提高水质监测数据可靠性的方法

摘要

本发明涉及一种提高水质监测数据可靠性的方法，包括步骤：首先对提高水质监测数据可靠性的方法进行网格划分，设置传感器矩阵，采集数据，当传感器阵列均正常运行时，同一水层以及同一垂方向上，所有测点应该满足一定的相互关系，判断矩阵元素小于2，则处理器直接输出传感数据；当不满足相互关系时，判断矩阵元素等于2，处理器判断该测点的数据不可靠，采用同一水层其他测点的平均值进行纠正，纠正后，将传感数据输出。本发明无需在同一测点采用多组传感器进行监测，也无需购买昂贵的进口传感器，即可有效的提高监测数据可靠性，实施方便，同时还可以定位故障传感器方位，便于调整维护检测系统。

主权项

提高水质监测数据可靠性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1)将目标水域在垂直方向上划分为近表层、中层、近底层，每层分别布置n传感器，近表层、中层、近底层传感器采集的数据分别记作[X₁,X₂,…X_i…,X_n]，[Y₁,Y₂，…Y_i…,Y_n]和[Z₁,Z₂,…Z_i…,Z_n]，其中X_i，Y_i，Z_i分别是近表层、中层、近底层的第i个传感器采集的数据，i＝1，2，…，n；2)采集近表层、中层、近底层传感器采集的历史数据，对每个传感器采集的历史数据采取多次实验求平均值的方法，得到平均值作为训练样本，建立近表层、中层、近底层同一层测点间的内在关系式和同一垂直方向上的三层测点间的关系式：f₁(X)＝w_x1×X₁+w_x2×X₂+…+w_xi×X_i+…+w_xn×X_n‑R_Xf₂(Y)＝w_y1×Y₁+w_y2×Y₂+…+w_yi×Y_i+…+w_yn×Y_n‑R_Yf₃(Z)＝w_z1×Z₁+w_z2×Z₂+…+w_zi×Z_i+…+w_zn×Z_n‑R_ZG_i(X,Y,Z)＝w_xi×X_i+w_yi×Y_i+w_zi×Z_i其中，其中f₁(X)，f₂(Y)，f₃(Z)分别为近表层、中层、近底层同一层测点间的内在关系式，G_i(X,Y,Z)为同一垂方向上的三层测点间的关系式；w_xi，w_yi，w_zi分别为X_i,Y_i,Z_i的变量系数，w_xi，w_yi，w_zi满足经验公式3.5w_xi‑8.1w_yi+4.6w_zi＝0，针对不同目标水域，w_xi，w_yi，w_zi取值不同，将训练样本代入关系式，确定w_xi，w_yi，w_zi值；R_X，R_Y，R_Z分别取值1.5；3)设立判断矩阵D为：$D=\left[\begin{array}{cccccc}{D}_{X1}& D_{X2}& ...& D_{\mathrm{Xi}}& ...& D_{\mathrm{Xn}}\\ D_{Y1}& D_{Y2}& ...& D_{\mathrm{Yi}}& ...& D_{\mathrm{Yn}}\\ D_{Z1}& D_{Z2}& ...& D_{\mathrm{Zi}}& ...& D_{\mathrm{Zn}}\end{array}\right]$其中,D_Xi，D_Yi,D_Zi，分别为用于判断近表层、中层、近底层第i个传感器采集的数据可靠性的元素；4)实时采集近表层、中层、近底层传感器采集的数据，将[X₁,X₂,…X_i…,X_n]代入f₁(X)，若f₁(X)不大于0，则判断矩阵D中第1行元素均为0；若f₁(X)大于0，则判断矩阵D中第1行元素均为1；将[Y₁,Y₂,…Y_i…,Y_n]代入f₂(Y)，若f₂(Y)不大于0，则判断矩阵D中第2行元素均为0；若f₂(Y)大于0，则判断矩阵D中第2行元素均为1；将[Z₁,Z₂,…Z_i…,Z_n]代入f₃(Z)，若f₃(Z)不大于0，则判断矩阵D中第3行元素均为0；若f₃(Z)大于0，则判断矩阵D中第3行元素均为1；将目标水域同一垂直方向上的近表层、中层、近底层传感器采集的数据X_i、Y_i和Z_i代入G_i(X,Y,Z)，若G_i(X,Y,Z)等于零，则判断矩阵D中[D_Xi,D_Yi,D_Zi]整列元素加0；若G_i(X,Y,Z)不等于零，则判断矩阵D中[D_Xi,D_Yi,D_Zi]整列元素加1。4)当判断矩阵D中D_Xi、D_Yi或者D_Zi等于2时，则判定与判断矩阵D中等于2的元素相对应的传感器采集的数据不可靠，定位故障传感器位置，发出报警信号，采用故障传感器所在水层其他传感器采集的数据的平均值代替不可靠的传感器采集的数据，纠正后，输出近表层、中层、近底层传感器采集的数据；当判断矩阵中D_Xi、D_Yi和D_Zi均小于2时，则处理器判定传感器采集的数据可靠，输出近表层、中层、近底层传感器采集的数据。