CN112907096B - 一种重金属污染风险评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重金属污染风险评估系统，首先，通过所述重金属采集子系统采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；然后，基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，构建多个带权重的矩阵，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级，同时，将对应的数据进行显示和存储，并根据所述风险等级进行对应的预警，能够适合多个研究目标下的重金属风险评估，且结合了历史数据和对应的输入输出数据，提高了风险评估效率。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染风险防控技术领域，尤其涉及一种重金属污染风险评估系统。
背景技术
风险评估广泛应用于自然灾害、资源利用、气候变化等许多方面，在环境保护领域，风险评估方法已用于有毒、有害化学物质的风险管理。重金属是目前进入环境中数量较多，影响较严重的有毒化学污染物，不仅对生态环境造成严重污染，还可通过食物链直接威胁人体健康。目前常见的风险评估仅针对单一的研究目标如农田等进行研究，且对重金属的风险评估仅停留在当前采集的数据上，导致评估的数据比较有限，降低了风险评估的效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种重金属污染风险评估系统，提高风险评估效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种重金属污染风险评估系统，所述重金属污染风险评估系统包括重金属采集子系统、风险评估子系统和数据显示子系统，所述重金属采集子系统、所述风险评估子系统和所述数据显示子系统依次连接；
所述重金属采集子系统，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述风险评估子系统，用于基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级；
所述数据显示子系统，用于对对所述重金属采集子系统采集到的所有数据、所述风险评估子系统计算出的所有数据进行显示，并根据所述风险等级，对对应的数据进行标注。
其中，所述风险评估子系统包括模型构建模块和污染评估模块，所述模型构建模块与所述重金属采集子系统连接，所述污染评估模块与所述模型构建模块和所述重金属采集子系统连接；
所述模型构建模块，用于将所述历史污染数据划分为训练集和验证集，并对卷积神经网络进行训练和参数调整，得到对应的污染风险评估模型；
所述污染评估模块，用于对多个所述污染数据进行处理以及权重分配，并将带有权重的多个所述污染数据分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个带权重的评估等级。
其中，所述风险评估子系统还包括风险评估模块，所述风险评估模块与所述重金属采集子系统和所述污染评估模块连接；
所述风险评估模块，用于根据所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的累计值，并结合所述评估等级，得到对应的风险等级。
其中，所述重金属采集子系统包括数据获取模块和数据处理模块，所述数据处理模块与所述数据获取模块连接；
所述数据获取模块，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述数据处理模块，用于对所述历史污染数据进行筛选和标准格式化转换，并对多个所述污染数据进行筛选和均值化处理。
其中，所述数据获取模块包括大数据单元和实测单元，所述大数据单元和所述实测单元均与所述数据处理模块连接；
所述大数据单元，用于基于大数据平台获取当前所述研究目标在所述设定时长下的多个所述历史污染数据；
所述实测单元，用于利用设定的设备获取所述研究目标对应的在设定的采集时刻下对应的多个所述污染数据，以及对应的所述输入数据和所述输出数据。
其中，所述重金属污染风险评估系统还包括预警子系统，所述预警子系统与所述风险评估子系统连接；
所述预警子系统，用于根据所述风险评估子系统中的所述风险等级进行对应等级的预警处理。
其中，所述重金属污染风险评估系统还包括云服务器，所述云服务器与所述数据显示子系统和所述预警子系统连接；
所述云服务器，用于对所有的数据进行远程传输和存储，并将对应的预警信息进行传输。
本发明的一种重金属污染风险评估系统，包括重金属采集子系统、风险评估子系统、数据显示子系统、预警系统和云服务器，首先，通过所述重金属采集子系统采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；然后，基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，构建多个带权重的矩阵，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级，同时，将对应的数据进行显示和存储，并根据所述风险等级进行对应的预警，能够适合多个研究目标下的重金属风险评估，且结合了历史数据和对应的输入输出数据，提高了风险评估效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种重金属污染风险评估系统的结构示意图。
图2是本发明提供的风险评估子系统的结构示意图。
1-重金属采集子系统、2-风险评估子系统、3-数据显示子系统、21-模型构建模块、22-污染评估模块、221-矩阵生成单元、222-评估输出单元、23-风险评估模块、24-数据分析模块、11-数据获取模块、12-数据处理模块、111-大数据单元、112-实测单元、4-预警子系统、5-云服务器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1和图2，本发明提供一种重金属污染风险评估系统，所述重金属污染风险评估系统包括重金属采集子系统1、风险评估子系统2和数据显示子系统3，所述重金属采集子系统1、所述风险评估子系统2和所述数据显示子系统3依次连接；
所述重金属采集子系统1，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述风险评估子系统2，用于基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级；
所述数据显示子系统3，用于对对所述重金属采集子系统1采集到的所有数据、所述风险评估子系统2计算出的所有数据进行显示，并根据所述风险等级，对对应的数据进行标注。
在本实施方式中，首先，通过所述重金属采集子系统1采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据，其中，所述设定时长可以是五年、十年或者更久，数据越多，构建的模型更精准；然后，基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，构建多个带权重的矩阵，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级，同时，将对应的数据进行显示，能够适合多个研究目标下的重金属风险评估，这里并没有限定所述研究目标指代的是土壤或者是水源，因此，对获取的所述研究目标的所述污染数据会进行多矩阵构建，且结合了历史数据和对应的输入输出数据，提高了风险评估效率。
进一步的，所述风险评估子系统2包括模型构建模块21和污染评估模块22，所述模型构建模块21与所述重金属采集子系统1连接，所述污染评估模块22与所述模型构建模块21和所述重金属采集子系统1连接；
所述模型构建模块21，用于将所述历史污染数据划分为训练集和验证集，并对卷积神经网络进行训练和参数调整，得到对应的污染风险评估模型；
所述污染评估模块22，用于对多个所述污染数据进行处理以及权重分配，并将带有权重的多个所述污染数据分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个带权重的评估等级。
在本实施方式中，当所述重金属采集子系统1采集到对应的数据后，首先，通过所述模型构建模块21将所述历史污染数据划分为训练集和验证集，分别将所述训练集和所述验证集输入卷积神经网络进行训练和参数调整，得到对应的污染风险评估模型；为了保证结果的准确性，还可以增加一个测试数据集对参数调整后的所述污染风险评估模型进行测试，判断所述污染风险评估模型的输出结果是否精准，若不精准，则继续对所述污染风险评估模型进行调整，直至得到满足要求的所述污染风险评估模型。
利用所述污染评估模块22获取所述重金属采集子系统1采集到的多个污染数据，对多个所述污染数据进行处理以及权重分配，并将带有权重的多个所述污染数据分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个带权重的评估等级，能够适应多种所述研究目标下含有重金属的多种元素，避免针对不同的研究目标建立不同的所述污染风险评估模型，提高了评估效率。
进一步的，所述污染评估模块22包括矩阵生成单元221和评估输出单元222，所述矩阵生成单元221与所述重金属采集子系统1连接，所述评估输出单元222与所述模型构建单元和所述矩阵生成单元221连接；
所述矩阵生成单元221，用于对多个所述污染数据分别进行分类，并基于分类后的所述污染数据，构建对应的矩阵，并根据所述研究目标类别对所述矩阵进行权重分配；
所述评估输出单元222，用于将带有权重的所述矩阵分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个对应的带权重的所述评估等级。
在本实施方式中，当接收到采集得到的多个所述污染数据后，通过所述矩阵生成单元221将多个所述污染数据进行分类，判断是属于水中检测出来的重金属含量还是土壤中检测出来的，或者是动植物中检测出来等情况，在监测的过程中，会将对应的检测装置伸入所述研究目标中进行检测，因此，在所述检测装置上的不同检测位置上会得到对应的所述污染数据，然后，基于所述研究目标的不同，对分类后的不同种类下的所述污染数据，构建对应的矩阵，将矩阵中的第一行作为需检测的所有重金属的元素，每一列为相同检测装置上的不同检测位置上采集到的所述污染数据，并且根据所述研究目标，对不同的分类情况进行权重分配，进而对应的矩阵也具有对应的权重值。
然后，所述评估输出单元222将带有权重的多个矩阵分别输入搜索污染风险评估模型中，可以得到多个带有权重的评估等级，能够根据不同的所述研究目标进行研究，减少了重金属风险评估时，时间上的浪费，同时能够根据不同的采集来源，进行对应的权重分配，进一步保证对后续评估计算上的准确性，且不用分开多次对不同的采集来源进行分开计算，提高了风险评估的效率。
进一步的，所述风险评估子系统2还包括风险评估模块23，所述风险评估模块23与所述重金属采集子系统1和所述污染评估模块22连接；
所述风险评估模块23，用于根据所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的累计值，并结合所述评估等级，得到对应的风险等级。
在本实施方式中，通过所述风险评估模块23对所述输入数据和所述输出数据进行分析，其中，所述输入数据为输入所述研究目标的重金属污染数据，所述输出数据为所述研究目标已经含有的所述污染数据转移量，所述转移量可以是转移到别的所述研究目标中，将所述输入数据与所述输出数据做差，得到对应的累计值，将所述累计值与当前检测到的所述污染数据进行求和，并计算所述累计值在当前采集时刻下的累积速率，判断在当前所述累积速率下，达到标准限制的累积时间，并根据所述累积时间的长短进行等级划分，并结合当前所述评估等级，得到对应的风险等级，增加了对未来的污染数据的分析和预测，能够对当前所述研究目标进行提前的风险预警和掌握，在后续对所述研究目标的风险评估时，只需要掌握所述输入数据和所述输出数据即可得到对应的风险等级，减少了重复获取污染数据，并计算评估等级的过程，提高了风险评估的效率。
进一步的，所述风险评估子系统2还包括数据分析模块24，所述数据分析模块24与所述重金属采集子系统1连接；
所述数据分析模块24，用于对所述输出数据中的重金属分子的转移进行检测和分析。
在本实施方式中，为了对所述研究目标中的所述污染数据有全面的掌握，避免其中的重金属会造成其他的污染，因此，利用所述数据分析模块24对所述输出数据中的重金属分子进行跟踪，便于了解其转移途径，能够提前采取处理措施，避免对其他研究目标造成污染。
进一步的，所述重金属采集子系统1包括数据获取模块11和数据处理模块12，所述数据处理模块12与所述数据获取模块11连接；
所述数据获取模块11，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述数据处理模块12，用于对所述历史污染数据进行筛选和标准格式化转换，并对多个所述污染数据进行筛选和均值化处理。
在本实施方式中，通过所述数据获取模块11采集研究目标的设定时长下的历史污染数据，将对应的检测装置伸入所述研究目标中进行检测，因此，当前采集时刻下，在所述检测装置上的不同检测位置上会得到对应的多个所述污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；为了减少所述风险评估子系统2的运算时间，通过所述数据处理模块12对所述历史污染数据进行筛选和标准格式化转换，并对多个所述污染数据进行筛选和均值化处理，先筛选出偏离异常的数据，然后进行均值化处理，能够避免偏离异常的数据影响评估结果，均值化处理的过程为：为了保证数据的稳定性，因此，在设定的采集时长上，等间隔的在相同的所述采集时刻下，利用所述检测装置进行数据采集，并且，对于相同检测位置，将所述采集时长中获取的所有的所述污染数据求取平均值，并按照检测位置的深度递增的顺序，将所述平均值进行排序，减少矩阵的构建时间，进而提高评估效率。
进一步的，所述数据获取模块11包括大数据单元111和实测单元112，所述大数据单元111和所述实测单元112均与所述数据处理模块12连接；
所述大数据单元111，用于基于大数据平台获取当前所述研究目标在所述设定时长下的多个所述历史污染数据；
所述实测单元112，用于利用设定的设备获取所述研究目标对应的在设定的采集时刻下对应的多个所述污染数据，以及对应的所述输入数据和所述输出数据。
在本实施方式中，利用所述大数据单元111基于大数据平台获取当前所述研究目标在所述设定时长下的多个所述历史污染数据；而所述实测单元112利用设定的设备获取所述研究目标对应的在设定的采集时刻下对应的多个所述污染数据，以及对应的所述输入数据和所述输出数据。
进一步的，所述重金属污染风险评估系统还包括预警子系统4，所述预警子系统4与所述风险评估子系统2连接；
所述预警子系统4，用于根据所述风险评估子系统2中的所述风险等级进行对应等级的预警处理。
在本实施方式中，为了便于及时的掌握风险等级，利用所述预警子系统4对得到的所述风险等级进行预警，并且预警的层次会根据所述风险等级的层级对等，便于直观掌握所述研究目标的风险等级。
进一步的，所述重金属污染风险评估系统还包括云服务器5，所述云服务器5与所述数据显示子系统3和所述预警子系统4连接；
所述云服务器5，用于对所有的数据进行远程传输和存储，并将对应的预警信息进行传输。
在本实施方式中，利用所述云服务器5对所有的数据进行云存储，便于进行数据追溯和查找，同时，还可以通过所述云服务器5将所有的数据和对应的预警信息进行远程传输，增加远程监控功能。
本发明的一种重金属污染风险评估系统，包括重金属采集子系统1、风险评估子系统2、数据显示子系统3、预警系统和云服务器5，首先，通过所述重金属采集子系统1采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；然后，基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，构建多个带权重的矩阵，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级，同时，将对应的数据进行显示和存储，并根据所述风险等级进行对应的预警，能够适合多个研究目标下的重金属风险评估，且结合了历史数据和对应的输入输出数据，提高了风险评估效率。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (6)
1.一种重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述重金属污染风险评估系统包括重金属采集子系统、风险评估子系统和数据显示子系统，所述重金属采集子系统、所述风险评估子系统和所述数据显示子系统依次连接；
所述重金属采集子系统，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述风险评估子系统，用于基于所述历史污染数据构建污染风险评估模型，并根据多个所述污染数据，通过所述污染风险评估模型得到对应的多个带权重的评估等级；以及结合所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的风险等级；
所述数据显示子系统，用于对所述重金属采集子系统采集到的所有数据、所述风险评估子系统计算出的所有数据进行显示，并根据所述风险等级，对对应的数据进行标注；
所述风险评估子系统包括模型构建模块和污染评估模块，所述模型构建模块与所述重金属采集子系统连接，所述污染评估模块与所述模型构建模块和所述重金属采集子系统连接；
所述模型构建模块，用于将所述历史污染数据划分为训练集和验证集，并对卷积神经网络进行训练和参数调整，得到对应的污染风险评估模型；
所述污染评估模块，用于对多个所述污染数据进行处理以及权重分配，并将带有权重的多个所述污染数据分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个带权重的评估等级；
所述污染评估模块包括矩阵生成单元和评估输出单元，所述矩阵生成单元与所述重金属采集子系统连接，所述评估输出单元与所述模型构建模块和所述矩阵生成单元连接；
所述矩阵生成单元，用于对多个所述污染数据分别进行分类，并基于分类后的所述污染数据，构建对应的矩阵，并根据所述研究目标类别对所述矩阵进行权重分配；
所述评估输出单元，用于将带有权重的所述矩阵分别输入所述污染风险评估模型中，得到多个对应的带权重的所述评估等级。
2.如权利要求1所述的重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述风险评估子系统还包括风险评估模块，所述风险评估模块与所述重金属采集子系统和所述污染评估模块连接；
所述风险评估模块，用于根据所述输入数据和所述输出数据，计算出对应的累计值，并结合所述评估等级，得到对应的风险等级。
3.如权利要求1所述的重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述重金属采集子系统包括数据获取模块和数据处理模块，所述数据处理模块与所述数据获取模块连接；
所述数据获取模块，用于采集研究目标的设定时长下的历史污染数据和当前采集时刻下对应的多个污染数据，以及采集对应的输入数据和输出数据；
所述数据处理模块，用于对所述历史污染数据进行筛选和标准格式化转换，并对多个所述污染数据进行筛选和均值化处理。
4.如权利要求3所述的重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述数据获取模块包括大数据单元和实测单元，所述大数据单元和所述实测单元均与所述数据处理模块连接；
所述大数据单元，用于基于大数据平台获取当前所述研究目标在所述设定时长下的多个所述历史污染数据；
所述实测单元，用于利用设定的设备获取所述研究目标对应的在设定的采集时刻下对应的多个所述污染数据，以及对应的所述输入数据和所述输出数据。
5.如权利要求1所述的重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述重金属污染风险评估系统还包括预警子系统，所述预警子系统与所述风险评估子系统连接；
所述预警子系统，用于根据所述风险评估子系统中的所述风险等级进行对应等级的预警处理。
6.如权利要求5所述的重金属污染风险评估系统，其特征在于，
所述重金属污染风险评估系统还包括云服务器，所述云服务器与所述数据显示子系统和所述预警子系统连接；
所述云服务器，用于对所有的数据进行远程传输和存储，并将对应的预警信息进行传输。
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Patent Citations (2)
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