一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法及系统与流程

本发明涉及镉污染迁移规律分析，尤其涉及一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法及系统。

背景技术：

1、传统的镉污染迁移规律分析多依赖于实验室分析，这种方法虽然能够提供较为准确的数据，但存在诸多不足。实验室分析周期长，难以实时反映污染状况的变化。此外，传统方法往往只能提供局部、静态的污染信息，对于污染物的动态迁移和扩散过程缺乏深入的理解。

2、电动修复技术作为一种新兴的土壤修复方法，通过施加电场，使土壤中的重金属离子发生迁移，从而实现污染物的去除。这种技术具有修复效率高、操作简便等优点，为土壤镉污染的治理提供了新的手段。分析镉污染在不同电场和环境下的迁移规律，从而进行优化工作曲线和参数，提高土壤修复的效果。

技术实现思路

1、本发明克服了现有技术的缺陷，提供了一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法及系统，其重要目的在于提高土壤修复效果。

2、为实现上述目的本发明第一方面提供了一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法，包括：

3、构建镉污染迁移实例数据集，进行镉污染迁移规律分析，得到第一分析信息；

4、根据所述镉污染迁移实例数据集进行迁移影响因素分析，并评估各影响因素的影响程度，得到第二分析信息；

5、结合第一分析信息和第二分析信息分析不同电场下镉污染迁移规律，并构建迁移规律分析模型；

6、获取区域土壤信息，根据所述区域土壤信息对目标区域土壤进行土壤状况分析，得到土壤状况分析信息；

7、根据所述土壤状况分析信息制定初始修复方案，分析初始修复方案的镉污染迁移规律和修复效益，并进行修复方案优化。

8、本方案中，所述构建镉污染迁移实例数据集，进行镉污染迁移规律分析，具体为：

9、基于大数据检索获取不同环境、不同电场下的镉污染迁移实例，构成镉污染迁移实例数据集，提取各电场状态下镉污染迁移特征，得到第一特征信息；

10、根据所述第一特征信息进行迁移规律分析，基于不同电场下的迁移特征构建对应的迁移变化趋势图；

11、通过构建的迁移变化趋势图计算各电场下不同时间段内镉污染的迁移变化量和变化速率，作为分析指标，分析镉污染在不同电场下的迁移趋势，得到迁移趋势分析信息；

12、根据所述迁移趋势分析信息进行异常迁移检测，将各时间段下的镉污染的迁移变化量与预设阈值进行判断，分析异常变化趋势，得到异常迁移检测信息；

13、根据所述异常迁移检测信息提取对应异常时段，通过第一特征信息提取对应电场参数并进行标记，得到异常迁移分析信息；

14、结合所述迁移趋势分析信息和异常迁移分析信息构成第一分析信息。

15、本方案中，其特征在于，所述根据所述镉污染迁移实例数据集进行迁移影响因素分析，并评估各影响因素的影响程度，具体为：

16、获取镉污染迁移实例数据集，根据所述镉污染迁移实例数据集提取各电场下的环境特征，得到第二特征信息；

17、获取第一分析信息，结合所述第二特征信息进行迁移影响因素分析，基于马氏距离算法计算第二特征信息和第一特征信息之间的马氏距离，作为影响因素分析指标；

18、将计算得到的马氏距离与预设阈值进行判断，根据判断结果分析各环境特征与对应电场下镉污染迁移规律的相关性，得到相关性分析信息；

19、根据所述相关性分析信息分析影响镉污染迁移规律的影响因素，结合所述第二特征信息计算各影响因素对应的特征与总特征的比例，并构建概率矩阵；

20、引入熵权法进行影响程度评估，根据构建的概率矩阵计算各影响因素的信息熵，通过各影响因素的信息熵计算差异系数；

21、基于计算得到的差异系数计算各影响因素的权重，根据计算得到的权重分析各影响因素对迁移规律的影响程度，得到影响程度分析信息；

22、结合所述相关性分析信息和影响程度分析信息构成第二分析信息。

23、本方案中，其特征在于，所述结合第一分析信息和第二分析信息分析不同电场下镉污染迁移规律，并构建迁移规律分析模型，具体为：

24、获取第一分析信息和第二分析信息，根据所述第一分析信息和第二分析信息分析不同电场下的镉污染迁移规律，并构建迁移规律知识图谱；

25、基于迁移规律知识图谱和镉污染迁移实例数据集构建迁移规律分析模型，引入马尔可夫算法进行模型构建；

26、根据所述迁移规律知识图谱构建状态空间，根据不同环境和不同电场下的迁移规律，定义镉污染的迁移状态，每个迁移状态代表独立的迁移规律；

27、根据镉污染迁移实例数据集计算状态转移概率，通过镉污染迁移实例数据集中的历史数据分析计算状态空间内各状态转移至下一状态的概率，得到状态转移概率；

28、根据所述状态转移概率构建转移概率矩阵，基于专家分析法对构建的转移概率矩阵进行修正，并设定初始状态概率分布，结合状态空间和转移概率矩阵构建迁移规律分析模型；

29、基于迁移规律知识图谱和镉污染迁移实例数据集构建训练数据集对所述迁移规律分析模型进行深度学习和训练，得到符合期望的迁移规律分析模型。

30、本方案中，其特征在于，所述获取区域土壤信息，根据所述区域土壤信息对目标区域土壤进行土壤状况分析，具体为：

31、对目标区域土壤进行采样，获取不同位置和深度的土壤样本，基于土壤检测技术分析各样本中的土壤指标，得到区域土壤信息；

32、基于大数据检索获取若干土壤状况评估指标，计算各评估指标与对应土壤状况的皮尔逊相关系数，作为相关性分析指标；

33、将计算得到的相关性分析指标与预设阈值进行判断，根据判断结果选取对应的评估指标，得到评估指标信息；

34、基于专家知识法根据所述评估指标信息获取各评估指标的影响度评分，引入直觉模糊分析法对各评估指标进行权重分配，根据影响度评分构建直觉模糊矩阵；

35、根据所述直觉模糊矩阵计算各评估指标的直觉模糊熵，通过直觉模糊熵计算各评估指标的直觉模糊数，对各评估指标进行权重分配，得到评估指标权重信息；

36、基于所述评估指标权重信息构建土壤状况分析模型，将所述区域土壤信息输入至所述土壤状况分析模型中进行分析，得到土壤状况分析信息；

37、根据所述区域土壤信息提取各采样点的采样位置将目标区域划分为多个子区域，通过所述土壤状况分析信息提取各子区域的土壤状况特征，得到子区域土壤状况特征信息；

38、预设土壤状况等级划分阈值，将所述子区域土壤状况特征信息与所述土壤状况等级划分阈值进行判断，根据判断结果进行等级划分，并将相邻且同等级的子区域进行合并，得到区域土壤划分信息。

39、本方案中，其特征在于，所述根据所述土壤状况分析信息制定初始修复方案，分析初始修复方案的镉污染迁移规律和修复效益，并进行修复方案优化，具体为：

40、获取土壤状况分析信息和区域土壤划分信息，基于大数据检索获取各种不同土壤状况的修复方案实例，构成修复方案实例数据集；

41、将所述土壤状况分析信息、区域土壤划分信息与所述修复方案实例数据集进行相似度计算，并与预设阈值进行判断，根据判断结果制定初始修复方案；

42、将所述土壤状况分析信息和初始修复方案输入至所述迁移规律分析模型中进行分析，分析预测各修复方案的镉污染迁移规律，得到迁移规律预测信息；

43、根据所述迁移规律预测信息计算对应初始修复方案的修复时间，并计算各修复方案的消耗成本，进行修复效益分析，得到修复效益分析信息；

44、根据所述修复效益分析信息判断对应的修复方案是否能够采用，若不能采用，则进行修复方案优化；

45、通过所述土壤状况分析信息和区域土壤划分信息从所述修复方案实例数据集中提取所有相似土壤状况下的修复方案进行修复效益分析，得到第一修复效益分析信息；

46、预设优化目标和筛选规则，结合所述第一修复效益分析信息筛选对应方案，得到候选优化方案；

47、对候选优化方案进行特征提取，分析与初始修复方案的差异特征，根据差异特征制定优化方案并进行迁移规律分析和修复效益分析，根据分析结果选取最优优化方案进行土壤修复。

48、本发明第二方面提供了一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析系统，该系统包括：存储器、处理器，所述存储器中包含基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法程序，所述基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

49、构建镉污染迁移实例数据集，进行镉污染迁移规律分析，得到第一分析信息；

50、根据所述镉污染迁移实例数据集进行迁移影响因素分析，并评估各影响因素的影响程度，得到第二分析信息；

51、结合第一分析信息和第二分析信息分析不同电场下镉污染迁移规律，并构建迁移规律分析模型；

52、获取区域土壤信息，根据所述区域土壤信息对目标区域土壤进行土壤状况分析，得到土壤状况分析信息；

53、根据所述土壤状况分析信息制定初始修复方案，分析初始修复方案的镉污染迁移规律和修复效益，并进行修复方案优化。

54、本发明公开了一种基于数据分析的镉污染迁移规律分析方法及系统，包括：构建镉污染迁移实例数据集，进行镉污染迁移规律分析，得到第一分析信息；根据镉污染迁移实例数据集进行迁移影响因素分析，并评估各影响因素的影响程度，得到第二分析信息；结合第一分析信息和第二分析信息分析不同电场下镉污染迁移规律，并构建迁移规律分析模型；获取区域土壤信息，根据区域土壤信息对目标区域土壤进行土壤状况分析，得到土壤状况分析信息；根据所述土壤状况分析信息制定初始修复方案，分析初始修复方案的镉污染迁移规律和修复效益，并进行修复方案优化。通过对镉污染进行迁移规律分析，从而了解不同电场下的镉污染迁移规律，优化修复方案，提高修复效果。