“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的土質(zhì)污染研究

韓瑞祥，裴　倩，胡夢(mèng)輝，龔佃選

(華北理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山　063000)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的土質(zhì)污染研究

韓瑞祥，裴倩，胡夢(mèng)輝，龔佃選

(華北理工大學(xué)數(shù)學(xué)建模實(shí)驗(yàn)室，河北 唐山063000)

本文通過搜集近年來居民每年的用水量，每年工廠污水的排放量以及車輛污染物的排放量等數(shù)據(jù)進(jìn)行研究。運(yùn)用灰度預(yù)測(cè)的方法，建立土質(zhì)演變模型，結(jié)合擬合圖像得到函數(shù)。從函數(shù)關(guān)系可以看出，此函數(shù)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，所以也就說明土質(zhì)演變的趨勢(shì)大致是這樣的：隨著時(shí)間的推移，國(guó)家工業(yè)尤其是重工業(yè)的快速發(fā)展及人們消費(fèi)水平的提高，使得土質(zhì)污染程度愈演愈烈，所以政府國(guó)民應(yīng)該加強(qiáng)治理意識(shí)，保護(hù)環(huán)境，防止土壤惡化。最后通過此模型建立計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，準(zhǔn)確便捷的進(jìn)行土質(zhì)演變情況的推算。

土質(zhì)污染；灰度預(yù)測(cè)；土質(zhì)演變；互聯(lián)網(wǎng)

本文著錄格式：韓瑞祥，裴倩，胡夢(mèng)輝，等. “互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代下的土質(zhì)污染研究[J]. 軟件，2016，37（9）：21-23

0　引言

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展迅速，人類消費(fèi)急劇增加，我們也邁進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)下的高科技信息時(shí)代。如今，人們對(duì)地質(zhì)污染的討論及演變愈加重視，汽車尾氣排放，工業(yè)廢水和工業(yè)氣體排放導(dǎo)致的大氣中固體顆粒以及有毒氣體的排放，居民的用電量以及近年煤礦的開采和居民用水量都會(huì)影響地質(zhì)的演變，為了更好的預(yù)測(cè)今后城區(qū)地質(zhì)環(huán)境演變模式，我們找到近年城市居民耗水量，污水的排放量及近年來汽車尾氣的排放與治理方方面來研究本地區(qū)地質(zhì)的演變趨勢(shì)。結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真模擬理論，將此模型推廣，運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行土質(zhì)污染的深入分析，并依據(jù)此信息，通過計(jì)算機(jī)的并行計(jì)算處理相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步準(zhǔn)確預(yù)測(cè)土質(zhì)污染的演變規(guī)律，為人們預(yù)防土質(zhì)污染做出相應(yīng)對(duì)策。

1　建立地質(zhì)演變模型

已知每年城市汽車尾氣排放量、汽車保有量，各年份用戶用水量[1-2]與污水總量，數(shù)據(jù)如表1。

根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析知污染物的排放是逐年增加的，且呈一次函數(shù)不斷上升，而車輛的保有量也在不斷上升。

如圖1，將年份與污水總量用MATLAB進(jìn)行線性擬合，得出函數(shù)是：

表1　數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

圖1　污染排放量、機(jī)動(dòng)車保有量與年份關(guān)系

將年份與用總量用MATLAB進(jìn)行線性擬合，得出函數(shù)是：

如圖2，由兩條直線函數(shù)方程式可以得出污水和居民用水量都呈直線增長(zhǎng)。

幾年來國(guó)家對(duì)污水以及汽車尾氣的排放做了一系列的努力，所以很多因素會(huì)影響城市地質(zhì)環(huán)境的演變模式，用灰度相關(guān)來預(yù)測(cè)以后地質(zhì)演變的情況。

圖2　污水、居民用水量與年份的關(guān)系

2　灰色預(yù)測(cè)模型的建立

2.1數(shù)列預(yù)測(cè)GM(1,1)模型

灰色預(yù)測(cè)系統(tǒng)里的微分方程為Gm模型[3]，G表示灰色，m表示model，Gm（1,1）表示一階的一個(gè)變量的微分方程，Gm（1，1）建模[8]過程如下：

記錄原始序列x為非負(fù)序列

生成相應(yīng)的序列x(n)；

2.2通過建模求解A

確定模型：

所以根據(jù)x1（k+1）模型推測(cè)：如果政府和公民不加以維護(hù)和治理，今后污染將演變得越來越糟糕。

2.3驗(yàn)證灰色預(yù)測(cè)模型

檢驗(yàn)方法：將1998年的污水量以及居民用水量帶入方程式，檢驗(yàn)1999年污水及用水的量就可以檢驗(yàn)此函數(shù)模型是否正確。已知1998年污水量為：5435，居民用水量為：5453將來數(shù)代入方程式中可知1999年的土質(zhì)污染程度，與當(dāng)年的土質(zhì)污染程度近似相符，所以此模型是合理的。

3　互聯(lián)網(wǎng)組織結(jié)構(gòu)與功能

3.1組織結(jié)構(gòu)

以Windows xp系統(tǒng)為操作平臺(tái)，對(duì)單獨(dú)的執(zhí)行程序界面進(jìn)行執(zhí)行[4]，此時(shí)填寫下拉菜單和對(duì)話框所需內(nèi)容，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕系統(tǒng)就會(huì)輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話；本系統(tǒng)模型庫(kù)即引入土質(zhì)演變模型，整合土壤重金屬元素受人類影響的動(dòng)態(tài)變化，依據(jù)多元線性回歸編譯[5]相應(yīng)程序塊，當(dāng)運(yùn)算時(shí)可快速調(diào)用；數(shù)據(jù)庫(kù)利用VB的文件管理功能，為用戶創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件。

3.2系統(tǒng)功能

依據(jù)此模型，通過輸入各項(xiàng)影響土質(zhì)演變的因素，可大致推算出以后的土質(zhì)演變規(guī)則。

[1] 曹志洪. 解譯土壤質(zhì)量演變規(guī)律, 確保土壤資源持續(xù)利用[J]. 世界科技研究與發(fā)展, 2001, 23(3): 28-32.

[2] 張甘霖, 朱永官, 傅伯杰. 城市土壤質(zhì)量演變及其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2003, 23(3): 539-546.

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[4] 吳建平, 劉瑩, 吳茜. 新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)理論研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)科學(xué): E 輯, 2008, 38(10): 1540-1564.

[5] 劉迪, 翟季冬, 陳文光. 基于回歸模型的高端容錯(cuò)計(jì)算機(jī)犜犘犆性能估算研究[J]. 計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào), 2013.

Study on Soil Contamination During In Ternet Plus Era

HAN Rui-xiang, PEI Qian, HU Meng-hui, GONG Dian-xuan
(Mathematical modeling laboratory ,North China University of Science and Technology, Tangshan, 063000)

In this paper, the study is conducted by collecting data of the annual consumption of domestic water, the annual emissions of factory sewage and vehicle emissions of pollutants and other factors. By using the method of gray prediction, the soil evolution model is established and the function is obtained by fitting the image. The graph demonstrates a growth trend, and the trend of soil evolution is basically like this: with time going by, the national industry, especially the rapid development of heavy industry and the improvement of people's consumption level, making soil pollution even worse, so the government should strengthen national governance awareness, protect the environment and prevent soil deterioration. Finally, the computer system is established by this model, which is applied to the Internet technology, and the calculation of soil evolution is accurate and convenient.

Soil pollution; Gray prediction; Evolution of soil; Internet

O212

A

10.3969/j.issn.1003-6970.2016.09.005

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.11301120, No.11601151)，河北省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(A2015209189)，河北省青年拔尖人才支持項(xiàng)目。

通訊聯(lián)系人：龔佃選(1981-)，副教授，北京大學(xué)訪問學(xué)者，主要研究方向?yàn)橛?jì)算幾何。