基于荧光指纹的水体溯源方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及水体来源排查领域，尤其涉及一种基于荧光指纹的水体溯源方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、受雨水管网混接、破损、高程不足等因素影响，雨水排水口旱天出流水体呈现多来源特征，以管道闭路电视为代表的物探检测技术是目前主要采用的雨水排水口旱天出流水体来源排查方法，然而由于应用过程中需实施降水、清淤等复杂操作，导致全面开展管道检测的成本高昂、效率低下。

2、随后发展的基于水质特征因子的问题区域预诊断技术可有效缩小物探排查范围，降低溯源成本，然而当前主要采用浓度型水质特征因子(如总氮、氟化物等)开展混接来源追踪，具有水质特征因子筛选难度大、监测种类多、样本用量大等缺陷，导致应用成本和实施效率改善不明显。

3、为突破上述瓶颈，三维荧光光谱技术被提出，其能够基于少量样本低成本实现荧光指纹构建。然而当前荧光指纹的提取以人工操作为主，比对方式停留在定性水平，同时构建的指纹匹配数据库存在显著重叠问题，从而导致该技术溯源效率较低、误判率较高的问题，进而降低了基于荧光指纹的水体溯源的效率。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于荧光指纹的水体溯源方法、装置、设备及存储介质，用以当前荧光指纹的提取以人工操作为主，比对方式停留在定性水平，同时构建的指纹匹配数据库存在显著重叠问题，从而导致该技术溯源效率较低、误判率较高的问题。

2、第一方面，本技术提供一种基于荧光指纹的水体溯源方法，方法包括：

3、采集样本水体，其中，样本水体是从排水系统的多处排水口中的任意一处采集得到的；

4、从样本水体中提取样本荧光集合，其中，样本荧光集合包含多个样本荧光组分，以及每个样本荧光组分对应的样本荧光指纹信息；

5、分别将每个样本荧光指纹信息与荧光指纹识别图谱进行匹配，得到对应的样本荧光组分指示的水体类型；其中，荧光指纹识别图谱包含多个荧光指纹识别矩阵，每个荧光指纹识别矩阵均对应一种水体类型。

6、在一种可能的设计中，目标样本荧光组分是多个样本荧光组分中的任意一个；

7、对于目标样本荧光组分，从样本水体中提取样本荧光集合，包括：

8、从样本水体中提取目标样本荧光组分的多个样本波长；

9、从多个样本波长中筛选得到多个第一样本波长；

10、根据多个第一样本波长，得到目标样本荧光组分对应的样本荧光指纹信息。

11、在一种可能的设计中，多个样本波长包括：多个样本激发波长和多个样本发射波长，最大样本激发波长是多个样本激发波长中荧光载荷数值最大的，最大样本发射波长是多个样本发射波长中荧光载荷数值最大的；

12、从多个样本波长中筛选得到多个第一样本波长，包括：

13、根据预存的荧光载荷集合，得到每个样本波长的荧光载荷数值；其中，荧光载荷集合包括多个样本激发波长区间、多个样本发射波长区间，以及每个样本激发波长区间和每个样本发射波长区间各自对应的荧光载荷数值；

14、根据最大样本激发波长和最大样本发射波长各自的荧光载荷数值，得到除最大样本激发波长和最大样本发射波长之外的每个样本波长的相对偏差；其中，每个相对偏差均是指：对应的样本波长的荧光载荷数值，与最大样本激发波长或最大样本发射波长的荧光载荷数值之间的偏差；

15、根据多个相对偏差，从多个样本波长中筛选得到多个第一样本波长。

16、在一种可能的设计中，多个第一样本波长包括：样本激发波长和样本发射波长各自的至少一个第二样本波长；样本候选波长是样本激发波长和样本发射波长中的任意一种；

17、对于样本候选波长，根据多个相对偏差，从多个样本波长中筛选得到多个第一样本波长，包括：

18、从除最大样本候选波长之外的多个样本候选波长中，将相对偏差小于预设偏差的每个样本候选波长均作为第三样本波长；其中，最大样本候选波长是指最大样本激发波长或最大样本发射波长；

19、在若干个第三样本波长的波长数量为零时，将最大样本候选波长作为样本候选波长的第二样本波长；

20、在若干个第三样本波长的波长数量大于零时，计算每个第三样本波长分别与最大样本候选波长之间的相对距离，并从若干个第三样本波长中，将相对距离不小于预设距离的每个第三样本波长，以及最大样本候选波长，均作为样本候选波长的第二样本波长。

21、在一种可能的设计中，根据多个第一样本波长，得到目标样本荧光组分对应的样本荧光指纹信息，包括：

22、根据样本激发波长和样本发射波长各自的至少一个第二样本波长，绘制目标样本荧光组分在二维坐标系中的至少一个二维坐标；其中，二维坐标系以激发波长的波长数值为第一坐标轴，并以发射波长的波长数值为第二坐标轴；多个荧光指纹识别矩阵均位于二维坐标系；

23、根据至少一个二维坐标，得到目标样本荧光组分对应的样本荧光指纹信息。

24、在一种可能的设计中，对于目标样本荧光组分，荧光指纹识别图谱是指多个荧光指纹识别矩阵在二维坐标系中构成的坐标区域；

25、对于目标样本荧光组分，分别将每个样本荧光指纹信息与荧光指纹识别图谱进行匹配，得到对应的样本荧光组分指示的水体类型，包括：

26、通过第一公式，将二维坐标与荧光指纹识别图谱进行匹配；其中，第一公式用于判断二维坐标是否在荧光指纹识别图谱之内，荧光指纹识别图谱是指在二维坐标系上多个荧光指纹识别矩阵构成的坐标区域；二维坐标系是以发射波长为横坐标轴、以激发波长为纵坐标轴组成的；

27、从多个荧光指纹识别矩阵中筛选得到至少一个候选荧光指纹识别矩阵；其中，每个候选荧光指纹识别矩阵在二维坐标系中的坐标区域，均包括至少一个二维坐标；

28、在至少一个候选荧光指纹识别矩阵的矩阵数量为一时，将候选荧光指纹识别矩阵对应的水体类型作为目标样本荧光组分指示的水体类型；

29、在至少一个候选荧光指纹识别矩阵的矩阵数量大于一时，分别计算每个二维坐标与每个候选荧光指纹识别矩阵的矩阵中心之间的欧式距离，并将欧式距离的数值最小的矩阵中心对应的水体类型，作为目标样本荧光组分指示的水体类型。

30、在一种可能的设计中，采集样本水体之前，方法还包括：

31、构建三维荧光指纹数据库，其中，三维荧光指纹数据库包括：采集到的多种水体类型，以及每种水体类型对应的多个水体激发波长和多个水体发射波长；

32、根据每种水体类型对应的多个水体激发波长，得到对应的水体类型的激发波长平均值和激发波长标准差；并通过拉依达准则，根据每种水体类型的激发波长平均值和激发波长标准差，得到对应的水体类型的激发波长第一边界和激发波长第二边界；其中，每个激发波长第二边界的边界数值均小于对应的激发波长第一边界的边界数值；

33、根据每种水体类型对应的多个水体发射波长，得到对应的水体类型的发射波长平均值和发射波长标准差；并通过拉依达准则，根据每种水体类型的发射波长平均值和发射波长标准差，得到对应的水体类型的激发波长第三边界和激发波长第四边界；其中，每个激发波长第四边界的边界数值均小于对应的激发波长第三边界的边界数值；

34、根据每种水体类型的激发波长第一边界、激发波长第二边界、激发波长第三边界和激发波长第四边界，得到对应的水体类型的荧光指纹识别矩阵。

35、第二方面，本技术提供一种基于荧光指纹的水体溯源装置，包括：数据处理模块、数据提取模块以及数据匹配模块；

36、数据处理模块，用于采集样本水体，其中，样本水体是从排水系统的多处排水口中的任意一处采集得到的；

37、数据提取模块，用于从样本水体中提取样本荧光集合，其中，样本荧光集合包含多个样本荧光组分，以及每个样本荧光组分对应的样本荧光指纹信息；

38、数据匹配模块，用于分别将每个样本荧光指纹信息与荧光指纹识别图谱进行匹配，得到对应的样本荧光组分指示的水体类型；荧光指纹识别图谱包含多个荧光指纹识别矩阵，每个荧光指纹识别矩阵均对应一种水体类型。

39、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：处理器，以及与处理器通信连接的存储器；

40、存储器存储计算机执行指令；

41、处理器执行存储器存储的计算机执行指令时，用于实现第一方面技术实现要素：的一种基于荧光指纹的水体溯源方法。

42、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时，用于实现第一方面发明内容的一种基于荧光指纹的水体溯源方法。

43、第五方面，本技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，计算机程序被处理器执行时，用于实现第一方面发明内容的一种基于荧光指纹的水体溯源方法。

44、本技术提供的一种基于荧光指纹的水体溯源方法、装置、设备及存储介质，采集样本水体，从样本水体中提取样本荧光集合，分别将每个样本荧光指纹信息与荧光指纹识别图谱进行匹配，得到对应的样本荧光组分指示的水体类型。相较于现有技术中荧光指纹的提取以人工操作为主，比对方式停留在定性水平，同时构建的指纹匹配数据库存在显著重叠问题，从而导致该技术溯源效率较低、误判率较高的问题，进而降低了基于荧光指纹的水体溯源的效率。本技术基于拉依达准则构建三维荧光指纹数据库，同时基于拉依达准则划分荧光指纹识别矩阵的边界，从而得到了精准的荧光指纹识别矩阵，实现了样本荧光指纹自动提取和精准匹配，进而提高了基于荧光指纹的水体溯源的效率。