1.一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述方法包括:
在历史大数据库中获取连续预设采样周期下畜牧业水源多个监测位置处的氮磷浓度曲线;
每个所述氮磷浓度曲线上包括一个显著变化点;根据每个采样周期与其他采样周期之间相同监测位置对应的显著变化点的差异,获得每个采样周期下每个显著变化点的变化显著程度;
获取所述氮磷浓度曲线上每个数据点在预设邻域范围内的变化趋势一致性,获得每个数据点与不同采样周期中相同监测位置且相同监测时刻对应的数据点之间的浓度数据偏离程度;根据所述变化趋势一致性、所述浓度数据偏离程度和数据点所在所述氮磷浓度曲线上显著变化点的所述变化显著程度,获得每个数据点的显著系数;
根据显著系数筛选出异常数据点,对所述异常数据点的氮磷浓度数据值进行调整,获得优化氮磷浓度曲线;对每个采样周期下的所有优化氮磷浓度曲线进行降维,获得氮磷浓度特征数据;
将所述氮磷浓度特征数据作为训练数据对污染预警神经网络进行训练;根据训练好的污染预警神经网络获得实时采样周期下的实时氮磷浓度特征数据的污染等级并反馈预警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述显著变化点的获取方法包括:获取所述氮磷浓度曲线上每个数据点的一阶导数,将所述一阶导数的绝对值最大且时序上最早的数据点作为所述显著变化点。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述变化显著程度的获取公式包括:;其中 为第 个采样周期下
第 个显著变化点的所述变化显著程度, 为第 个采样周期下所有监测位置的所述显著变化点组成的序列, 为第 个其他采样周期下所有监测位置的所述显著变化点组成的序列, 为DTW距离求取函数, 为归一化函数,为除第 个采样周期外的其他采样周期的数量, 为第 个采样周期下第 个显著变化点对应的氮磷浓度, 为第 个其他采样周期下第 个显著变化点对应的氮磷浓度, 为第 个采样周期下第 个显著变化点对应的监测时刻, 为第 个其他采样周期下第 个显著变化点对应的监测时刻。
4.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述变化趋势一致性的获取方法包括:在所述氮磷浓度曲线上,以每个数据点为中心点构建邻域范围,所述中心点将所述邻域范围划分为第一子邻域范围和第二子邻域范围,依次对所述邻域范围、所述第一子邻域范围和所述第二子邻域范围内的数据点进行直线拟合,分别获得第一拟合直线、第二拟合直线和第三拟合直线;获得所述第二拟合直线与所述第一拟合直线的第一斜率差异,获得所述第三拟合直线与所述第一拟合直线的第二斜率差异,将所述第一斜率差异和所述第二斜率差异的和值作为所述邻域范围内的变化趋势波动程度,将所述变化趋势波动程度进行负相关并归一化处理,获得所述变化趋势一致性。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述浓度数据偏离程度获取方法包括:对于一个数据点而言,获取不同采样周期中相同监测位置且相同监测时刻对应的数据点的平均氮磷浓度,将所述数据点的氮磷浓度与所述平均氮磷浓度之间的差异作为所述浓度数据偏离程度。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述显著系数的获取方法包括:将所述浓度数据偏离程度与所述变化趋势一致性的比值,作为每个数据点的数据变化程度;将数据点所在所述氮磷浓度曲线上显著变化点的所述变化显著程度进行归一化,获得显著权重;将所述显著权重与所述数据变化程度的乘积进行归一化获得每个数据点的所述显著系数。
7.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述对所述异常数据点的数据值进行调整的方法包括:在同一个监测位置下,将不同采样周期中与所述异常数据点监测时刻同一时序位置的非异常数据点的氮磷浓度均值作为调整值,将所述调整值作为对应异常数据点调整后的氮磷浓度数据值。
8.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述获得氮磷浓度特征数据的方法包括:对所述优化氮磷浓度曲线进行主成分分析,获得主成分方向;获得每个所述优化氮磷浓度曲线上每个数据点在所述主成分方向上的投影占比,将每个所述优化氮磷浓度曲线上所有数据点的所述投影占比累加并归一化,获得每个优化氮磷浓度曲线的筛选指标;将所述筛选指标大于预设筛选阈值的所述优化氮磷浓度曲线作为所述氮磷浓度特征数据。
9.根据权利要求1所述的一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警方法,其特征在于,所述将所述氮磷浓度特征数据作为训练数据对污染预警神经网络进行训练包括:将一个采样周期内的所述氮磷浓度特征组成对应采样周期下的特征矩阵;将对应采样周期内的污染等级作为所述特征矩阵的标签数据,将所述特征数据和所述标签数据作为训练数据对污染预警神经网络进行训练。
10.一种基于大数据分析的畜牧业水源污染监测预警系统,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1 9任意一项所述一种基于大数据分析的畜牧业水源污~染监测预警方法的步骤。