本發(fā)明涉及測量磁變量，具體涉及一種基于復雜土壤結構的地電位測算方法及設備。

背景技術：

1、目前由特高壓直流輸電技術的接地極引發(fā)的地電位升高等問題日益突出，已經給交流電網的穩(wěn)定運行帶來了嚴重的影響，測試計算其影響范圍內的地電位是研究該類問題的關鍵，但因其影響范圍內土壤結構復雜，多采用土壤分層結構來反映其復雜的變化情況。因此，多層土壤分層結構是地電位測試計算的重點。

2、目前的多層土壤分層結構計算方法利用電磁場中波的傳播理論，在分層土壤結構的界面產生波的反射和折射原理，得到地電位的求解表達式，該方法計算復雜，參數眾多，理解困難，而且對于土壤分層數量較大的土壤結構，計算時間長；同時由于土壤中相同分層內存在的多種其他成分的干擾，使得所獲取到的反射信號中出現其他成分的強度變化影響，需要逐一對干擾信號進行分析，計算復雜度高，同時增加了誤差出現概率。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于復雜土壤結構的地電位測算方法及設備，所采用的技術方案具體如下：

2、一種基于復雜土壤結構的地電位測算方法，所述方法包括：

3、通過地電雷達法發(fā)射不同頻率電磁波獲取反射信號；

4、將所述反射信號按照時序變化建立第一坐標系，得到每個頻率對應的反射信號的數據折線；

5、針對每條數據折線，獲取并計算其峰值點的表現分層起始點的可能性；

6、依據所有峰值點的表現分層起始點的可能性計算該峰值點表現干擾成分的可能性；

7、依據所述該峰值點表現干擾成分的可能性對該峰值點的表現分層起始點的可能性進行修正，得到最終可能性；

8、對所有峰值點的最終可能性數據進行聚類運算后，依據聚類結果確定土壤結構；利用土壤結構對應的反射信號確定電導率，基于所述電導率測算對應的地電位。

9、進一步地，所述峰值點包括：極大值點和極小值點；

10、所述計算其峰值點的表現分層起始點的可能性進一步包括：

11、針對當前頻率下的任意一個極大值點，獲取該極大值點相較于相鄰的兩個極小值點之間的極差；

12、依據其相較于相鄰的兩個極小值點之間的極差計算得到該極大值點的信號強度極差變化差異水平；

13、獲取該極大值點相鄰兩側各預設數量的極大值點和極小值點，獲取這些極大值點和極小值點按照時序方向的反射信號強度；

14、依據所述反射信號強度和所述該極大值點的信號強度極差變化差異水平計算該極大值點的表現分層起始點的可能性。

15、進一步地，所述依據所述反射信號強度和所述該極大值點的信號強度極差變化差異水平計算該極大值點的表現分層起始點的可能性進一步包括：

16、依據該極大值點相鄰左右兩側各預設數量的極大值點和極小值點的反射信號強度，分別計算該極大值點左右兩側延時序方向上的數值變化趨勢；

17、依據該極大值點左右兩側延時序方向上的數值變化趨勢確定該極大值點左右兩側的信號強度遞減趨勢；

18、依據所述該極大值點左右兩側的信號強度遞減趨勢求均值確定該極大值點的信號強度遞減趨勢；

19、依據該極大值點的信號強度遞減趨勢和所述該極大值點的信號強度極差變化差異水平計算該極大值點的表現分層起始點的可能性。

20、進一步地，所述計算其峰值點的表現分層起始點的可能性進一步包括：

21、針對當前頻率下的任意一個極小值點，獲取該極小值點相較于相鄰的兩個極大值點之間的極差；

22、依據其相較于相鄰的兩個極大值點之間的極差計算得到該極小值點的信號強度極差變化差異水平；

23、獲取該極小值點相鄰兩側各預設數量的極大值點和極小值點，獲取這些極大值點和極小值點按照時序方向的反射信號強度；

24、依據所述反射信號強度和所述該極小值點的信號強度極差變化差異水平計算該極小值點的表現分層起始點的可能性。

25、進一步地，所述第一坐標系以時間為橫軸，反射信號強度為縱軸；

26、所述方法還包括：

27、依據相鄰峰值點的時間差異作為峰值點之間的相位構建橫軸，每個峰值點的表現分層起始點的可能性作為縱軸，構建第二坐標系。

28、進一步地，所述構建第二坐標系之后，所述方法還包括：

29、在所述第二坐標系中以任意一個峰值點為中心，沿著橫軸正方向取若干個峰值點；

30、該若干個峰值點形成局部數據段，對所述局部數據段所取峰值點個數進行迭代，在迭代過程中，使其以整數由小到大增加，保證向橫軸正方向上的所有峰值點的反射信號強度的極差變化差異水平始終小于當前峰值點的極差變化差異水平；

31、若大于或等于當前峰值點的極差變化差異水平則停止迭代；由此得局部數據段內的峰值點個數。

32、進一步地，所述依據所有峰值點的表現分層起始點的可能性計算該峰值點表現干擾成分的可能性進一步包括：

33、獲取每一個峰值點，獲取其所在局部數據段中的其他峰值點的相位方差；

34、對于該局部數據段的所有峰值點，依據所有峰值點的表現分層起始點的可能性計算其中每兩個相鄰兩個峰值點之間的可能性差異；

35、根據該局部數據段內的峰值點個數、局部數據段中的其他峰值點的相位方差和所述可能性差異計算得到該峰值點的表現干擾成分的可能性。

36、進一步地，對所有峰值點的最終可能性數據進行聚類運算后，依據聚類結果確定土壤結構進一步包括：

37、對所有峰值點的最終可能性數據進行聚類運算，得到多個聚類簇；

38、針對每個聚類簇，獲取該聚類簇內首尾數據點，若所述首尾數據點與相鄰數據點之間的可能性差異大于預設閾值，則確定該聚類簇為同一土壤分層。

39、進一步地，所述利用土壤結構對應的反射信號確定電導率，基于所述電導率測算對應的地電位進一步包括：

40、將每一土壤分層對應的反射信號按照拉普拉斯變換建立復頻域坐標；

41、基于所述復頻域坐標，利用改進粒子群搜尋的反演簡化法獲得每一土壤分層對應的電導率；根據所述電導率確定土壤結構的地電位。

42、一種基于復雜土壤結構的地電位測算設備，所述設備包括：

43、數據獲取模塊，用于通過地電雷達法發(fā)射不同頻率電磁波獲取反射信號；將所述反射信號按照時序變化建立第一坐標系，得到每個頻率對應的反射信號的數據折線；

44、計算模塊，用于針對每條數據折線，獲取并計算其峰值點的表現分層起始點的可能性；依據所有峰值點的表現分層起始點的可能性計算該峰值點表現干擾成分的可能性；

45、修正模塊，用于依據所述該峰值點表現干擾成分的可能性對該峰值點的表現分層起始點的可能性進行修正，得到最終可能性；

46、聚類模塊，用于對所有峰值點的最終可能性數據進行聚類運算后，依據聚類結果確定土壤結構。

47、本發(fā)明具有如下有益效果：本發(fā)明通過地電雷達法發(fā)射不同頻率電磁波獲取反射信號；將反射信號按照時序變化建立第一坐標系，得到每個頻率對應的反射信號的數據折線；針對每條數據折線，獲取并計算其峰值點的表現分層起始點的可能性；依據所有峰值點的表現分層起始點的可能性計算該峰值點表現干擾成分的可能性；依據該峰值點表現干擾成分的可能性對該峰值點的表現分層起始點的可能性進行修正，得到最終可能性；對所有峰值點的最終可能性數據進行聚類運算后，依據聚類結果確定土壤結構，也即對復雜的土壤結構進行了簡化，基于簡化后的土壤結構對應的反射信號對土壤結構的地電位進行測算。本發(fā)明通過分析分層起始點的反射信號兩側的數據變化情況，對采集的反射信號數據逐一進行分析，對每一個峰值點計算其表現分層起始點的可能性，避免了反射信號本身的較多特征峰對分層起始點識別的影響，提高了對分層識別的準確性；同時基于相同分層內信號強度逐漸減弱的特點，對不同峰值點在局部區(qū)域的數值變化規(guī)律進行分析，?由此獲取任意一個峰值點表現干擾信號的可能性，避免了干擾信號同樣具有分層起始點特征，對于分層區(qū)域識別的影響，提高了對土壤分層識別的準確性；再通過表現分層起始點可能性的變化規(guī)律與信號強度逐漸減弱規(guī)律相同的特點，對反射信號數據直接進行聚類，該操作避免了分層結構內部存在其他成分干擾信號影響，所導致的分層識別過程復雜、冗余的問題，提高了土壤結構分析的效率，降低了復雜性。