量，分別表示農(nóng)藥殘留含量和微生物菌群含量的超標時長，分別表示農(nóng)藥殘留含量和微生物菌群含量對應的標準值；

24、若判定結果為：側重關注的水質(zhì)指標為農(nóng)藥殘留含量和微生物菌落含量；

25、則建立的綜合評估公式如下：

26、

27、若判定結果為：無側重關注的水質(zhì)指標；

28、則建立的綜合評估公式如下：

29、?。

30、進一步的，依據(jù)治理派遣預估值對當前目標海灣派遣對應數(shù)量的治理相關工作人員后，同步調(diào)取污染分析結果，在確定存在標記位置時，優(yōu)先對標記位置進行人員派遣。

31、進一步的，搭建預估計算公式如下：

32、

33、式中，e表示治理派遣預估值，表示預設的最大浮標數(shù)量，ln表示自然對數(shù)，sin表示正弦函數(shù)，用于引入周期性變化，c表示修正系數(shù)，且初始的修正系數(shù)c取值為1。

34、進一步的，異常檢測算法包括孤立森林和lof中的任一種；

35、執(zhí)行增派人員的策略過程如下：

36、依據(jù)歷史時間段s中統(tǒng)計出波動異常點出現(xiàn)的次數(shù)，構建修正計算公式，生成修正后的第二修正因子，并應用至預估計算公式中，將生成的治理派遣預估值與初始治理派遣預估值之間得到的差值作為增派人員的數(shù)量；

37、其中，構建的修正計算公式為：

38、

39、式中，表示第二修正因子，即修正因子c被修正后得到的，表示歷史時間段s中統(tǒng)計出波動異常點出現(xiàn)的次數(shù)。

40、一種基于浮標進行海洋污染程度分析的評估方法，包括如下步驟：

41、s1、于選定的目標海灣內(nèi)部署浮標組件，該浮標組件包括若干浮標；a類浮標用于檢測漲潮時的海水；b類浮標用于檢測漲潮和落潮時的海水；c類浮標用于判斷污染源是否因漲潮進入目標海灣；

42、s2、浮標組件上配置的傳感器組采集水質(zhì)指標，包括溶解氧、ph值、重金屬含量、農(nóng)藥殘留含量以及微生物菌群含量，對比每個指標與對應標準值，輸出對比結果；

43、s3、接收對比結果，在目標海灣內(nèi)一次漲潮和落潮的周期t內(nèi)，當任一指標超標時，對應浮標發(fā)出預警信號，并輸出預警信息；

44、s4、接收并分析預警信息，得出污染分析結果；

45、s5、接收預警信息，并觸發(fā)類型側重判定機制，依據(jù)判定結果同步采集發(fā)出預警信號的浮標數(shù)量，建立綜合評估公式，計算目標海灣在周期t內(nèi)的污染程度評估值；

46、s6、根據(jù)污染程度評估值的大小，調(diào)取發(fā)出預警信號的浮標數(shù)量，搭建預估計算公式，生成治理派遣預估值，依據(jù)治理派遣預估值對當前目標海灣派遣對應數(shù)量的治理相關工作人員；調(diào)取歷史時間段s內(nèi)各個周期t對應的污染程度評估值，采用趨勢分析方法判斷污染程度評估值的總體趨勢；在總體趨勢呈下降趨勢的條件下，采用異常檢測算法識別波動異常點，并統(tǒng)計波動異常點出現(xiàn)的次數(shù)，執(zhí)行增派人員的策略。

47、（三）有益效果

48、本發(fā)明提供了一種基于浮標進行海洋污染程度分析的評估系統(tǒng)和方法，具備以下有益效果：

49、（1）本方案通過對a、b、c三類浮標的科學布局，實現(xiàn)了對目標海灣的全面覆蓋和精準檢測，a類浮標專注于近岸區(qū)域，b類浮標覆蓋深水區(qū)域，而c類浮標則監(jiān)控水流交匯口，這樣的布局確保了無論漲潮還是落潮，都能有效捕捉海水水質(zhì)的變化；浮標的均勻分布和剛好覆蓋的設計，避免了資源的浪費，同時保證了檢測數(shù)據(jù)的全面性和準確性；

50、（2）本方案通過實時、全面的水質(zhì)監(jiān)測和智能預警，能夠及時發(fā)現(xiàn)并處理水質(zhì)問題，有效預防和控制海灣污染；同時，該方案還為海洋環(huán)境保護、漁業(yè)資源管理和人類健康保障提供了重要的技術支持和數(shù)據(jù)支撐，為海灣環(huán)境的保護和可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障；

51、（3）本方案根據(jù)目標海灣的屬性（如海洋漁業(yè)區(qū)、人類生活區(qū)等），觸發(fā)類型側重判定機制，對不同的水質(zhì)指標進行側重關注；通過構建針對性的綜合評估公式，結合超標量、超標時長等多個維度，計算出污染程度評估值，不同于傳統(tǒng)單一的綜合評估方式，而是實現(xiàn)應對不同海灣的屬性對污染程度進行針對性的量化評估，提高了評估結果的準確度；

52、（4）本方案根據(jù)污染程度評估值，搭建預估計算公式，生成治理派遣預估值，為派遣治理人員提供了科學依據(jù)，通過趨勢分析和異常檢測算法，能夠識別污染程度的變化趨勢和波動異常點，為動態(tài)調(diào)整治理策略提供了數(shù)據(jù)支持，當檢測到波動異常點時，通過修正計算公式調(diào)整修正因子，進而調(diào)整治理派遣預估值，實現(xiàn)了治理資源的優(yōu)化配置；

53、綜上，借助該技術方案，能夠實現(xiàn)對目標海灣水質(zhì)的實時監(jiān)測、智能預警、精準評估和動態(tài)治理；通過優(yōu)先派遣人員到標記位置、動態(tài)調(diào)整治理派遣預估值等措施，提升了治理工作的針對性和效率；同時，該技術方案還有助于及時發(fā)現(xiàn)并處理水質(zhì)問題，有效預防和控制海灣污染，保護海洋生態(tài)系統(tǒng)，促進可持續(xù)發(fā)展。