短期水质污染智能预警系统
专利号：CN202411116806.7
所属单位：中国地质大学（武汉）环境科学与工程学院
技术领域：环境监测·水质污染预警
技术分类： ▸ 数据处理层：多源水质数据融合（在线监测/实验室检测/遥感） ▸ 模型架构层：时间序列分析（LSTM）+ 空间特征提取（CNN）
核心技术突破
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多尺度数据融合引擎
✅ 首创基于时间戳的动态对齐算法，解决在线监测（分钟级）与实验室检测（天级）数据的时间尺度差异问题 ✅ 开发空间插值优化机制，融合遥感（100m级）、站点（米级）两级空间精度数据
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时空特征提取架构
▶ 采用长短期记忆网络（LSTM）捕捉水质参数时序演变规律 ▶ 嵌套卷积神经网络（CNN）提取污染扩散空间特征（聚焦率提升52%）
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动态风险评估系统
🔺 构建包含50万节点（污染源/水质参数/环境影响关联）的知识图谱 🔺 支持多情景污染风险预警（准确率91.3%）
关键技术参数
| 评估维度 | 本系统 | 传统方法 | 提升幅度 |
|---|---|---|---|
| 水质预测精度（RMSE） | 0.12mg/L | 0.38mg/L | +68% |
| 污染源识别准确率 | 93.5% | 76.8% | +22% |
| 多源数据融合效率 | 15TB/小时 | 2.3TB/小时 | ×6.5 |
| 预警响应时间（突发污染事件） | ≤30分钟 | ≥2小时 | ×4 |
典型应用场景
长江武汉段水质监测
任务需求：对主城区50km河段进行水质实时预警（监测参数>12项）
实施效果： ✅ 提前4小时预警某化工厂泄漏事件（后经采样验证误差<0.1mg/L） ✅ 指导应急响应，避免下游取水口污染，减少经济损失约1200万元
太湖蓝藻暴发预测
技术亮点： 🔺 融合高光谱遥感数据与地面监测结果 🔺 蓝藻暴发预测准确率提升至89%（传统方法65%）
技术生态集成
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硬件适配
▸ 支持NVIDIA A100 GPU集群（计算密度达42TFLOPS） ▸ 兼容国产鲲鹏920处理器（性能损耗<6%）
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行业认证
◼ 通过生态环境部《智能环境监测系统三级认证》 ◼ 入选2024年度《国家重大水专项推荐技术名录》
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标准体系
✅ 参编《水质污染智能预警技术规范》（GB/T 41385-2024） ✅ 算法模块嵌入全国水质监测大数据平台（日均调用量超1.8亿次）
知识产权布局
形成专利族（含2项PCT国际专利），技术参数超越美国EPA WASP水质模型
软件著作权"WaterGuard AI"系统已在15个省级生态环境部门部署，服务重大工程37项
