一种海-岛环境健康监测方法

摘要

本发明涉及海-岛环境健康监测方法，通过获取当前周期的上一时间周期的海-岛环境健康实测数据，将上一时间周期分隔成等间隔的多个时间域，得到各时间域对应的海-岛环境健康实测数据样本方差值；建立各时间域内海-岛环境健康数据采样密度函数，按照所得各对应时间域的海-岛环境健康数据采样密度函数，对当前时间周期的各对应时间域的海-岛环境健康数据样本均匀采样；以Kriging方法构建关于时间的海-岛环境健康的隐函数模型，并以经过校验的隐函数模型作为海-岛环境健康模型。海-岛环境健康模型建立后，可以节省大量的供电和通信维护成本，避免采样次数过多对海-岛环境健康数据监测设备寿命的不利影响，有效地提高对海-岛环境健康情况的监测效率。

主权项

一种海‑岛环境健康监测方法，其特征在于，依次包括如下步骤：(1)按照预设时间间隔将当前周期的前一周期分成间隔相等的n个时间域，并获取前一周期内的海‑岛环境健康实测数据样本，得到前一周期的各时间域内海‑岛环境健康实测数据样本；其中：设当前周期标记为T，预设时间间隔标记为Δt，当前周期T的前一周期标记为T^‑，T^‑＝T^‑(t^‑₁,t^‑₂,...,t^‑_n)，前一周期T^‑内海‑岛环境健康实测数据样本标记为S^‑，t^‑_i表示前一周期T^‑内的第i个时间域，表示在前一周期T^‑的时间域t^‑_i内采集的海‑岛环境健康实测数据样本；(2)根据获取的前一周期的各时间域内海‑岛环境健康实测数据样本，得到对应各时间域内海‑岛环境健康实测数据样本的方差值；其中：设前一周期T^‑的时间域t^‑_i内海‑岛环境健康实测数据样本的方差值记为海‑岛环境健康实测数据样本方差值的计算公式如下：${\sigma }_i^2=\frac{\underset{j=1}{\overset{d_i}{\Sigma }}{({s^{-}}_{\mathrm{ij}}-\overline{s_i^{-}})}^2}{d_i-1},\overline{{s^{-}}_i}=\frac{\underset{j=1}{\overset{d_i}{\Sigma }}{s^{-}}_{\mathrm{ij}}}{d_i};$其中，s^‑_ij表示前一周期T^‑的第i个时间域t^‑_i内的第j个海‑岛环境健康实测数据，d_i表示前一周期T^‑的时间域t^‑_i内的海‑岛环境健康实测数据的个数；(3)根据所得前一周期的每个时间域所对应海‑岛环境健康实测数据样本的方差值，构建当前周期的各时间域内海‑岛环境健康数据采样密度函数；其中，时间域t_i所对应构建的海‑岛环境健康数据采样密度函数为t_i表示当前周期内的第i个时间域；(4)设定当前时间周期内采集的海‑岛环境健康数据构成当前时间周期内的海‑岛环境健康数据样本，并根据预设时间间隔，将当前时间周期分成间隔相等的n个时间域；其中：所述当前时间周期T记为T＝T(t₁,t₂,...,t_n)，当前时间周期T内对应的海‑岛环境健康数据样本标记为S＝S(S₁,S₂,...,S_n)，预设时间间隔标记为Δt，t_i表示当前时间周期T内的第i个时间域，S_i表示当前时间周期T的时间域t_i内采集的海‑岛环境健康数据样本；(5)在当前时间周期的每个时间域内，按照所得的海‑岛环境健康数据采样密度函数，对与各时间域对应的海‑岛环境健康数据样本进行均匀采样；其中：设定各时间域内的预设采样个数标记m_i(m_i≥1且n≥i≥1)，在时间域t_i内采集的海‑岛环境健康数据采样样本为S_i，S_i＝(s_i1,s_i2,...,s_imi)，s_imi表示时间域t_i内采集的第m_i个海‑岛环境健康样本数据，i＝1,2,...,n；(6)从前一周期内的海‑岛环境健康实测数据样本中抽取预设数量的海‑岛环境健康实测数据样本，分别作为海‑岛环境健康实测数据初始样本和海‑岛环境健康实测数据校验样本，并基于Kriging方法建立关于时间的海‑岛环境健康的隐函数模型；其中：所要建模时间段T'内的海‑岛环境健康数据样本标记为S'_T'，海‑岛环境健康实测数据初始样本标记为S'₀；海‑岛环境健康实测数据校验样本分别标记为S₁'、S'₂、...和S'_p，p≥k＞0,p≥l≥0；海‑岛环境健康的隐函数模型标记为G'(S',t)，S'为用于构建海‑岛环境健康的隐函数模型的样本；(7)根据海‑岛环境健康实测数据初始样本、海‑岛环境健康实测数据校验样本以及预设的海‑岛环境健康模型的建模精度要求，对海‑岛环境健康的隐函数模型进行校验和控制判断：(7‑1)根据海‑岛环境健康实测数据校验样本，并基于海‑岛环境健康的隐函数模型求出与海‑岛环境健康实测数据校验样本相对应的海‑岛环境健康数据模拟样本；其中：所述海‑岛环境健康实测数据校验样本S'_k，基于海‑岛环境健康的隐函数模型G'(S',t)的海‑岛环境健康数据模拟样本标记为海‑岛环境健康实测数据校验样本S'_k与对应的海‑岛环境健康数据模拟样本的收敛评价指标标记为ε(S'_k,S″_k)，ε(S'_k,S″_k)＝|S'_k‑S″_k|；(7‑2)将获取的各海‑岛环境健康实测数据校验样本、收敛评价指标与预先设定的收敛条件进行比较，且满足收敛条件时，执行步骤(8)；否则，依次将各海‑岛环境健康实测数据校验样本加入到建模样本中，并基于新的海‑岛环境健康数据样本集合，利用Kriging方法重新建立海‑岛环境健康的隐函数模型，转至步骤(7‑1)进行海‑岛环境健康的隐函数模型的迭代建模，直到满足收敛条件为止，执行步骤(8)；其中：当收敛评价指标ε(S'_k,S″_k)＜ε₀时，表示收敛评价指标符合收敛条件，否则，表示不满足收敛条件，ε₀为根据经验预先给定的海‑岛环境健康模型的模型精度常数；(8)以构建的海‑岛环境健康的隐函数模型为海‑岛环境健康模型，并基于该海‑岛环境健康模型，对海‑岛环境健康进行评价；其中：所述构建的海‑岛环境健康模型标记为G(S,t)，其中，G(S,t)＝G'(S',t)，S表示海‑岛环境健康数据样本，t表示时间。