本發(fā)明屬于災(zāi)害監(jiān)測(cè)，具體涉及一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、臺(tái)風(fēng)是自然界強(qiáng)烈氣象災(zāi)害之一，其強(qiáng)烈的風(fēng)力和巨大的降雨量會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)臺(tái)風(fēng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及預(yù)測(cè)能夠有效的幫助人們及時(shí)的采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，從而減少人員傷亡及財(cái)產(chǎn)損失。

2、常見的監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的方法包括無線電探測(cè)儀、使用飛機(jī)攜帶相關(guān)儀器、氣象雷達(dá)等等，無線電探測(cè)儀是一種搭載在探孔氣球上直接測(cè)量大氣壓力、溫度和相對(duì)濕度等參數(shù)的儀器，它能從低空逐層掃描高空，獲得各層的數(shù)據(jù)。然而探空氣球通常是一次性的，并且觀測(cè)頻率低。通過飛機(jī)獲取臺(tái)風(fēng)相關(guān)數(shù)據(jù)的方式與探空氣球類似，以飛機(jī)攜帶各種必要儀器，在臺(tái)風(fēng)可能發(fā)生的地區(qū)上空偵察有無臺(tái)風(fēng)發(fā)生，當(dāng)觀測(cè)到臺(tái)風(fēng)以后，也可以在臺(tái)風(fēng)覆蓋范圍內(nèi)朝著不同方向、在不同高度穿越，實(shí)地探測(cè)臺(tái)風(fēng)內(nèi)各種現(xiàn)象。由于獲取數(shù)據(jù)的時(shí)空分辨率有限，并且探空氣球通常是一次性的，而使用飛機(jī)來觀測(cè)代價(jià)高昂，因此探空氣球與飛機(jī)兩種方法已經(jīng)難以滿足現(xiàn)在對(duì)臺(tái)風(fēng)監(jiān)測(cè)的需求。氣象雷達(dá)是一種主動(dòng)式微波大氣遙感設(shè)備，通過目標(biāo)對(duì)雷達(dá)波的反射來進(jìn)行測(cè)量，具有很高的靈敏度，我國(guó)已經(jīng)建成了一定規(guī)模的氣象雷達(dá)并組網(wǎng)，但是，對(duì)于現(xiàn)在的需求而言，也存在著一定不足，例如，單個(gè)氣象雷達(dá)監(jiān)測(cè)臺(tái)風(fēng)的覆蓋范圍有限，而且采集的數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)獲取，同時(shí)存在著多部雷達(dá)運(yùn)行不同步的情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，通過采集到的不同類型數(shù)據(jù)，通過在預(yù)測(cè)模型中建立輸入層與輸出層構(gòu)建直接連接，即增加每個(gè)時(shí)刻輸入與最后輸出的直接連接能夠增強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)對(duì)輸出的影響還可以保留完整的歷史信息，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括：采集系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及預(yù)警系統(tǒng)；

3、所述采集系統(tǒng)用于采集臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到處理數(shù)據(jù)；

4、所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述采集系統(tǒng)連接，用于對(duì)所述處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果；

5、所述預(yù)警系統(tǒng)與所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，用于基于所述分析結(jié)果進(jìn)行臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

6、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述采集系統(tǒng)包括：采集模塊、預(yù)處理模塊以及構(gòu)圖模塊；

7、所述采集模塊用于采集所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及地圖數(shù)據(jù)；

8、所述預(yù)處理模塊與所述采集模塊連接，用于對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到所述處理數(shù)據(jù)；

9、所述構(gòu)圖模塊與所述采集模塊連接，用于基于所述地圖數(shù)據(jù)構(gòu)建3d預(yù)測(cè)地圖；所述3d預(yù)測(cè)地圖顯示所述分析結(jié)果。

10、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述構(gòu)圖模塊包括：構(gòu)建單元以及展示單元；

11、所述構(gòu)建單元用于基于所述地圖數(shù)據(jù)構(gòu)建所述3d預(yù)測(cè)地圖；并將所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及所述分析結(jié)果顯示于所述3d預(yù)測(cè)地圖中；

12、所述展示單元用于根據(jù)對(duì)所述3d預(yù)測(cè)地圖的操作，使所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及所述分析結(jié)果跟隨所述操作進(jìn)行顯示，完成展示功能。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：歷史數(shù)據(jù)庫以及分析模塊；

14、所述歷史數(shù)據(jù)庫用于存儲(chǔ)歷史臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)；

15、所述分析模塊與所述歷史數(shù)據(jù)庫連接，用于對(duì)所述處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到所述分析結(jié)果。

16、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述分析模塊包括：路徑預(yù)測(cè)單元、風(fēng)速預(yù)測(cè)單元、降雨預(yù)測(cè)單元以及綜合單元；

17、所述路徑預(yù)測(cè)單元用于基于所述處理數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)臺(tái)風(fēng)路徑，得到預(yù)測(cè)路徑；

18、所述風(fēng)速預(yù)測(cè)單元用于基于所述處理數(shù)據(jù)，計(jì)算所述預(yù)測(cè)路徑上不同位置的風(fēng)速；

19、所述降雨預(yù)測(cè)單元用于基于所述處理數(shù)據(jù)，計(jì)算所述預(yù)測(cè)路徑上不同位置的降雨量；

20、所述綜合單元與所述路徑預(yù)測(cè)單元、所述風(fēng)速預(yù)測(cè)單元以及所述降雨預(yù)測(cè)單元連接，用于基于所述預(yù)測(cè)路徑、所述風(fēng)速以及所述降雨量，得到所述分析結(jié)果；所述分析結(jié)果為臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度。

21、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述路徑預(yù)測(cè)單元得到所述預(yù)測(cè)路徑的過程包括：

22、基于所述歷史臺(tái)風(fēng)數(shù)據(jù)以及所述處理數(shù)據(jù)構(gòu)建預(yù)測(cè)模型；

23、基于所述預(yù)測(cè)模型得到所述預(yù)測(cè)路徑。

24、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述預(yù)測(cè)模型包括三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：輸入層、隱藏層和輸出層；

25、所述輸入層與所述輸出層構(gòu)建有直接連接；

26、所述預(yù)測(cè)模型的內(nèi)部信息傳播過程包括：

27、yt+1＝vst+1+z+b，

28、式中，yt+1表示輸出層輸出；v表示隱藏層到輸出層的連接權(quán)重；st+1表示隱藏層輸出；b為偏置項(xiàng)；

29、其中，z＝β1·xt-1+β2·xt+β3·xt+1+β4·x2t-1+β5·x2t+β6·x2t+1，

30、式中，β1、β2、β3、β4、β5、β6分別表示t-1、t和t+1時(shí)刻輸入層輸入到輸出層輸出的連接權(quán)重；xt-1、xt、xt+1分別為t-1、t和t+1時(shí)刻輸入層輸入。

31、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述風(fēng)速的計(jì)算方法包括：

32、采集衛(wèi)星微波數(shù)據(jù)，并對(duì)所述衛(wèi)星微波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到計(jì)算數(shù)據(jù)；

33、基于所述計(jì)算數(shù)據(jù)構(gòu)建風(fēng)速預(yù)測(cè)模型，并基于所述風(fēng)速預(yù)測(cè)模型進(jìn)行風(fēng)速預(yù)測(cè)。

34、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

35、本發(fā)明所采用的展示方法，顯示有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及分析結(jié)果的標(biāo)簽?zāi)軌蚋S用于對(duì)3d預(yù)測(cè)地圖的操作進(jìn)行形態(tài)適應(yīng)性變化。同時(shí)本發(fā)明通過在預(yù)測(cè)模型中建立輸入層與輸出層構(gòu)建直接連接，即增加每個(gè)時(shí)刻輸入與最后輸出的直接連接能夠增強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)對(duì)輸出的影響還可以保留完整的歷史信息。

技術(shù)特征：

1.一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，包括：采集系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及預(yù)警系統(tǒng)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述采集系統(tǒng)包括：采集模塊、預(yù)處理模塊以及構(gòu)圖模塊；

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述構(gòu)圖模塊包括：構(gòu)建單元以及展示單元；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括：歷史數(shù)據(jù)庫以及分析模塊；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述分析模塊包括：路徑預(yù)測(cè)單元、風(fēng)速預(yù)測(cè)單元、降雨預(yù)測(cè)單元以及綜合單元；

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述路徑預(yù)測(cè)單元得到所述預(yù)測(cè)路徑的過程包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模型包括三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：輸入層、隱藏層和輸出層；

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)速的計(jì)算方法包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，屬于災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。系統(tǒng)包括：采集系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及預(yù)警系統(tǒng)；所述采集系統(tǒng)用于采集臺(tái)風(fēng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)所述實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到處理數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與所述采集系統(tǒng)連接，用于對(duì)所述處理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到分析結(jié)果；所述預(yù)警系統(tǒng)與所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)連接，用于基于所述分析結(jié)果進(jìn)行臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。本發(fā)明通過在預(yù)測(cè)模型中建立輸入層與輸出層構(gòu)建直接連接，即增加每個(gè)時(shí)刻輸入與最后輸出的直接連接能夠增強(qiáng)歷史數(shù)據(jù)對(duì)輸出的影響還可以保留完整的歷史信息。

技術(shù)研發(fā)人員：翟建青,溫姍姍,楊聿銘,楊文麗,周彪,代潭龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家氣候中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/6/26