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消毒方式一键查询系统
发布日期:2019-01-03 新闻来源: 正文字号
德州学院  刘彦 高秀莲 张海峰 孙亮 张晓辉
1 课题研究的目的及意义
在互联网时代,大数据技术已经趋于成熟,而且大数据技术已开始和云计算技术紧密结合。在此基础上,我们决定研究一种可以一键查询消毒方式的系统。以解决现在大多数人不知道如何对受到病菌污染的物品,进行高效、低成本、低污染消毒的难题。降低人们患病和因为消毒方式不恰当造成环境污染和资源浪费的概率。
2 数据库的建立
我们处在一个信息化时代,并且关于消毒方式、各种消毒方式的理化特性、各种消毒方式使用效果的影响因素、各种物体的理化特性、各种消毒方式所能消灭的病原体、各种消毒方式对病原体的灭杀率、各种消毒方式的价格等信息实在过于繁多。
为了保证查询结果的准确性,我们必须建立数据库,数据库一方面可以快速分析大量的数据,在很短的时间内得到结果;另一方面可以避免重复对某项数据的采集;另外数据库方便对已有数据进行检验,便于实时更新。
3 建立数学模型
在数学模型建立前,我们要考虑到我们采集到的信息大多数为文字信息,而我们无法用数学模型对文字或者纯文字信息进行数学分析。我们只能通过分析物体的一些变量对物体进行数学分析,通过建立数学模型和用数学建模软件求解得到相关结果,结合数据分析结果,对物体进行分析说明。
为了解决这个问题,我们将所采集到的信息转化为数据,比如说影响紫外线消毒的因素有湿度、温度以及空气和水中的悬浮粒子等,我们不确定哪几种因素是影响紫外线消毒效果的主要因素,但是我们可以采集到在不同温度下紫外线对病菌的灭杀率,以此类推,我们可以得到关于湿度以及空气和水中的悬浮粒子等因素变化时紫外线对病菌的灭杀率。
这样我们就可以通过数学建模中的主成分分析,确定影响紫外线消毒的主要因素。进行主成分分析前,为了去除量纲的影响,我们把几个变量的数据标准化,方法是用原数据减去均值后,除以标准差。然后,我们再求这些数据的相关系数矩阵,再计算相关系数矩阵的特征值及对应的特征向量;通过计算特征值的信息贡献率和累积贡献率(即对应的某个主成分的信息贡献率),和主成分的累积贡献率来选择前几个指标变量作为主成分,代替原有指标变量,对这几个主成分进行综合分析。运用MATLAB计算的步骤如下图:
   
 
 
 
 
 
 
我们利用主成分分析主要是为确定影响选择消毒方式的主要因素、影响消毒效率的主要因素、影响消毒成本的主要因素等。
因为不少病原体和消毒方式在某些方面是相同的,比如说数种消毒方式对大肠杆菌的消毒效果是一样的、某些病毒在紫外线照射条件下存活率相差不大等。所以,考虑对消毒剂和病原体进行聚类分析,聚类分析是通过数据建模简化数据的一种方法。根据消毒方式、常见的需要消毒的物品和病原体等的性质对其分类,因为之前本文介绍了主成分分析的使用,确定了诸多影响消毒的影响因素。聚类分析基于主成分分析的结果,通过对各种消毒方式、消毒剂、常见的需要消毒的物品、病原体等各种有关数据的分析,将其按照特征空间相似度进行分类。对数据进行标准化处理后,用SPSS软件进行聚类分析的步骤非常容易。
聚类分析主要用于探索性的研究,其分析的结果是多个可能的解,选择最终的解需要进行后续的分析。
在进行完聚类分析和主成分分析后,将所得数据存入数据库中。以消毒成本最低和对环境污染最低,求得一些常见的感染病菌的物体进行消毒的最佳消毒方式。求解最优,通常用lingo求得其最优解,将求得结果存入数据库中。
4 工作方式
用户将需要消毒的物品的一些基本信息比如大小、典型的理化性质、所受污染状况、所处季节等在系统上输入或者勾选,系统根据所输入的信息在数据库内查找,如果数据库内有关于该问题的结果,系统将自动给出若干条最优建议。如果没有,系统将从数据库内提取出有关该物品消毒的信息,通过lingo软件求得其最优解,并将结果反馈到数据库内,利用聚类分析将其归类,方便检索和修改。
5 设计总结
该设计主要利用了数学建模思想、软件等,通过数据分析和模型优化得到比较适合对感染某种病菌的物体进行消毒的方式,使人们可以对感染病菌的物体进行高效、低成本、低污染的消毒。因为本设计过于数据化和理想化,所以在计算中可能会存在一些问题,这些只能通过后期在数据库中进行修正和补录。

主管单位:河北省农业机械化管理局主办单位:河北省农业机械化研究所
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