韓瑞祥，裴　倩，胡夢輝，龔佃選

(華北理工大學數(shù)學建模實驗室，河北 唐山　063000)

“互聯(lián)網(wǎng)+”時代下的土質污染研究

韓瑞祥，裴倩，胡夢輝，龔佃選

(華北理工大學數(shù)學建模實驗室，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)進行研究。運用灰度預測的方法，建立土質演變模型，結合擬合圖像得到函數(shù)。從函數(shù)關系可以看出，此函數(shù)呈現(xiàn)增長趨勢，所以也就說明土質演變的趨勢大致是這樣的：隨著時間的推移，國家工業(yè)尤其是重工業(yè)的快速發(fā)展及人們消費水平的提高，使得土質污染程度愈演愈烈，所以政府國民應該加強治理意識，保護環(huán)境，防止土壤惡化。最后通過此模型建立計算機系統(tǒng)，應用到互聯(lián)網(wǎng)技術，準確便捷的進行土質演變情況的推算。

土質污染；灰度預測；土質演變；互聯(lián)網(wǎng)

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

0　引言

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展迅速，人類消費急劇增加，我們也邁進了互聯(lián)網(wǎng)下的高科技信息時代。如今，人們對地質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影響地質的演變，為了更好的預測今后城區(qū)地質環(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)地質的演變趨勢。結合計算機仿真模擬理論，將此模型推廣，運用互聯(lián)網(wǎng)進行土質污染的深入分析，并依據(jù)此信息，通過計算機的并行計算處理相關數(shù)據(jù)，進一步準確預測土質污染的演變規(guī)律，為人們預防土質污染做出相應對策。

1　建立地質演變模型

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進行線性擬合，得出函數(shù)是：

表1　數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

圖1　污染排放量、機動車保有量與年份關系

將年份與用總量用MATLAB進行線性擬合，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。

幾年來國家對污水以及汽車尾氣的排放做了一系列的努力，所以很多因素會影響城市地質環(huán)境的演變模式，用灰度相關來預測以后地質演變的情況。

圖2　污水、居民用水量與年份的關系

2　灰色預測模型的建立

2.1數(shù)列預測GM(1,1)模型

灰色預測系統(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為非負序列

生成相應的序列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：如果政府和公民不加以維護和治理，今后污染將演變得越來越糟糕。

2.3驗證灰色預測模型

檢驗方法：將1998年的污水量以及居民用水量帶入方程式，檢驗1999年污水及用水的量就可以檢驗此函數(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年的土質污染程度，與當年的土質污染程度近似相符，所以此模型是合理的。

3　互聯(lián)網(wǎng)組織結構與功能

3.1組織結構

以Windows xp系統(tǒng)為操作平臺，對單獨的執(zhí)行程序界面進行執(zhí)行[4]，此時填寫下拉菜單和對話框所需內容，點擊相應按鈕系統(tǒng)就會輸出結果，實現(xiàn)人機對話；本系統(tǒng)模型庫即引入土質演變模型，整合土壤重金屬元素受人類影響的動態(tài)變化，依據(jù)多元線性回歸編譯[5]相應程序塊，當運算時可快速調用；數(shù)據(jù)庫利用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，通過輸入各項影響土質演變的因素，可大致推算出以后的土質演變規(guī)則。

[1] 曹志洪. 解譯土壤質量演變規(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. 城市土壤質量演變及其生態(tài)環(huán)境效應[J]. 生態(tài)學報, 2003, 23(3): 539-546.

[3] 謝乃明, 劉思峰. 離散 GM(1, 1) 模型與灰色預測模型建模機理[J]. 系統(tǒng)工程理論與實踐, 2005, 25(1): 93-99.

[4] 吳建平, 劉瑩, 吳茜. 新一代互聯(lián)網(wǎng)體系結構理論研究進展[J]. 中國科學: 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計算機犜犘犆性能估算研究[J]. 計算機學報, 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

國家自然科學基金項目(No.11301120, No.11601151)，河北省自然科學基金項目(A2015209189)，河北省青年拔尖人才支持項目。

通訊聯(lián)系人：龔佃選(1981-)，副教授，北京大學訪問學者，主要研究方向為計算幾何。