一种基于雷电预警系统的雷电预警及雷云轨迹预测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于雷电预警系统的雷电预警及雷云轨迹预测方法，属于雷电预警及雷云轨迹预测领域。本发明专利技术利用多站大气电场联网监测地面电场，对雷电的预警是一种定向方式的预警，能够判别雷暴云运动路径，预警时间短，虚境率较高，大气电场信息不仅能在同一网段局域网内使用，而且数据可以共享，解决了数据一致性难题；通过后台服务器对各个站点探测的数据进行统计计算和分析，剔除了误报警站点，并可以对漏报站点进行补充报警，从而降低了雷电监测网整体的误警率和漏报率，得到监测区域内地面电场分布和雷暴移动路径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷电预警及雷云轨迹预测领域，具体涉及一种基于雷电预警系统的雷电预警及雷云轨迹预测方法。
技术介绍
雷电是发生于大气中的一种瞬态大电流、高电压、强电磁辐射的天气现象。伴随微电子器件和信息技术的广泛应用，雷电灾害越来越严重。社会对雷电灾害的监测、预警预报和产品服务有强烈的需求。大气电场仪多采用单站使用方式，对雷电的预警是一种无定向方式的预警，无法判别雷暴云运动路径，预警时间短、虚境率较高。近年来，有少数单位尝试采用多站大气电场仪联网进行雷电预警，其预警效果相对单站使用有较大提高，但数据一致性难题一直无法解决，同时还存在数据共享问题，大气电场信息仅能在同一网段局域网内使用，使得预警信息的发布不及时。
技术实现思路
针对现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种基于雷电预警系统的雷电预警及雷云轨迹预测方法，设计合理，克服了现有技术的不足，具有良好的推广价值。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种雷电预警系统，包括多个站点和后台服务器，多个站点组成雷电监测网，通过线路和后台服务器连接。优选地，每个站点都配置有一套大气电场仪。优选地，所述站点呈蜂窝状结构分布。优选地，所述站点的数量至少为4个。此外，本专利技术还提到一种雷电预警及雷云轨迹预测方法，采用如上所述的雷电预警系统，按照如下步骤进行：步骤1：当雷暴在某一时刻进入探测范围时，转步骤2；步骤2：雷电监测网覆盖下的探测范围内的若干站点探测大气电场值，并将其探测到的大气电场值通过无线或者有线的方式发送至后台服务器；步骤3：后台服务器采用数值插值的计算方法对各个站点发送的大气电场值进行分析；步骤4：根据各个站点探测的电场强度以及预警强度，根据下列公式计算出此时刻的雷暴中心位置 x ‾ = Σ i = 0 k x i W i Σ i = 0 k W i , y ‾ = Σ i = 0 k y i W i Σ i = 0 k W i ; ]]>其中，k为发出报警信息的站点个数；(xi,yi)为发出报警信息的站点的坐标；Wi(其中i＝0，1，····，k)为发出报警信息的站点的预警强度；步骤5：随着雷暴的继续移动，当雷暴在其它时刻进入探测范围时，重复步骤2-4，分别计算出其它时刻的雷暴中心位置；步骤6：根据上述步骤计算出的不同时刻的雷暴中心位置，即可得到雷暴的移动路径即雷云轨迹。优选地，在步骤3中，具体包括步骤3.1：判断站点探测到的大气电场值的电场强度与预警阈值的大小；若：判断结果是电场强度大于预警阈值，站点则发出报警信息，然后执行步骤3.2；或判断结果是电场强度小于或等于预警阈值，站点则不发出报警信息，则结束预警；步骤3.2：判断是否所有的站点都发出了报警信息；若：判断结果为并非所有的站点都发出了报警信息，则执行步骤3.3；或判断结果为所有的站点都发出了报警信息，则结束预警；步骤3.3：系统认定未发出报警信息的站点出现了故障或漏报，即采用周围发出报警信息的站点的大气电场值对未发出报警信息的站点的大气电场值进行数值拟合计算；步骤3.4：通过步骤3.3的计算结果对未发出报警信息的站点的大气电场值进行修正。本专利技术所带来的有益技术效果：本专利技术提出了一种基于雷电预警系统的雷电预警及雷云轨迹预测方法，与现有技术相比，本专利技术利用多站大气电场联网监测地面电场，对雷电的预警是一种定向方式的预警，能够判别雷暴云运动路径，预警时间短，虚境率较高，大气电场信息不仅能在同一网段局域网内使用，而且数据可以共享，解决了数据一致性难题；通过后台服务器对各个站点探测的数据进行统计计算和分析，剔除了误报警站点，并可以对漏报站点进行补充报警，从而降低了雷电监测网整体的误警率和漏报率，得到监测区域内地面电场分布和雷暴移动路径。附图说明图1为本专利技术雷电预警系统的系统框图。图2为t1时刻的雷电预警示意图。图3为t2时刻的雷电预警示意图。图4为雷暴移动路径示意图。其中：—不同的站点；—有预警的站点；—估算的雷暴中心。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：实施例1：如图1所示的一种雷电预警系统，包括N(N≥4)个站点和1个后台服务器，N个站点呈蜂窝状结构分布，并且各自配置有一套大气电场仪；N个站点组成雷电监测网进行探测大气电场值，并将其探测到的大气电场值通过无线通讯或者有线网络的方式发送至后台服务器，后台服务器采用数值插值的计算方法对各个站点探测的大气电场值进行分析拟合计算，剔除误报警站点，并对漏报站点进行补充报警，从而降低雷电监测网整体误警率和漏报率。实施例2：在上述实施例1的基础上，本专利技术提出一种雷电预警方法，图2为t1时刻的雷电监测网雷电预警示意图，雷电监测网由编号为1-20的雷电预警站点组成，站点数量可根据需要自由增加或减少，且各个站点之间的距离可根据探测范围和实际需要进行调整。当雷暴在t1时刻进入探测范围时，如果1、2、3、6、8、11、12号站点的电场强度超过预警阈值，则发出报警信息，而如果位于报警站点之间的7号站点未发出报警信息，此时系统就会认为7号站点出现了故障或漏报，系统就会采用周围站点的电场值对7号站点的电场值进行数值拟合计算，将计算结果用于修正7号站点的电场值，从而降低整个系统的漏报率。实施例3：在上述实施例1和2的基础上，图4给出了一种雷云轨迹预测方法，用于预测雷暴的移动路径，根据各个站点探测的电场强度和预警强度，采用权重计算的方法，估算出每个时刻雷暴中心所处的位置。具体计算方法如下：设在时间t处，有k个位置出现了预警信息，出现预警信息站点的坐标为(x本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷电预警系统，其特征在于：包括多个站点和后台服务器，多个站点组成雷电监测网，通过线路和后台服务器连接。

【技术特征摘要】
1.一种雷电预警系统，其特征在于：包括多个站点和后台服务器，多个站点组成雷电监测网，通过线路和后台服务器连接。2.根据权利要求1所述的雷电预警系统，其特征在于：每个站点都配置有一套大气电场仪。3.根据权利要求1所述的雷电预警系统，其特征在于：所述站点呈蜂窝状结构分布。4.根据权利要求1所述的雷电预警系统，其特征在于：所述站点的数量至少为4个。5.一种雷电预警及雷云轨迹预测方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的雷电预警系统，按照如下步骤进行：步骤1：当雷暴在某一时刻进入探测范围时，转步骤2；步骤2：雷电监测网覆盖下的探测范围内的若干站点探测大气电场值，并将其探测到的大气电场值通过无线或者有线的方式发送至后台服务器；步骤3：后台服务器采用数值插值的计算方法对各个站点发送的大气电场值进行分析；步骤4：根据各个站点探测的电场强度以及预警强度，根据下列公式计算出此时刻的雷暴中心位置 x ‾ = Σ i = 0 k x i W i Σ i = 0 k W i , y ‾ = &Sig...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕晓蕾，刘全桢，刘宝全，牟善军，李博琛，高鑫，高剑，姜辉，刘娟，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37