一種基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的雷電預(yù)警系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及雷電監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的雷 電預(yù)警系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 雷電災(zāi)害是威脅人類生命財產(chǎn)安全的自然災(zāi)害之一，在云地閃擊發(fā)生之前準(zhǔn)確進 行預(yù)警具有十分重要的意義。目前，對雷電的直接監(jiān)測與預(yù)警設(shè)備主要有二類：
[0003] 一是主要包括甚低頻（VLF)閃電定位系統(tǒng)和甚高頻（VHF)云閃定位系統(tǒng)，其中VLF 主要是閃電過程中的放電事件（回?fù)簦┻M行識別和定位，可確定閃電發(fā)生在地面回?fù)酎c的位 置，以便在事后快速尋找云地閃擊造成災(zāi)害的地點；VHF對閃電輻射進行識別和定位，可描 繪雷電空中通道特征，由于云間閃要先于云地閃5~15分鐘發(fā)生，將VLF和VHF進行結(jié)合，通 過計算遠(yuǎn)端雷電發(fā)生后的閃電定位和云閃定位進行本地預(yù)警的方式是當(dāng)今國內(nèi)外重要的 雷電預(yù)警設(shè)備。但是這種雷電預(yù)警設(shè)備僅僅是對雷電伴生的電磁波進行監(jiān)測，易受干擾電 波的影響，致使一定范圍內(nèi)的雷電監(jiān)測及報警的精度較低。而且這種獲取預(yù)警信息的方式 僅僅是采用時差法，在一定程度上也影響了預(yù)警的精度。
[0004] 二是通過采用本地大氣的電場強度進行監(jiān)測的設(shè)備，從而獲取本地的雷電監(jiān)測和 預(yù)警信息。一般地，這種設(shè)備采用大氣電場儀作為一種測量大氣電場的設(shè)備，通過電位差法 進行預(yù)測，即是測量出空間兩點間的電位差，然后除以兩點間的距離獲得電場強度，其優(yōu)點 是結(jié)構(gòu)簡單、測量范圍大，便于理論計算和對儀器的標(biāo)定，但是其容易受到臨近設(shè)備的干擾 而造成探測的數(shù)據(jù)的漂移而致使測量精度低。
[0005] 另外，目前氣象系統(tǒng)根據(jù)氣象多普勒雷達和衛(wèi)星信息，只能對大范圍，大時段雷電 進行預(yù)報。而在較小的局部，對于來得快、突發(fā)性強、危害大的雷電，還沒有較好的預(yù)報方 法。上述介紹的第二類根據(jù)雷電電場數(shù)值分析進行的雷電預(yù)報，是解決小局部范圍雷電預(yù) 警的有效方法。而對于能夠在小局部范圍（方圓直徑5千米)、時間段在1小時內(nèi)進行雷電 預(yù)警還沒有有效方法。對短時雷暴在相對準(zhǔn)確的地點和時間發(fā)生進行準(zhǔn)確預(yù)報更是一個空 白。而這種局部雷暴對石化企業(yè)、油庫、加油站、旅游景點、高爾夫球場等諸多場所具有很大 的危害，特別是易燃易爆場所更是十分危險。
[0006] 目前的局部雷暴預(yù)警是由大氣電場強度探測儀進行單點預(yù)報-即獨立雷電預(yù)警 裝置。以裝置為中心構(gòu)成的測量半徑，測量雷暴云的電場強度信號，能夠給出本地測量半徑 內(nèi)是否發(fā)生雷電、雷暴預(yù)警，但不能給出雷暴將發(fā)生在測量半徑內(nèi)的具體位置以及雷暴云 的走向，預(yù)報精度和準(zhǔn)確性受到限制，也極易出現(xiàn)誤報和漏報。 【實用新型內(nèi)容】
[0007] 本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于如何克服現(xiàn)有的雷電預(yù)警系統(tǒng)易受干擾電 波的影響、測量精度低、極易出現(xiàn)誤報和漏報等的缺陷。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的 雷電預(yù)警系統(tǒng)，包括后臺服務(wù)器或云服務(wù)器、多個雷電監(jiān)測裝置和通訊模塊，多個雷電監(jiān)測 裝置在一區(qū)域內(nèi)呈分布式布局，所述雷電監(jiān)測裝置用于獲取雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，每個雷電監(jiān)測 裝置通過所述通訊模塊將雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸給后臺服務(wù)器或云服務(wù)器，所述后臺服務(wù)器或 云服務(wù)器用于對所述雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲和分析處理，并生成雷電預(yù)警信息。
[0009] 進一步地，所述分布式布局為陣列式和蜂窩狀，所述相鄰兩個雷電監(jiān)測裝置之間 的距離為〇. 5~20公里。其中，若相鄰的兩個雷電監(jiān)測裝置之間的距離小于0. 5公里時，所 述雷電監(jiān)測裝置之間所探測到的雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)非常接近，沒有意義，且造成浪費，成本顯著 提高；若相鄰的兩個雷電監(jiān)測裝置之間的距離大于20公里，則雷電監(jiān)測裝置還有沒有探測 到的發(fā)生雷電的區(qū)域，造成雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)不連續(xù)，并且相互之間不能夠替補；因此，將相鄰 兩個雷電監(jiān)測裝置之間的距離選為〇. 5~20公里是最合理的。
[0010] 進一步地，所述后臺服務(wù)器或云服務(wù)器包括存儲模塊和處理模塊，所述存儲模塊 用于存儲雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，所述處理模塊用于根據(jù)雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)生成當(dāng)前時間段和下一時間 段雷電發(fā)生的地理位置。
[0011] 進一步地，所述后臺服務(wù)器或云服務(wù)器包括校準(zhǔn)模塊，所述校準(zhǔn)模塊用于將分析 處理后的雷電發(fā)生的地理位置進行校準(zhǔn)，所述后臺服務(wù)器或云服務(wù)器根據(jù)校準(zhǔn)之后的雷電 發(fā)生的地理位置，生成出雷電預(yù)警信息。
[0012] 進一步地，所述雷電監(jiān)測裝置包括電場探測探頭、雷電聲光傳感器和雷電電磁傳 感器，所述電場探測探頭，用于監(jiān)測大氣電場大小、方向和電場變化率；所述雷電聲光傳感 器，用于監(jiān)測雷電發(fā)生時產(chǎn)生的聲波和光波；所述雷電電磁傳感器，用于監(jiān)測雷電發(fā)生時產(chǎn) 生的電磁波。
[0013] 進一步地，所述系統(tǒng)還包括客戶終端，所述客戶終端通過通訊模塊對雷電預(yù)警信 息和雷電監(jiān)測裝置工作狀態(tài)進行查詢，所述通訊模塊為有線和/或無線方式進行數(shù)據(jù)交 互。
[0014] 本實用新型的基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的雷電預(yù)警系統(tǒng)，具有如下有益效 果：
[0015] 1、本實用新型的雷電預(yù)警系統(tǒng)可對局部雷暴云預(yù)期走向、雷暴可能發(fā)生的時間進 行準(zhǔn)確的預(yù)報，有效降低誤報率及漏報率，通過對監(jiān)測區(qū)域內(nèi)雷電閃擊發(fā)生的時間、地點進 行監(jiān)測，可進一步校對和修正預(yù)警系統(tǒng)后臺服務(wù)器或云服務(wù)器，進而不斷完善和提高雷電 預(yù)警預(yù)報的準(zhǔn)確性。
[0016] 2、本實用新型的雷電監(jiān)測裝置按照分布式布局，每個雷電監(jiān)測裝置都能夠獨立 獲取雷電檢測數(shù)據(jù)，且相互之間信號并不干擾，當(dāng)一個雷電監(jiān)測裝置沒有將雷電監(jiān)測數(shù)據(jù) 傳輸給后臺服務(wù)器或云服務(wù)器時，則該雷電監(jiān)測裝置臨近的其他雷電監(jiān)測裝置可以進行替 補，有效降低漏報和誤報率。
[0017] 3、本實用新型的后臺服務(wù)器或云服務(wù)器中的校準(zhǔn)模塊，可以對監(jiān)測區(qū)域的地理位 置進行校準(zhǔn)，從而使得推測的雷電預(yù)警信息更加準(zhǔn)確，且更加方便實用。
[0018] 4、本實用新型的雷電預(yù)警系統(tǒng)可提供給不同的客戶終端如PC電腦、智能手機或 其它智能終端實時有效的雷電預(yù)警信息，做到提前預(yù)防并采取及時有效防護措施，可有效 地降低雷電自然災(zāi)害以及因雷電產(chǎn)生的次生災(zāi)害。
[0019] 5、可與其它數(shù)據(jù)服務(wù)中心進行數(shù)據(jù)互聯(lián)共享，可結(jié)合各省市氣象部門或其它相關(guān) 部門單位的大范圍大區(qū)域內(nèi)的雷電觀測數(shù)據(jù)，進一步優(yōu)化本系統(tǒng)的軟件計算算法。
[0020] 6、本實用新型的雷電預(yù)警系統(tǒng)能夠在小局部范圍、時間段在1小時內(nèi)進行有效的 雷電預(yù)警，效果非常明顯。
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例 或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅 是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提 下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它附圖。
[0022] 圖1為本實用新型實施例中的基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的雷電預(yù)警系統(tǒng)的 系統(tǒng)框圖；
[0023] 圖2為本實用新型分布式布局的雷電監(jiān)測裝置的示意圖；
[0024] 圖3為本實用新型實施例的基于分布式布局雷電監(jiān)測裝置的雷電預(yù)警方法的流 程圖；
[0025] 圖4為本實用新型實施例中的雷電監(jiān)測裝置呈陣列式布局時，矩陣大氣電場值的 的不意圖；
[0026] 圖5為本實用新型實施例中雷云分布位置圖；
[0027] 圖6為本實用新型實施例中雷云分布位置圖；
[0028] 圖7為本實用新型實施例中雷云分布位置圖；
[0029] 圖8為本實用新型實施例中雷云分布位置圖；
[0030] 圖9為本實用新型實施例中的以正北方向為縱坐標(biāo)正向，正東方向為橫坐標(biāo)正向 建立坐標(biāo)系，選取分布式布局雷電監(jiān)測裝置中心位置為坐標(biāo)原點所建立的坐標(biāo)系示意圖。
【具體實施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本