技术成果:基于多元融合的智能化污染溯源技术

发布人:陈英敏

(一)    技术名称:
       基于多元融合的智能化污染溯源技术
(二)    技术提供方:
       91吃瓜  孙连鹏  [email protected]   邓欢忠  [email protected],18502004404微信同号
(三)    适用范围:
       该技术适用于城市内河、景观水体、工业园区排污监控、跨界水体责任界定、饮用水源地预警及生态修复效果评估等多种水环境场景,尤其适用于多点源复合污染、突发污染事件快速响应及常态化监管能力提升。
(四)    技术内容:
       1、技术原理
       针对河流污染溯源中响应滞后、定位精度低、多源复合污染难以解析等难题,本技术集成机理模型、人工智能算法与移动监测装备,构建“监测—分析—溯源—预警”一体化的智能溯源系统。
       机理-数理模型协同:结合水质扩散方程等物理机理模型与深度学习数理模型,在物理规律约束下提升数据适应能力与溯源精度。
       多模态特征融合:融合水质时序特征、环境空间特征、频域特征等多维信息,构建污染事件标签库与知识库,实现历史经验智能化学习与新事件快速匹配。
       动态智能追踪:采用强化学习算法控制无人船、无人机等移动监测设备自主调整航迹与采样频率,实现对固定/移动污染源的自适应追踪。
       跨域知识迁移:通过迁移学习将已建流域模型经验迁移至新流域,解决数据不足与模型泛化难题。
       2、技术创新性
       1)提出“机理模型+智能移动监测+动态优化”的新型溯源模式,突破传统人工排查与单一监测手段的局限。
       2)构建基于分指标解析建模与深度时序分析的污染源识别技术,提升复杂污染场景下的解析精度。
       3)开发强化学习驱动的动态追踪算法,以定位精度、能耗、信息价值等多重目标优化监测路径,实现污染源快速锁定。
       4)建立跨域知识迁移机制,增强模型在不同水文条件下的泛化能力,缩短新流域应用部署周期。
       3、技术优势
       1)快速精准:可在数小时内定位污染源,较传统方法效率提升80%以上,定位准确率>90%。
       2)适应复杂场景:适用于多点源、移动源、间歇排放等复杂污染条件,支持突发污染事件应急响应。
       3)兼容性强:可与现有“源‑网‑厂‑河”监管平台无缝对接,无需大规模改造,数据接口标准化。
       4)无人化作业:采用无人船等智能装备,大幅降低人力成本和安全风险,实现全天候移动监测。
       4、工艺流程

图1 无人船移动监测与智能溯源系统
图2 基于遗传算法与MCMC的污染溯源算法示意图


       5、控制的主要污染物
       水质常规指标(COD、氨氮、总磷等)、特征有机污染物等。

       6、技术效果
       污染源定位准确率>90%,溯源时间缩短至小时级。
       成功锁定污染物超标排放管网/区域/排水单元,实现精准溯源;
       信宜市“源‑网‑厂‑河”智慧监管平台实现流域动态监管,支撑科学决策。
       突发污染事件应急响应时间缩短60%以上,有效降低环境风险。

       7、技术获奖情况
       2023年广东省十佳污染防治攻坚战典型案例

       8、技术推广情况
       该技术已在佛山、信宜市等地开展应用示范,承担横向项目多项,授权发明专利8项、发表论文多篇,与多地生态环境部门及水务企业建立产学研合作,具备规模化推广应用基础。
 

图3 信宜市水环境智慧监管平台