本發(fā)明屬于雷電預(yù)警及雷云軌跡預(yù)測領(lǐng)域，具體涉及一種基于雷電預(yù)警系統(tǒng)的雷電預(yù)警及雷云軌跡預(yù)測方法。

背景技術(shù)：

雷電是發(fā)生于大氣中的一種瞬態(tài)大電流、高電壓、強電磁輻射的天氣現(xiàn)象。伴隨微電子器件和信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，雷電災(zāi)害越來越嚴重。社會對雷電災(zāi)害的監(jiān)測、預(yù)警預(yù)報和產(chǎn)品服務(wù)有強烈的需求。大氣電場儀多采用單站使用方式，對雷電的預(yù)警是一種無定向方式的預(yù)警，無法判別雷暴云運動路徑，預(yù)警時間短、虛境率較高。近年來，有少數(shù)單位嘗試采用多站大氣電場儀聯(lián)網(wǎng)進行雷電預(yù)警，其預(yù)警效果相對單站使用有較大提高，但數(shù)據(jù)一致性難題一直無法解決，同時還存在數(shù)據(jù)共享問題，大氣電場信息僅能在同一網(wǎng)段局域網(wǎng)內(nèi)使用，使得預(yù)警信息的發(fā)布不及時。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種基于雷電預(yù)警系統(tǒng)的雷電預(yù)警及雷云軌跡預(yù)測方法，設(shè)計合理，克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，具有良好的推廣價值。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種雷電預(yù)警系統(tǒng)，包括多個站點和后臺服務(wù)器，多個站點組成雷電監(jiān)測網(wǎng)，通過線路和后臺服務(wù)器連接。

優(yōu)選地，每個站點都配置有一套大氣電場儀。

優(yōu)選地，所述站點呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)分布。

優(yōu)選地，所述站點的數(shù)量至少為4個。

此外，本發(fā)明還提到一種雷電預(yù)警及雷云軌跡預(yù)測方法，采用如上所述的雷電預(yù)警系統(tǒng)，按照如下步驟進行：

步驟1：當雷暴在某一時刻進入探測范圍時，轉(zhuǎn)步驟2；

步驟2：雷電監(jiān)測網(wǎng)覆蓋下的探測范圍內(nèi)的若干站點探測大氣電場值，并將其探測到的大氣電場值通過無線或者有線的方式發(fā)送至后臺服務(wù)器；

步驟3：后臺服務(wù)器采用數(shù)值插值的計算方法對各個站點發(fā)送的大氣電場值進行分析；

步驟4：根據(jù)各個站點探測的電場強度以及預(yù)警強度，根據(jù)下列公式計算出此時刻的雷暴中心位置

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{x}_i{W}_i}{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{W}_i},\stackrel{\‾}{y}=\frac{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{y}_i{W}_i}{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{W}_i};$

其中，k為發(fā)出報警信息的站點個數(shù)；(x_i,y_i)為發(fā)出報警信息的站點的坐標；W_i(其中i＝0，1，····，k)為發(fā)出報警信息的站點的預(yù)警強度；

步驟5：隨著雷暴的繼續(xù)移動，當雷暴在其它時刻進入探測范圍時，重復(fù)步驟2-4，分別計算出其它時刻的雷暴中心位置；

步驟6：根據(jù)上述步驟計算出的不同時刻的雷暴中心位置，即可得到雷暴的移動路徑即雷云軌跡。

優(yōu)選地，在步驟3中，具體包括

步驟3.1：判斷站點探測到的大氣電場值的電場強度與預(yù)警閾值的大??；

若：判斷結(jié)果是電場強度大于預(yù)警閾值，站點則發(fā)出報警信息，然后執(zhí)行步驟3.2；

或判斷結(jié)果是電場強度小于或等于預(yù)警閾值，站點則不發(fā)出報警信息，則結(jié)束預(yù)警；

步驟3.2：判斷是否所有的站點都發(fā)出了報警信息；

若：判斷結(jié)果為并非所有的站點都發(fā)出了報警信息，則執(zhí)行步驟3.3；

或判斷結(jié)果為所有的站點都發(fā)出了報警信息，則結(jié)束預(yù)警；

步驟3.3：系統(tǒng)認定未發(fā)出報警信息的站點出現(xiàn)了故障或漏報，即采用周圍發(fā)出報警信息的站點的大氣電場值對未發(fā)出報警信息的站點的大氣電場值進行數(shù)值擬合計算；

步驟3.4：通過步驟3.3的計算結(jié)果對未發(fā)出報警信息的站點的大氣電場值進行修正。

本發(fā)明所帶來的有益技術(shù)效果：

本發(fā)明提出了一種基于雷電預(yù)警系統(tǒng)的雷電預(yù)警及雷云軌跡預(yù)測方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用多站大氣電場聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測地面電場，對雷電的預(yù)警是一種定向方式的預(yù)警，能夠判別雷暴云運動路徑，預(yù)警時間短，虛境率較高，大氣電場信息不僅能在同一網(wǎng)段局域網(wǎng)內(nèi)使用，而且數(shù)據(jù)可以共享，解決了數(shù)據(jù)一致性難題；通過后臺服務(wù)器對各個站點探測的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算和分析，剔除了誤報警站點，并可以對漏報站點進行補充報警，從而降低了雷電監(jiān)測網(wǎng)整體的誤警率和漏報率，得到監(jiān)測區(qū)域內(nèi)地面電場分布和雷暴移動路徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明雷電預(yù)警系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖。

圖2為t1時刻的雷電預(yù)警示意圖。

圖3為t2時刻的雷電預(yù)警示意圖。

圖4為雷暴移動路徑示意圖。

其中：—不同的站點；—有預(yù)警的站點；—估算的雷暴中心。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細說明：

實施例1：

如圖1所示的一種雷電預(yù)警系統(tǒng)，包括N(N≥4)個站點和1個后臺服務(wù)器，N個站點呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)分布，并且各自配置有一套大氣電場儀；N個站點組成雷電監(jiān)測網(wǎng)進行探測大氣電場值，并將其探測到的大氣電場值通過無線通訊或者有線網(wǎng)絡(luò)的方式發(fā)送至后臺服務(wù)器，后臺服務(wù)器采用數(shù)值插值的計算方法對各個站點探測的大氣電場值進行分析擬合計算，剔除誤報警站點，并對漏報站點進行補充報警，從而降低雷電監(jiān)測網(wǎng)整體誤警率和漏報率。

實施例2：

在上述實施例1的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提出一種雷電預(yù)警方法，圖2為t1時刻的雷電監(jiān)測網(wǎng)雷電預(yù)警示意圖，雷電監(jiān)測網(wǎng)由編號為1-20的雷電預(yù)警站點組成，站點數(shù)量可根據(jù)需要自由增加或減少，且各個站點之間的距離可根據(jù)探測范圍和實際需要進行調(diào)整。當雷暴在t1時刻進入探測范圍時，如果1、2、3、6、8、11、12號站點的電場強度超過預(yù)警閾值，則發(fā)出報警信息，而如果位于報警站點之間的7號站點未發(fā)出報警信息，此時系統(tǒng)就會認為7號站點出現(xiàn)了故障或漏報，系統(tǒng)就會采用周圍站點的電場值對7號站點的電場值進行數(shù)值擬合計算，將計算結(jié)果用于修正7號站點的電場值，從而降低整個系統(tǒng)的漏報率。

實施例3：

在上述實施例1和2的基礎(chǔ)上，圖4給出了一種雷云軌跡預(yù)測方法，用于預(yù)測雷暴的移動路徑，根據(jù)各個站點探測的電場強度和預(yù)警強度，采用權(quán)重計算的方法，估算出每個時刻雷暴中心所處的位置。具體計算方法如下：

設(shè)在時間t處，有k個位置出現(xiàn)了預(yù)警信息，出現(xiàn)預(yù)警信息站點的坐標為(x_i,y_i)，每個站點的預(yù)警強度為W_i，其中i＝0，1，····，k。于是，該時刻的雷暴中心位置為

$\stackrel{\‾}{x}=\frac{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{x}_i{W}_i}{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{W}_i},\stackrel{\‾}{y}=\frac{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{y}_i{W}_i}{\underset{i=0}{\overset{k}{\Σ}}{W}_i}$

圖2中，當雷暴在t1時刻進入探測范圍時，如果1、2、3、6、8、11、12號站點電場強度超過預(yù)警閾值，則發(fā)出報警信息。此時，根據(jù)1、2、3、6、8、11、12號站點的預(yù)警信息，采用上述公式可估算出t1時刻雷暴的中心位置，如圖2中所示。

當雷暴繼續(xù)移動時，如果2、3、7、8、9、12、13號站點發(fā)出預(yù)警信息，則根據(jù)2、3、7、8、9、12、13號站點的預(yù)警信息，采用上述公式可估算出t2時刻雷暴的中心位置，如圖3中所示。

隨著時間的推移，便可以得出不同時刻雷暴的中心位置，從而得到雷暴的移動路徑，如圖4中所示。

本發(fā)明利用多站大氣電場聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測地面電場，對雷電的預(yù)警是一種定向方式的預(yù)警，能夠判別雷暴云運動路徑，預(yù)警時間短，虛境率較高，大氣電場信息不僅能在同一網(wǎng)段局域網(wǎng)內(nèi)使用，而且數(shù)據(jù)可以共享，解決了數(shù)據(jù)一致性難題；通過后臺服務(wù)器對各個站點探測的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算和分析，剔除了誤報警站點，并可以對漏報站點進行補充報警，從而降低了雷電監(jiān)測網(wǎng)整體的誤警率和漏報率，得到監(jiān)測區(qū)域內(nèi)地面電場分布和雷暴移動路徑。

當然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。