[发明专利]一种城市生态环境的动态变化及预测方法

权利要求书

1.一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）生态信息采集：在研究区内设置监测点位置并设置水质监测系统，获取监测数据；所述水质监测系统包括采样单元和检测单元；

所述采样单元两端含有过滤层，所述过滤层为抗水氧侵蚀的再生纤维滤膜；

所述检测单元包括重金属传感器，所述重金属传感器为伏安型电化学传感器，其工作电极为石墨烯-磷化物复合材料修饰电极；所述工作电极的制备包括如下步骤：

a、氧化石墨烯的制备；

b、石墨烯-磷化物复合材料制备：称取0.2g氧化石墨烯，加入200mL圆底烧瓶中，加入100mL去离子水，搅拌、超声1h，用1mol/L的KOH溶液调节pH至7-8，制得氧化石墨烯悬浮液，保存备用；称取0.4g磷化三钠，加入80mL去离子水，搅拌、超声1h后在氮气保护下滴加至氧化石墨烯悬浮液中，在80℃回流24h后将溶液抽滤洗涤，冷冻干燥，即得石墨烯-磷化物复合材料；

c、修饰电极：称取0.008g石墨烯-磷化物复合材料，将其分散于4mL去离子水中，超声10min后作为前驱体溶液备用；将铂电极在0.3μm和0.05μm的氧化铝粉末中打磨抛光3min，然后分别置于乙醇和水中超声3min，用氮气吹干，放置于前驱体溶液中，设置电化学扫描范围为-1.0v~0.6v，扫速100mv/s，扫描15圈，在电化学合成过程中持续搅拌，取出后在室温下自然干燥，即得石墨烯-磷化物复合材料修饰电极；

（2）数据处理：对获取的序列数据进行预处理，包括数据的清洗和平稳性处理；

（3）参数计算：分析并计算ARIMA（p，d，q）模型中的p值和q值；

（4）动态变化预测：采用ARIMA（p，d，q）模型进行预测，并分析预测结果的准确性。

2.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（1）中水质监测系统设置于监测点的位置，用于监测并传输监测点的水质指标监测数据，其中，水质指标监测数据包括：水温、pH值、化学需氧量，高锰酸盐指数、氨氮浓度和重金属浓度。

3.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（1）中水质监测系统还包括数据采集单元，所述数据采集单元包括控制模块、数据传输模块、定位模块和电源模块；所述检测单元还包括由温度传感器、酸碱度传感器、化学需氧量传感器、盐度传感器和氨氮传感器五个传感器集成的常规五参数水质监测仪。

4.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（2）中数据的清洗包括去除噪声和数据填充，其中数据填充是对偶然数据中断现象使用前后数据的均值来进行填充。

5.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（2）中平稳性处理包括稳态检测和差分处理，首先采用ADF单位根检验来判断数据的平稳性，对于不平稳的序列，则采取差分的形式处理，通过d次差分后，序列变成平稳序列，则建立ARIMA（p，d，q）模型，模型中的阶数d表示进行差分的次数。

6.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（3）中模型的参数计算方法是采用自相关函数和偏自相关函数对ARIMA（p，d，q）模型中的p值和q值进行判别。

7.根据权利要求1所述的一种城市生态环境动态变化的预测方法，其特征在于：步骤（4）中动态变化预测需将得到的ARIMA（p，d，q）模型构建完整的序列，对各项参数进行预测，并将预测数据和实测数据进行对比，验证预测结果的准确性并分析误差。