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申请/专利权人：广东海洋大学

摘要：本发明属于数据采集、海藻扩繁技术领域，提出了一种基于无线传感器的海藻扩繁环境监测方法及系统，具体为：在水体环境中布置无线传感单元，再利用无线传感单元获取水温和磷含量，并形成扩繁测组，然后根据扩繁测组进行测组异态量计算，最后通过测组异态量出发水体环境水华爆发的预警。有效量化了磷含量特性与温度变化之间关于海藻扩繁事件的匹配性，弥补了仅关注海藻浓度的监测方法导致错判误判问题，提高了海藻扩繁环境监测的可靠性，尤其在水文变化较剧烈的水体中，本方法能够高效监测在水温的突然变化或者沉积物中磷等营养盐大量释放等水环境的变化，从而为水华防治提供了有效的技术支持，维护生态平衡和公共健康。

主权项：1.一种基于无线传感器的海藻扩繁环境监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S100，在水体环境中布置无线传感单元；S200，利用无线传感单元获取水温和磷含量，并形成扩繁测组；S300，根据扩繁测组进行测组异态量计算；S400，通过测组异态量触发水体环境水华爆发的预警；其中，S300中，根据扩繁测组进行测组异态量计算的方法是：扩繁测组内包含温性测值与偏态测值，通过将预设时段内的温性测值横向对比设定第一分类条件，通过预设时段内的偏态测值获得偏态容量范围，利用偏态容量范围统计获得域测阶值和一阶容量比例，根据域测阶值设定第二分类条件，根据第一分类条件和第二分类条件划分偏态奇点；将一阶容量比例和温性测值构成异态数组，根据偏态奇点的异态数组计算奇点水平，结合奇点水平和不同数据空间下的异态数组计算测组异态量；在步骤S200中，利用无线传感单元获取水温和磷含量，并形成扩繁测组的方法是：通过无线传感单元实时获取当前时刻下水温和磷含量的实测值，分别记为水温测值和磷测值；将同一时刻下各个采集点得到的磷测值写入序列记为磷测序列，磷测序列的平均值与最小值的比值作为该时刻的磷测低位偏态；定义同一时刻各个采集点中水温测值中拥有最大值的采集点在该时刻发生一次测值峰；定义一时间段作为观测间隔Tgap，取值范围为Tgap∈[20,30]秒；每隔Tgap定义一个时刻作为观测点；获取观测间隔内发生测值峰次数最多的采集点作为第一采集点，将第一采集点在观测间隔内水温测值的极差记为温性测值，将第一采集点在观测间隔内水温测值获得最大值的时刻对应的磷测低位偏态记为偏态测值；将观测间隔的温性测值与偏态测值构成的二元组作为扩繁测组；在步骤S300中，根据扩繁测组进行测组异态量计算的方法是：预设一时间段为一阶测段FTQ,其取值范围为FTQ∈[20,60]分钟；当一个观测点与比其前一个观测点的温性测值的数值大，则定义该观测点满足第一分类条件；将当前一阶测段内各个偏态测值的标准差记为err.Bia；则当前观测点的偏态容量范围Bia_Zn为:Bia_Zn∈[Bia.Vl－err.Bia,Bia.Vl＋err.Bia]；从当前观测点开始逆时间顺序搜索首个满足偏态测值超出偏态容量范围的观测点，定义搜索获得的观测点为域测点；域测点与当前观测点之间观测点的数量记为域测阶值；定义当前一阶测段内各个域测阶值的平均值为域测水平，如果当前观测点的域测阶值小于域测水平则定义当前观测点满足第二分类条件；将同时满足第一分类条件和第二分类条件的观测点记为偏态奇点；获取一阶测段内各个观测点中偏态测值超出偏态容量范围的观测点的数量占的比例，将所得比例记当前观测点的一阶容量比例；将一阶容量比例和温性测值构成数组记作异态数组；将当前一阶测段内所有偏态奇点的异态数组的平均值定义为奇点数组Djan_tup；通过polyfit函数对各个奇点数组进行斜率计算，计算获得斜率记为奇点水平kDjan；根据奇点水平和异态数组计算测组异态量Cap.Vl： ；其中Cur_tup代表当前观测点的异态数组；Ttl_tup为一阶测段内所有观测点的异态数组；euclidDist为欧氏距离函数，通过欧氏距离函数返回两个调用元素之间的欧氏距离；在步骤S400中，通过测组异态量触发水体环境水华爆发的预警的方法是：将自然日内的时间平均划分为TG个时间段作为反馈时段，TG∈[12，48]个；将各个时间段定义为反馈时段，将反馈时段内所有测组异态量中的最大值记为反馈异态量；将反馈异态量及其发生的日期和反馈时段存储到服务器；将各个反馈时段的反馈异态量分别写入反馈时段对应的异态记录序列；以任意反馈时段作为运行时段，将运行时段内所有测组异态量写入集合记为态量空间，计算态量空间的偏度系数t_SK,若t_SK＞0则将运行时段记为正偏时段，否则为负偏时段；若当前自然日的运行时段为正偏时段,则从服务器获取运行时段对应的异态记录序列，计算当前自然日对应反馈异态量在异态记录序列中的百分位数记为子正偏段异态水平；同一自然日下所有正偏水平的平均值为正偏段异态水平；当正偏段异态水平超过预设的阈值，则预警当前自然日具有水体环境水华爆发风险，并将正偏段异态水平和预警信息发送到管理员客户端。

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