[发明专利]基于ID3算法和神经网络的海面溢油监测阈值设定方法

说明书

本发明公开了一种基于ID3决策树和神经网络的海面溢油监测系统阈值设定方法，主要解决现有技术不能很好地适用于监测环境复杂、探测距离多变的问题。监测系统通过互联网获取被监测海域的天气、潮汐、太阳高度、紫外线这些环境信息；根据设定的时间界限选择使用ID3决策树监测阈值或神经网络监测阈值；将被监测海面的监测数据进行匹配滤波处理并得到一个数据最大值，判断该最大值是否超过监测阈值，若是，则发送警报，若否，则判定海面未发生溢油；工作人员收到警报后，通过实时画面判断是否真正发生溢油，若是，则立即处理，若否，则人工修改阈值，并重新构造ID3决策树或训练神经网络。本发明提高了监测精度，可用于海面溢油监测。

技术领域

本发明属于检测技术领域，尤其涉及一种海面溢油监测阈值设定方法，可用于海洋监测。

背景技术

海洋石油已经成为我国重要的能源战略资源，对促进我国经济的可持续发展有重要意义。随着海洋石油的开发和海洋交通运输业的不断进步，海上溢油事故接连不断，这不仅使生态系统遭受严重损害，而且对经济也造成了巨大的损失。

海洋溢油具有不可预见性和瞬时性等特点，尽管人们针对溢油做了众多准备，如何在第一时间确定溢油的发生仍然是重中之重。我国目前现有的溢油监测技术含量不高，并且不能及时获得准确、可靠的监控数据，很难实时的进行溢油监控，迫切需要一种实时对海面进行有效溢油监测的系统，在事故发生的时候能时报警，以便工作人员做出反应并采取有效措施，将各种损失降到最低。

当前对溢油进行监测的主要模式包括卫星和航空飞机遥感监测、巡逻船和浮标跟踪等非定点监测、CCTV及紫外线等定点监测，本方法主要用于定点监测设备，其监测原理是把探测传感器固定安装在被监测水域的码头或桥梁的一个固定物体上进行监测，进行在线24小时的溢油监测，反应快捷灵敏，而且还能在发现溢油时快速报警，同时发送溢油地点和现场图像等重要信息。

现有基于地基平台的水面油膜监视与监测设备，多采用紫外诱导油荧光的原理进行溢油监测，采用紫外激光或脉冲氙灯或LED作为激发光源，采用光电探测器进行信号采集，通过对信号强度进行阈值判断判定是否发生溢油。

这类仪器在实际使用中通常遇到两类问题：

一是由于荧光信号本身较弱，采集的信号信噪比低，影响了仪器的精度和检测门限的设定；

二是现有设备往往不能自适应探测距离的变化，当潮汐或外界环境变化导致监测距离发生变化时，监测信号强度会明显改变，从而使先前设定的阈值失效，不能正确的判断是否发生了溢油。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于ID3决策树和神经网络的海面溢油监测阈值设定方法，以自适应改变海面溢油监测系统的阈值，提高溢油监测的可靠性。

本发明的技术思路是：通过构建ID3决策树和训练神经网络来进行阈值的设定，以适应天气、时间、气候、潮汐这些环境的变化，获得在不同环境下的精确阈值，其实现步骤包括如下：

(1)海面溢油监测系统从互联网获取被监测海域的天气、潮汐、太阳高度、紫外线强度这些环境信息和当前的时间；

(2)根据环境信息构造ID3决策树，得到ID3决策树监测阈值T1；根据天气信息和时间信息训练神经网络得到神经网络监测阈值T2；

(3)将被监测海域的溢油数据存入数据库，溢油监测系统读取数据库中的监测数据并进行匹配滤波处理；

(4)将对海面溢油的监测分为两个时间段，即将从安装监测系统起三年内作为第一个监测时间段，三年以后作为第二个监测时间段；

(5)根据设定的时间段，判定海面是否发生溢油：