【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水质监测领域，更具体地说，它涉及一种基于无线传感网络的水质监测系统。
技术介绍
1、公告号为cn116263444b，名称为高分辨质谱非靶向分析水体污染源识别与溯源方法的中国专利公开了以下内容：在目标水域的自上游至下游采集多个点位水体样品，并对多个样品进行超高效液相色谱-高分辨质谱非靶向数据采集获得原始数据集，通过高分辨质谱非靶向分析的原始数据集进行数据预处理，获得包含物质质荷比、保留时间、峰高、峰面积的高分辨质谱数据集，再对高分辨质谱数据集进行统计分析获得质谱数据异常的污染源样品，用于判定污染源所在采样点位区间，基于污染源样品、背景样品和前一个污染源样品的高分辨质谱信息差异计算，获得污染源的特征图谱，结合污染物质谱数据库确定污染源的污染物类型，进而判断污染源的类型。
2、上述技术方案是基于化学质量平衡法进行水质污染源定位，但是化学质量平衡法忽略了污染物在传输过程中的变化和损失，不同污染物的传输过程中的变化和损失也不同，污染源的下游的数据采集点位的数据体现的是污染源的污染物向下游传递的结果，根据质谱信息差异获得的污染源的特征图谱与真实的污染源的特征图谱存在差异，污染源的数量越多差异越大，污染源越靠近下游差异越大，导致无法精准地判断污染源位置。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种基于无线传感网络的水质监测系统，解决相关技术中质谱信息差异获得的污染源的特征图谱与真实的污染源的特征图谱存在差异导致无法精准地判断污染源位置的技术问题。
2、本专利技术
3、水体样品采集模块，其用于在目标水域的自上游至下游依次采集n个点位的水体样品；
4、水体样品处理模块，其用于将水体样品通过高效液相色谱串联质谱联用技术获得质谱数据；
5、质谱特征生成模块，其基于质谱数据生成采样质谱特征和真实质谱特征；采样质谱特征表示为：，其中、、表示采样质谱特征的第1个、第2个、第n个点位对应的序列单元；
6、，其中分别表示第n个点位的水体样品的第1个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度，分别表示第n个点位的水体样品的第2个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度，分别表示第n个点位水体样品的第v个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度；
7、真实质谱特征表示为：，其中、、表示真实质谱特征的第1个、第2个、第n个点位对应的序列单元；
8、其中，表示第n个点位上游的污染源的集合，表示采样质谱特征的第1个序列单元；
9、质谱数据修复模块，其用于将采样质谱特征输入到循环对抗神经网络，输出伪修复质谱特征；伪修复质谱特征和真实质谱特征表示相同；
10、污染源溯源模块，其用于将伪采样质谱特征中相邻的序列单元依次通过方差分析法输出f值，如果f值小于临界f值则判断相邻的序列单元对应的点位之间存在污染源。
11、进一步地，相邻的两个点位之间的距离相等。
12、进一步地，表示第i个污染源的水体样品的质谱数据；
13、；
14、其中分别表示第i个污染源的第1个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度，分别表示第i个污染源的第2个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度，分别表示第i个污染源的第v个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度。
15、进一步地，已知每个污染源的位置的前提下，在每个污染源的位置采集水体样品，获得质谱数据；对点位获取的水体样品、背景样品、污染源的位置获取的水体样品获取质谱数据的方法是相同的，采用的扫描次数均为v，每次扫描记录质荷比为0-u之间的离子强度，记录的实际为离散值，对应于0-u的质荷比的值域均值离散化后的多个质荷比离散值；扫描次数和记录的质荷比范围均是可调参数，缺省值v=1000，u=200。
16、进一步地，循环对抗神经网络包括：第一生成器、第一判别器、第二生成器和第二判别器；
17、第一生成器输入采样质谱特征，输出伪修复质谱特征；
18、第一判别器输入伪修复质谱特征和真实质谱特征，用于判别伪修复质谱特征来源于第一生成器还是真实质谱特征，输出0~1之间的值，表示伪修复质谱特征为真实质谱特征的概率值；
19、第二生成器输入伪修复质谱特征，输出伪采样质谱特征；
20、第二判别器输入伪采样质谱特征和第一生成器输入的采样质谱特征，用于判别伪采样质谱特征来源于第二生成器还是第一生成器输入的采样质谱特征，输出0~1之间的值，表示伪采样质谱特征为采样质谱特征的概率值；
21、第一生成器和第一判别器的对抗损失的损失函数的计算公式如下：
22、；
23、其中g表示第一生成器，表示第一判别器，x表示第一生成器输入的采样质谱特征，y表示真实质谱特征，表示第一生成器输出的伪修复质谱特征，表示第一判别器判别真实质谱特征为真实质谱特征的概率值，表示第一判别器判别第一生成器输出的伪修复质谱特征为真实质谱特征的概率值，表示最小化第一生成器的损失函数，表示最大化第一判别器的损失函数；
24、第二生成器和第二判别器的对抗损失的损失函数的计算公式如下：
25、；
26、其中f表示第二生成器，表示第二判别器，表示第二生成器输入的伪修复质谱特征，表示采样质谱特征，表示第二生成器输出的伪采样质谱特征，表示第二判别器判别采样质谱特征为采样质谱特征的概率值，表示第二判别器判别第二生成器输出的伪采样质谱特征为采样质谱特征的概率值，表示最小化第二生成器的损失函数，表示最大化第二判别器的损失函数；
27、循环对抗神经网络的循环一致性损失的损失函数的计算公式如下：
28、；
29、其中g表示第一生成器，f表示第二生成器，x表示第一生成器输入的采样质谱特征，表示第一生成输出的伪修复质谱特征，表示第一生成器输出的伪修复质谱特征输入到第二生成器输出的伪采样质谱特征，y表示真实质谱特征，表示第二生成器输出的伪采样质谱特征，表示第二生成器输出的伪采样质谱特征输入到第一生成器输出的伪修复质谱特征，表示范数，用于衡量质谱特征之间的差异。
30、进一步地，训练时循环对抗神经网络的第一生成器、第一判别器、第二生成器和第二判别器联合训练。
31、进一步地，根据伪采样质谱特征分析水体样品的化合物包括以下模块：
32、质谱图生成模块，其用于将伪采样质谱特征生成第一质谱图；
33、第一质谱图的数量为n*v，为每个点位生成v个第一质谱图，第一质谱图的横轴表示质荷比，纵轴表示离子强度；
34、伪采样质谱特征的第s个序列表示为：
35、，其中分别表示生成的第s个点位的第1个扫描次数的第一质谱图的第1~u个质荷比的离子强度；分别表示生成的第s个点位的第2个扫描次数的第一质谱图的第1~u个质荷比的离子强度；分别表示生成的第s个点位的第v个扫描次数的第一质谱图的第1~u个质荷比的离子强本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，相邻的两个点位之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，表示第i个污染源的水体样品的质谱数据；
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，已知每个污染源的位置的前提下，在每个污染源的位置采集水体样品，获得质谱数据；对点位获取的水体样品、背景样品、污染源的位置获取的水体样品获取质谱数据的方法是相同的，采用的扫描次数均为v，每次扫描记录质荷比为0-U之间的离子强度，记录的实际为离散值，对应于0-U的质荷比的值域均值离散化后的多个质荷比离散值；扫描次数和记录的质荷比范围均是可调参数，缺省值v=1000，U=200。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，循环对抗神经网络包括：第一生成器、第一判别器、第二生成器和第二判别器；
6.根据权利要求4所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，训练
7.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，根据伪采样质谱特征分析水体样品的化合物包括以下模块：
8.根据权利要求6所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，依次将伪采样质谱特征的n个序列单元的v个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度通过第一质谱图可视化软件生成第一质谱图。
9.根据权利要求6所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，为第s个点位生成总离子色谱图的数据来源于伪采样质谱特征的第s个序列。
10.根据权利要求6所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，总离子色谱图的横坐标是峰时间通过扫描次数来表示，纵坐标为总离子强度，例如第r个扫描次数对应的总离子强度是第r个扫描次数的第1~u个质荷比的离子强度的累加和。
...【技术特征摘要】
1.一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，相邻的两个点位之间的距离相等。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，表示第i个污染源的水体样品的质谱数据；
4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，已知每个污染源的位置的前提下，在每个污染源的位置采集水体样品，获得质谱数据；对点位获取的水体样品、背景样品、污染源的位置获取的水体样品获取质谱数据的方法是相同的，采用的扫描次数均为v，每次扫描记录质荷比为0-u之间的离子强度，记录的实际为离散值，对应于0-u的质荷比的值域均值离散化后的多个质荷比离散值；扫描次数和记录的质荷比范围均是可调参数，缺省值v=1000，u=200。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网络的水质监测系统，其特征在于，循环对抗神经网络包括：第一生成器、第一判别器、第二生成器和第二判别器；...
【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，陈程，赵颖，仲维斌，任妍冰，宋晓娟，叶敏强，王瑜，朱文杰，孙娟，李树鑫，施晓军，王清，刘芳，祁凡，
申请(专利权)人：江苏省连云港环境监测中心，
类型：发明
国别省市：
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