中国科学技术大学程鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉中国科学技术大学申请的专利一种水环境蓝藻水华预警方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN121234091B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-10发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202511262033.8,技术领域涉及:G06F18/24;该发明授权一种水环境蓝藻水华预警方法及系统是由程鹏;刘桂建;周慧慧设计研发完成,并于2025-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种水环境蓝藻水华预警方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种水环境蓝藻水华预警方法及系统,涉及环境监测技术领域,包括通过由可升降分层传感器、卫星、无人机及气象站组成的“空‑天‑地”一体化网络采集多源监测数据,对数据进行融合处理生成蓝藻时空分布热力图;进而,引入蓝藻垂直迁移因子和浮游动物摄食因子,构建自适应预测模型,准确计算蓝藻细胞密度与水华覆盖面积;同时,基于气候带和水体类型聚类形成地域特征库,通过ROC曲线分析动态匹配最优预警阈值;最终,根据预测结果与自适应阈值计算预警系数,输出分级预警信号,显著提升了蓝藻水华预警的准确性、可靠性和实用性。
本发明授权一种水环境蓝藻水华预警方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种水环境蓝藻水华预警方法,其特征在于,包括: S1、多源数据采集:通过由可升降式分层传感器阵列、卫星、无人机及气象站构成的“空-天-地”一体化监测网络,按预设周期采集目标水体的全剖面水文生化数据、遥感影像数据及气象数据; S2、多源数据智能融合:基于目标水体的全剖面水文生化数据、遥感影像数据及气象数据,进行数据清洗、降噪与时空配准处理,得到蓝藻时空分布热力图; S3、自适应预测:基于蓝藻时空分布热力图及历史数据,通过引入蓝藻垂直迁移因子与浮游动物摄食因子,加权融合,计算得到蓝藻细胞密度的预测结果,基于目标水体的全剖面水文生化数据和目标水体的总面积,计算得到水华覆盖面积的预测结果; 所述蓝藻垂直迁移因子,具体分析方法为: 从目标水体的全剖面水文生化数据提取目标水体各深度的实测水温,从数据库中获取目标水体各深度的参照水温,将目标水体各深度的实测水温减去目标水体各深度的参照水温,得到目标水体各深度的水温差值,从数据库中获取目标水体的深度划分阈值,将目标水体各深度的水温差值除以目标水体的深度划分阈值,得到目标水体各深度的水温梯度系数; 从目标水体的全剖面水文生化数据提取目标水体各深度的溶解氧浓度,从数据库中获取目标水体各深度的参照溶解氧浓度,将目标水体各深度的溶解氧浓度减去目标水体各深度的参照溶解氧浓度,得到目标水体各深度的溶解氧浓度差值,将目标水体各深度的溶解氧浓度差值除以目标水体的深度划分阈值,得到目标水体各深度的溶解氧浓度梯度系数; 基于目标水体各深度的水温梯度系数和目标水体各深度的溶解氧浓度梯度系数,加权计算,得到目标水体各深度的蓝藻垂直迁移因子; 所述浮游动物摄食因子计算公式为: ; 其中,表示浮游动物摄食因子,表示目标水体叶绿素a浓度的时间变化率,表示蓝藻生物量-叶绿素a换算系数; ; 其中,表示蓝藻自身生长率,表示蓝藻最大比生长率,表示光照强度,表示半饱和光照强度,表示关键营养盐浓度,表示半饱和关键营养盐浓度,表示温度影响函数; S4、地域化动态阈值判断:基于气候带与水体类型聚类形成地域特征库,通过ROC曲线分析计算真阳性率与假阳性率,选取最优预警阈值,自动匹配目标水体阈值; 所述真阳性为:实际是蓝藻预警事件,且基于阈值的判断结果也为“触发预警”;假阳性为:实际不是蓝藻预警事件,但基于阈值的判断结果为“触发预警”; S5、预警输出:基于蓝藻细胞密度的预测结果、水华覆盖面积的预测结果和目标水体阈值,计算得到目标水体的预警系数,进而判断目标水体的预警等级; 所述目标水体预警系数计算公式为: ; 表示目标水体预警系数,表示蓝藻细胞密度权重系数,表示目标水体蓝藻细胞密度预测总值,表示目标水体蓝藻细胞密度最优预警阈值,表示水华覆盖面积权重系数,表示目标水体水华覆盖面积最优预警阈值,表示目标水体的最优预警阈值对应的风险因子。
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