雷电精细化监测预警系统技术方案

本发明专利技术涉及雷电预警领域，公开了雷电精细化监测预警系统，包括数据管理模块、雷电数据集应用模块、雷电预警校验模块和产品制作与展示模块；输送数据管理模块包括包括数据采集单元和数据共享单元；数据采集单元用于采集实况数据、雷达基数据、二维闪电数据，通过FTP采集方式采集大气电场数据，并通过Oracle数据库接入三维闪电数据；数据共享单元用于提供多种类别的数据访问接口，本发明专利技术的目的是解决预警效验参考标准的问题，提供更多的优化依据，进一步提升预警的精确性。步提升预警的精确性。步提升预警的精确性。

【技术实现步骤摘要】
雷电精细化监测预警系统


[0001]本专利技术涉及雷电预警领域，更具体地说，它涉及雷电精细化监测预警系统。

技术介绍

[0002]现在的雷电监测预警系统在数据管理上相对离散化，有多个数据标准，没有统一的共享接口，如果各个系统需要调用其他关联系统数据时就需要对数据进行转化、整理等一系列操作，增加需求响应时间、数据调用难度及各方面成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供雷电精细化监测预警系统，包括数据管理模块、雷电数据集应用模块、雷电预警校验模块和产品制作与展示模块；
[0004]输送数据管理模块包括包括数据采集单元和数据共享单元；
[0005]数据采集单元用于采集实况数据、雷达基数据、二维闪电数据，通过FTP采集方式采集大气电场数据，并通过Oracle数据库接入三维闪电数据；数据共享单元用于提供多种类别的数据访问接口。
[0006]进一步地：雷电数据集应用模块用于雷暴过程追溯和雷电过程自动分析；
[0007]雷暴过程追溯包括基于网格的雷电聚类方法和雷电区域运动趋势追踪。
[0008]进一步地：雷电聚类方法包括如下步骤：
[0009]S1：将监测预警区域划分为若干小方格，通过对每个小方格中的雷电进行计数，得到雷暴发生区域的分布情况和该时间段内不同区域雷暴的云地闪密度，采用聚类算法，通过特征量提取，进行雷暴识别；
[0010]S2：使用聚类算法后得到若干被识别的聚类；
[0011]S3：采用数据重叠的方法，对灾害性天气中的雷暴轨迹进行追踪反演，当两个相邻且长度相同的时间段内有重叠时，重叠部分的数据是相同的，具有共同网格数最多的两个聚类则为同一雷暴，根据若干重叠记录，得出雷电活动发展和移动的轨迹。
[0012]进一步地：雷电发生区域运动趋势追踪对一个时间段内(灾害性天气出现前12h至灾害性天气结束后12h前后1d)发生的云地闪数据进行时空聚类和数据挖掘，通过分析得到雷达数据中蕴含的雷电时空丛聚规律，提取雷电过程的雷云的主要运动轨迹，建立雷电时空分布模型，得到雷电移动的轨迹情况。
[0013]进一步地：雷电过程自动分析包括灾害性雷电天气特征统计和雷电过程及放电条件分析；
[0014]灾害性雷电天气特征统计包括对灾害过程的追踪，得到观测区域内的多项雷电参数，进而分析灾害性雷电天气的雷电时空分布特征以及雷电流强度谱分布，对灾害性雷电天气的时空分布特征及其形成的灾害进行统计，统计结果基于GIS地图、统计分析图等图形进行图形化展示。
[0015]进一步地：雷电过程及其放电条件分析，其分析的因素包括：主放电电流强度，感
应目的物高度、形状，相邻感应物相互影响情况，离子背景的不同，空气温度、湿度、风向等各种外界条件，主要分析外界条件、雷电流强度等对雷电的影响，分析结果基于GIS地图、统计分析图等图形进行图形化展示。
[0016]进一步地：雷电预警校验模块采用雷暴过程回溯方法，将系统预报的雷暴过程情况与实际应用的雷暴过程真实发生的情况进行对比，形成对比图表，分析雷暴预报的准确率，回溯历史过程，验证雷暴预报算法。
[0017]进一步地：雷电预警校验模块的校验方法如下：
[0018]一、数据处理
[0019]1)、单点预警检验
[0020]某一位置、某一历史时段，以该点位置为中心，半径为1、2、3、.....10km范围，在其预警发布时效内进行预警检验；
[0021]2)、一次雷电过程检验
[0022]将预警区域划分为Xkm的网格，按网格检验雷电过程的准确率；其中X为网格尺寸，系统定义可选大小；
[0023]3)、系统整体预警检验
[0024]在“2)、一次预警过程检验”的基础上，选择某一历史时段检验若干次过程的准确率；
[0025]二、预警等级从低到高分为：三级、二级、一级预警；
[0026]三、检验
[0027]雷电预警检验分6种指标，Ts评分、漏报率、空报率、命中率、综合雷电预警综合算法准确率、雷电预警服务产品发出警报时效百分比等；
[0028]1)、TS评分(准确率)；
[0029]2)、有效预警率(命中率)；
[0030]3)、漏报率(失败率)；
[0031]4)、空报率(错误率)；
[0032]5)、雷电预警综合算法准确率；
[0033]如果发出雷电并且也观测到雷电的发生，则以事件NA表示；如果发出雷电预警但实际无雷电产生，认定为空报，则以事件NB表示；如果无雷电预警实际出现了闪电，认定为漏报，则以事件NC表示。
[0034]6)、雷电预警服务产品发出警报时效百分比R2，指提前时间大于或等于h发出警报的百分比(其中h可选0
‑
60min)，分别用R2(h)表示，检验方式(方法)：如闪电定位系统监测到10条以上闪电，则系统首次发出预警时间和第10条闪电发生时间是否大于或等于h，如是则时效可靠，否则时效不可靠，CA为时效可靠次数，CB为时效不可靠次数。
[0035]进一步地：产品制作与展示模块通过GIS地图绘制，基于WebGIS技术原理对数据进行可视化展示
[0036]本专利技术的有益效果在于：本专利技术目的即为了解决数据综合统一的问题，提供标准统一的共享接口，为系统数据的综合应用打下基础。
[0037]在预警校验上，现有系统主要通过对预报数据的校验，来确认预警信息。精确度受限于预报数据的精确性，并且这样的方式对现有算法模型的升级优化上还不能够提供充分
的依据。本专利技术的目的是解决预警效验参考标准的问题，提供更多的优化依据，进一步提升预警的精确性。
[0038]在展示方式上，现有系统主要通过常规图形图表来进行展示，不具备数据的综合体现方式，不能对展示分布情况进行调整。本专利技术的目的，为系统提供一套多元化的动态空间展示功能，提供数据的整体综合展示，为业务人员提供高效率的应用方式。
附图说明
[0039]图1是本专利技术提出的雷电精细化监测预警系统的组成框图。
具体实施方式
[0040]现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
[0041]实施例一
[0042]参考附图1，在本实施例中提出了一种雷电精细化监测预警系统，包括数据管理模块、雷电数据集应用模块、雷电预警校验模块和产品制作与展示模块；
[0043]输送数据管理模块包括包括数据采集单元和数据共享单元；
[0044]数据采集单元用于采集实况数据、雷达基数据、二维闪电数据，通过FTP采集方式采集大气电场数据，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.雷电精细化监测预警系统，其特征在于，包括数据管理模块、雷电数据集应用模块、雷电预警校验模块和产品制作与展示模块；输送数据管理模块包括包括数据采集单元和数据共享单元；数据采集单元用于采集实况数据、雷达基数据、二维闪电数据，通过FTP采集方式采集大气电场数据，并通过Oracle数据库接入三维闪电数据；数据共享单元用于提供多种类别的数据访问接口。2.根据权利要求1所述的雷电精细化监测预警系统，其特征在于，雷电数据集应用模块用于雷暴过程追溯和雷电过程自动分析；雷暴过程追溯包括基于网格的雷电聚类方法和雷电区域运动趋势追踪。3.根据权利要求2所述的雷电精细化监测预警系统，其特征在于，所述雷电聚类方法包括如下步骤：S1：将监测预警区域划分为若干小方格，通过对每个小方格中的雷电进行计数，得到雷暴发生区域的分布情况和该时间段内不同区域雷暴的云地闪密度，采用聚类算法，通过特征量提取，进行雷暴识别；S2：使用聚类算法后得到若干被识别的聚类；S3：采用数据重叠的方法，对灾害性天气中的雷暴轨迹进行追踪反演，当两个相邻且长度相同的时间段内有重叠时，重叠部分的数据是相同的，具有共同网格数最多的两个聚类则为同一雷暴，根据若干重叠记录，得出雷电活动发展和移动的轨迹。4.根据权利要求2所述的雷电精细化监测预警系统，其特征在于，雷电发生区域运动趋势追踪对一个时间段内(灾害性天气出现前12h至灾害性天气结束后12h前后1d)发生的云地闪数据进行时空聚类和数据挖掘，通过分析得到雷达数据中蕴含的雷电时空丛聚规律，提取雷电过程的雷云的主要运动轨迹，建立雷电时空分布模型，得到雷电移动的轨迹情况。5.根据权利要求4所述的雷电精细化监测预警系统，其特征在于，雷电过程自动分析包括灾害性雷电天气特征统计和雷电过程及放电条件分析；灾害性雷电天气特征统计包括对灾害过程的追踪，得到观测区域内的多项雷电参数，进而分析灾害性雷电天气的雷电时空分布特征以及雷电流强度谱分布，对灾害性雷电天气的时空分布特征及其形成的灾害进行统计，统计结果基于GIS地图、统计分析图等图形进行图形化展示。6.根据权利要求5所述的雷电精细化监测预警系统，其特征在于，雷电过程及其放电条件分析，其分析的因素包括：主放电电流强度，感应目的物高度、...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁旻，吴安坤，李迪，张弛，兰方信，
申请(专利权)人：丁旻，
类型：发明
国别省市：