一种激光测风雷达的数据采集系统及其采集方法技术方案

本发明专利技术公开了一种激光测风雷达的数据采集系统及其采集方法，包括数据采集模块、数据读取模块、数据入队出队模块、数据处理模块、数据显示模块、数据保存模块；所述数据采集模块通过安全网络连接激光测风雷达，从而实现实时测量数据采集；所述数据读取模块和数据采集模块通信连接，通过数据读取模块对采集的实时测量数据进行读取；所述数据入队出队模块和数据读取模块通信连接，建立队列，存放通道采集的数据；所述数据处理模块和数据入队出队模块通信连接；本发明专利技术的有益效果是：多个通道实现数据采集、通道处理相互独立，减少了干扰；降采样处理，将较少但却足够反映回波强度的数据点进行显示，以减少显示数据所需要的时间。以减少显示数据所需要的时间。以减少显示数据所需要的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种激光测风雷达的数据采集系统及其采集方法


[0001]本专利技术属于激光测风雷达数据采集
，具体涉及一种激光测风雷达的数据采集系统及其采集方法。

技术介绍

[0002]风速是研究气候变化和大气科学的一个重要参量，精确的大气风场资料可以提高数值天气预报、中长期气候预报的准确性；另外，对低空风切变的监测，可以预防航空飞行器起飞和着落过程中各类事故和灾害的发生；激光测风雷达不仅具有高时空分辨率、高稳定性、高测量精度、高稳定性及小型化等优点，是目前惟一可实现全球范围三维大气风场测量，并且可提供云顶高度、气溶胶的垂直分布、风场的变化性等信息，因此越来越受到各国重视。
[0003]激光测风雷达是利用多普勒效应进行风速测量的，因此又被称作激光多普勒测风雷达；出射激光光束被大气气溶胶颗粒或大气分子散射，由于多普勒效应，散射的回波信号与出射光束间有一定的频移，此频移量的大小与粒子的运动速度有关；但频率大小目前没有直接测量的手段，往往是将回波信号接收后经过鉴频系统，将其转化成其他量进行测量。
[0004]激光测风雷达工作时，数据采集具有重要意义，数据采集进行显示时，会占用大量时间，降低了采集显示的效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种激光测风雷达的数据采集系统及其采集方法，减少显示数据所需要的时间。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种激光测风雷达的数据采集系统，包括数据采集模块、数据读取模块、数据入队出队模块、数据处理模块、数据显示模块、数据保存模块；
[0007]所述数据采集模块通过安全网络连接激光测风雷达，从而实现实时测量数据采集；
[0008]所述数据读取模块和数据采集模块通信连接，通过数据读取模块对采集的实时测量数据进行读取；
[0009]所述数据入队出队模块和数据读取模块通信连接，当有多个线程同时运行，其中一个线程用于采集数据，另一个线程处理及显示这些数据；队列就是应这种需求出现的；队列是一种数据结构，可存放多个类型相同的数据，队列中的数据必须是先进先出；队列传递的不是值而是引用，这样才能在不同的线程内对同一个队列进行操作；可用“获取对列引用”创建一个新队列，或者按名称来对已有队列进行引用；使用“元素入对列”在队列后端添加一个元素，使用“元素出对列”将元素从队列前端删除并返回该元素；建立四个队列，分别存放四个通道采集到的数据，使得四个通道数据采集、处理都相互独立；
[0010]所述数据处理模块和数据入队出队模块通信连接，在模拟方式下，将每次采集到
的回波信号进行累加，累加过程在每次采集到的信号后立即完成，得到多次采集的平均值，再经过强度校正，得到回信号的强度；在光子计数方式下，首先将数据按照光子计数方式下的距离分辨率进行分段，对每一段的数据进行光子计数；光子个数的获取过程为：先采用峰值检测获得该计数段内的波形的峰值，对光子数进行统计，可以获得一组的计数值，在重复测量中，对应的位置处的光子计数值进累加，采集结束时就可以得到每个计数段内的平均光子数，再经过强度校正，便可以得到回波信号的强度；为了使光子计数段能够得到与模拟段相同的计数段，我们对采信到的数据进行样条插值，以获得更密的数据点；将此结果与模拟方式下的结果进行拼接，就可以获得整个测量范围内的强度；将信号通道与其对应的能量通道得到的回波强度相比，就可获得该通道不同距离处的一组透过率，同理可以获量另一组透过率；将其代入的双边缘F
‑
P透过率差值与速度的关系中，就可以获得径向速度；
[0011]所述数据显示模块通过降采样处理，数据采集到的结果是一个数组，要将数据以图形化的方式直观显示出来，可以采用波形图控件；使用波形数据类型来在显示控件表达更多的信息，该类型的数据包含：采样时间、采样间隔、属性，由于波形包含的信息多于单纯的数组，将波形数据用波形图控件显示时，X轴直接显示时间信息将更加直观，只需要调整它的显示格式即可，可选用SI符号显示格式，这是一种带单位的显示格式；由于一个屏幕是无法显示太多的数据的，把所有的数据都放入波形图中进行显示是没有意义的；因此，在对回波信号的强度实时显示时，进行降采样处理，将较少但却足够反映回波强度的数据点进行显示，以减少显示数据所需要的时间；
[0012]所述数据保存模块用于实现数据保存。
[0013]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述数据采集时设计数据采集的基本参数：采样点，采样点数，触发位置，触发延迟时间。
[0014]作为本专利技术的一种优选的技术方案，所述数据保存的文件格式为TDMS，使用时，TDMS打开函数，打开一个.tdms文件用于读写操作；使用TDMS关闭函数可关闭文件的引用；TDMS
‘
写入函数将数据写入指定的.tdms文件，组名称输入和通道名输入输入端中的值将决定将被写入的数据；TDM读取函数读取指定的.tdms文件并以数据类型输入端所指定的格式返回数据，总数和偏移量输入端用于读取某个指定的数据子集；使用TDMS格式可以将在一次采集中得到的原始数据、处理结果进行保存在同一个TDMS文件里；用组名，通道名对每一组数据进行区分。
[0015]作为本专利技术的一种优选的技术方案，数据处理时包含以下几个步骤：激光测风雷达的数据与风机的SCADA数据进行同步；对采集到的全部数据进行过滤，并计算数据的可利用率；最后对每个风速区间内的偏航角度进行计算并得出最后的发电量提升百分比的评估。
[0016]作为本专利技术的一种优选的技术方案，还包括测试模型，通过测试模型对模块进行测试，测试模型包括普通循环模型、管道流水线模型、生产者消费者模型。
[0017]本专利技术还公开了一种激光测风雷达的采集方法，包括数据采集模块，所述采集方法如下：
[0018]步骤一：数据采集模块通过安全网络连接激光测风雷达，从而实现实时测量数据采集；
[0019]步骤二：通过数据读取模块对采集的实时测量数据进行读取；
[0020]步骤三：建立队列，存放通道采集的数据，通过数据处理模块对存放通道采集的数据进行处理；
[0021]步骤四：通过降采样处理，将波形数据用波形图控件显示；
[0022]步骤五：通过数据保存模块实现数据保存。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0024]1.多个通道实现数据采集、通道处理相互独立，减少了干扰；
[0025]2.降采样处理，将较少但却足够反映回波强度的数据点进行显示，以减少显示数据所需要的时间。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的方法流程图。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]实施例1
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光测风雷达的数据采集系统，其特征在于：包括数据采集模块、数据读取模块、数据入队出队模块、数据处理模块、数据显示模块、数据保存模块；所述数据采集模块通过安全网络连接激光测风雷达，从而实现实时测量数据采集；所述数据读取模块和数据采集模块通信连接，通过数据读取模块对采集的实时测量数据进行读取；所述数据入队出队模块和数据读取模块通信连接，建立队列，存放通道采集的数据；所述数据处理模块和数据入队出队模块通信连接，在模拟方式下，将每次采集到的回波信号进行累加，累加过程在每次采集到的信号后立即完成，得到多次采集的平均值，再经过强度校正，得到回波信号的强度；在光子计数方式下，对采信到的数据进行样条插值，以获得更密的数据点，将此结果与模拟方式下的结果进行拼接，获得整个测量范围内的强度；所述数据显示模块通过降采样处理，将波形数据用波形图控件显示；所述数据保存模块用于实现数据保存。2.根据权利要求1所述的一种激光测风雷达的数据采集系统，其特征在于：所述数据采集时设计数据采集的基本参数：采样点，采样点数，触发位置，触发延迟时间。3.根据权利要求1所述的一种激光测风雷达的数据采集系统，其特征在于：所述数据入队出队模块可用“获取对列引用”创建一个新队列，或者按名称来对已有队列进行引用；使用“元素入对列”在队列后端添加一个元素，使用“元素出对列”将元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊，辛晓艳，孔庆龙，李荣博，阳博文，
申请(专利权)人：中电投新疆能源化工集团哈密有限公司，
类型：发明
国别省市：