一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，屬于電子信息技術(shù)和雷電防護與監(jiān)測【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明實現(xiàn)獲取自動氣象站所測得的實時雷擊監(jiān)測數(shù)據(jù)，使多參量雷擊區(qū)域預(yù)警氣象圖與一般氣象數(shù)據(jù)顯示圖在同一平臺上顯示，通過統(tǒng)計分析雷電活動的路徑、方向和影響范圍，大大提高以多種形式統(tǒng)計雷電數(shù)據(jù)資料的效率，從而使各地區(qū)采取針對性的防護措施，可以有效減少甚至避免雷擊災(zāi)害的發(fā)生。
【專利說明】一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，它與氣象監(jiān)測技術(shù)、 硬件系統(tǒng)檢測技術(shù)以及軟件測試技術(shù)有關(guān)，屬于電子信息技術(shù)和雷電防護與監(jiān)測技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今，西方主要發(fā)達國家如美國，英國，德國等結(jié)合本國實際研發(fā)了用于本國的監(jiān) 測雷電的預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)。在航空發(fā)射領(lǐng)域中，美國研發(fā)的雷電預(yù)警預(yù)報系統(tǒng)成果顯著，為航 空航天的工作進一步探究帶來很好的經(jīng)濟效益，美國首次將雷電定位數(shù)據(jù)和雷達觀測數(shù)據(jù) 組合起來，運用相關(guān)技術(shù)將研發(fā)了雷電短時預(yù)警系統(tǒng)，促使CSI達到60%。
[0003] 近年來，我國的氣象觀測網(wǎng)和雷電監(jiān)測網(wǎng)都在逐步完善，國家氣象局已經(jīng)開發(fā)了 一些用于雷電預(yù)警預(yù)報的監(jiān)測系統(tǒng)，但是缺乏標(biāo)準(zhǔn)的集成模式，雷電業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用平臺 建設(shè)及研發(fā)工作剛剛起步，目前，我國對雷電災(zāi)害的監(jiān)測預(yù)警研究僅僅停留在原始資料定 位、統(tǒng)計分析階段，尚未將氣象觀測資料融合至同一尺度下進行綜合研究。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，將多個地 區(qū)氣象站監(jiān)測到的氣象數(shù)據(jù)直觀有效的顯示出來，生成一個多參量區(qū)域氣象圖，為多種氣 象元素的數(shù)據(jù)融合研究提供平臺，對于自動氣象站的發(fā)展有著重要的意義。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于氣象信息的多參量 雷擊區(qū)域預(yù)警方法，硬件包括：各區(qū)域自動氣象站和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；
[0006] 所述各區(qū)域自動氣象站包括風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度模塊、光照強度模塊、區(qū) 域電場強度模塊、主芯片LPC2132和GPRS模塊；
[0007] 利用以上硬件的基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，包括以下步驟：
[0008] 步驟1 :構(gòu)建氣象預(yù)警系統(tǒng)模型；
[0009] 步驟2 :評估雷擊風(fēng)險；
[0010] 步驟3 :利用監(jiān)控中心軟件程序，提供圖形化預(yù)警界面；
[0011] 監(jiān)控中心軟件以Visual Studio2010為開發(fā)環(huán)境，選用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫， 使用.Net框架下C#編寫；
[0012] 步驟4 :測試氣象預(yù)警系統(tǒng)；
[0013] 步驟5 :分析氣象數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選地，所述風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度模塊、光照強度模塊、區(qū)域電場強度模塊 分別用于采集風(fēng)速和風(fēng)向、降雨量、溫度和濕度、光照強度、電場強度氣象信息。
[0015] 優(yōu)選地，所述監(jiān)控中心軟件包括系統(tǒng)管理模塊、實時監(jiān)測模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、報 表查詢模塊和站點信息管理模塊。
[0016] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)管理模塊是監(jiān)控中心軟件的基本組成模塊，該模塊為用戶提供 登錄、注冊和退出系統(tǒng)的功能。
[0017] 優(yōu)選地，所述實時監(jiān)測模塊，為用戶提供各個氣象數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以圖 形、表格、數(shù)據(jù)等多種方式顯示，該模塊還提供預(yù)警功能。
[0018] 優(yōu)選地，所述歷史數(shù)據(jù)模塊，包括要素查詢、極值查詢和個性化查詢，可在此模塊 查看歷史折線圖或區(qū)域預(yù)警圖等。
[0019] 優(yōu)選地，所述報表查詢模塊，為用戶提供所有的數(shù)據(jù)報表。
[0020] 優(yōu)選地，所述站點信息管理模塊，包括站點信息查詢、站點添加和站點刪除等功 能。
[0021] 本發(fā)明的有益效果是：
[0022] 本發(fā)明實現(xiàn)獲取自動氣象站所測得的實時雷擊監(jiān)測數(shù)據(jù)，使多參量雷擊區(qū)域預(yù)警 氣象圖與一般氣象數(shù)據(jù)顯示圖在同一平臺上顯示，大大提高以多種形式統(tǒng)計雷電數(shù)據(jù)資料 的效率，從而使各地區(qū)采取針對性的防護措施，可以有效減少甚至避免雷擊災(zāi)害的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1為本發(fā)明硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2為本發(fā)明的流程圖。
[0025] 圖3為監(jiān)控中心軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 圖4為監(jiān)控中心軟件主界面。
[0027] 圖5為監(jiān)控中心軟件歷史數(shù)據(jù)顯示。
[0028] 圖6為監(jiān)控中心軟件報表查詢。
[0029] 圖7為監(jiān)控中心軟件站點信息管理。

【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0031] 如圖1所示，一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，硬件包括：各區(qū)域自 動氣象站和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)；各區(qū)域自動氣象站包括風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度模塊、光 照強度模塊、區(qū)域電場強度模塊、主芯片LPC2132和GPRS模塊；風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度 模塊、光照強度模塊、區(qū)域電場強度模塊分別用于采集風(fēng)速和風(fēng)向、降雨量、溫度和濕度、光 照強度、電場強度氣象信息。
[0032] 利用以上硬件的基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法（如圖2所示），包括以 下步驟：
[0033] 步驟1 :構(gòu)建氣象預(yù)警系統(tǒng)模型；
[0034] 氣象預(yù)警系統(tǒng)模型是預(yù)警過程中對系統(tǒng)各組成部分的抽象，通過構(gòu)建氣象預(yù)警系 統(tǒng)模型，預(yù)警系統(tǒng)可以對幾個區(qū)域站點所采集的各種氣象數(shù)據(jù)進行匯總和初始化處理，氣 象預(yù)警系統(tǒng)模型同樣由監(jiān)控中心軟件監(jiān)測，提供圖形化預(yù)警界面，氣象預(yù)警系統(tǒng)模型是整 個預(yù)警工程的一個或若干個子項；
[0035] 步驟2 :評估雷擊風(fēng)險；
[0036] 各區(qū)域自動氣象站采集的氣象數(shù)據(jù)包括區(qū)域內(nèi)的風(fēng)向、風(fēng)速、降雨量、溫度、濕度、 光照強度和電場強度等氣象信息，雷擊風(fēng)險評估基于雷電場監(jiān)測數(shù)據(jù)以及各區(qū)域經(jīng)緯度信 息等預(yù)測其雷電的變化趨勢、評估雷擊發(fā)生的風(fēng)險，通過雷擊風(fēng)險評估，氣象預(yù)警系統(tǒng)將各 區(qū)域自動氣象站采集到的氣象數(shù)據(jù)進行多參量匯總，為雷擊信息的圖形化界面顯示提供參 考依據(jù)；
[0037] 步驟3 :利用監(jiān)控中心軟件程序，提供圖形化預(yù)警界面；
[0038] 監(jiān)控中心軟件可以將各個地區(qū)氣象站監(jiān)測到的氣象數(shù)據(jù)直觀有效的顯示出來，生 成一個多參量區(qū)域氣象圖，為多種氣象元素的數(shù)據(jù)融合研究提供平臺，方便工作人員查看 氣象信息，監(jiān)控中心軟件是以Visual Studi〇2010為開發(fā)環(huán)境，使用.Net框架下微軟推薦 語言C#編寫。數(shù)據(jù)庫選用SQL Server2008。
[0039] SQL Server2008數(shù)據(jù)庫主要有三個數(shù)據(jù)表：人員信息表、站點信息表和氣象元素 表，各表的主要功能和組成如下：
[0040] 人員信息表用以保存用戶的信息，人員信息表中包括人員ID，登錄賬號，登錄密 碼，姓名，性別，電話等一系列用戶的基本信息，其中，人員ID被設(shè)置為主鍵；
[0041] 站點信息表用以保存該站點下的站點信息,站點信息表包括站點ID，站點名稱，站 點地址，負責(zé)人，聯(lián)系方式，經(jīng)緯度等字段，其中，站點ID被設(shè)置為主鍵；
[0042] 氣象元素表用以保存各區(qū)域自動氣象站采集到的氣象數(shù)據(jù)，如風(fēng)速風(fēng)向、溫度濕 度、降雨量、光照強度、電場強度等，這些數(shù)據(jù)的共有屬性為數(shù)據(jù)采集日期及數(shù)據(jù)采集時間， 以氣象要素名稱命名的字段，保存的是某一時刻由各區(qū)域自動氣象站采集到的氣象數(shù)據(jù)， 這些字段中，"數(shù)據(jù)編號"列為自動標(biāo)識列，作為設(shè)備信息表的主鍵存在。
[0043] 這3個功能各異的數(shù)據(jù)表構(gòu)成了監(jiān)控中心軟件所需的數(shù)據(jù)庫，保存了監(jiān)控中心軟 件運行所需的所有數(shù)據(jù)內(nèi)容。人員信息表完整的保存了用戶的基本信息，而站點信息表與 氣象元素表為監(jiān)控中心軟件的數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)查詢、遠程數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了條件。
[0044] 編程語言通過接口與關(guān)系數(shù)據(jù)庫進行連接、交互，在c#中，可以通過ADO. NET中的 Microsoft ActiveX Data Objects與數(shù)據(jù)庫通信，進行數(shù)據(jù)的讀取、寫入等操作。數(shù)據(jù)客戶 端應(yīng)用程序可以使用ADO. NET來連接到這些數(shù)據(jù)源，并查詢、添加、刪除和更新所包含的數(shù) 據(jù)。
[0045] 監(jiān)控中心軟件包括系統(tǒng)管理模塊、實時監(jiān)測模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、報表查詢模塊、 站點信息管理模塊五個模塊，監(jiān)控中心軟件的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。具體功能如下：
[0046] 1)系統(tǒng)管理模塊
[0047] 系統(tǒng)管理是監(jiān)控中心軟件的基本組成模塊，在該模塊中，用戶可以實現(xiàn)基本的登 錄、注冊和退出系統(tǒng)的功能；
[0048] 2)實時監(jiān)測模塊
[0049] 實時監(jiān)測模塊構(gòu)成了監(jiān)控中心軟件的主界面，為用戶提供各個氣象數(shù)據(jù)的實時監(jiān) 測數(shù)據(jù)，并以圖形、表格、數(shù)據(jù)等多種方式顯示，除此之外，該模塊提供預(yù)警功能，用戶也可 根據(jù)需求進行站點切換，查看基本的站點信息；
[0050] 3)歷史數(shù)據(jù)模塊
[0051] 歷史數(shù)據(jù)模塊，又包括基本的要素查詢、極值查詢、個性化查詢?nèi)齻€部分。匯總整 理后的氣象數(shù)據(jù)可在此模塊查看歷史折線圖或區(qū)域預(yù)警圖等（如圖5所示）；
[0052] 4)報表查詢模塊
[0053] 報表查詢模塊為用戶提供所有的數(shù)據(jù)報表。用戶可以查看數(shù)據(jù)的日報表、月報表、 年報表并根據(jù)選擇將報表導(dǎo)出（如圖6所示）；
[0054] 5)站點信息管理模塊
[0055] 站點信息管理模塊為整個系統(tǒng)提供了擴充功能，包括站點信息查詢、站點添加、站 點刪除等功能，方便管理人員通過監(jiān)測軟件靈活的進行站點切換和站點信息的更改（如圖 7所示）；
[0056] 步驟4 :測試氣象預(yù)警系統(tǒng)；
[0057] 對整個預(yù)警系統(tǒng)進行測試，首先對系統(tǒng)的硬件部分模塊進行測試，檢測各個模塊 所測氣象數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性并完成修改；其次對系統(tǒng)的軟件部分進行測試，運行軟件，測試每一 個界面的功能實現(xiàn)情況并修改完善；最后對整個系統(tǒng)進行聯(lián)合測試，使各個部分都能協(xié)調(diào) 工作，測試過程中可隨時停止測試，對各個部分進行修改，數(shù)據(jù)收發(fā)和結(jié)果收集則由測試系 統(tǒng)自動完成，并進入監(jiān)控中心主界面，主界面中，用戶實現(xiàn)對各個站點進行切換（如圖4所 示）；
[0058] 步驟5 :分析氣象數(shù)據(jù)。
[0059] 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是通過網(wǎng)絡(luò)將傳輸?shù)娇刂贫耍诳刂贫?，結(jié)果以數(shù)據(jù)庫的形式保存， 而后通過整理匯總后以圖像、表格、折線等形式即時顯示到監(jiān)控中心軟件上，實現(xiàn)了對雷擊 的即時預(yù)警的作用。
[0060] 綜上所述，本發(fā)明是一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，各個區(qū)域站 點的自動氣象站獨立采集本區(qū)域氣象數(shù)據(jù)，并分別將采集到的氣象數(shù)據(jù)傳送給數(shù)據(jù)處理子 系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)對各區(qū)域氣象數(shù)據(jù)進行初始匯總后，數(shù)據(jù)傳送到SQL server2008數(shù) 據(jù)庫，監(jiān)控中心軟件訪問數(shù)據(jù)庫中的氣象數(shù)據(jù)，并基于雷電場監(jiān)測數(shù)據(jù)預(yù)測其變化趨勢、評 估雷擊發(fā)生的風(fēng)險，最終在Form界面中顯示雷擊預(yù)警等信息。
[0061] 當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的 保護范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在于， 硬件包括：各區(qū)域自動氣象站和數(shù)據(jù)處理子系統(tǒng)； 所述各區(qū)域自動氣象站包括風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度模塊、光照強度模塊、區(qū)域電 場強度模塊、主芯片LPC2132和GPRS模塊； 利用以上硬件的基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，包括以下步驟： 步驟1 :構(gòu)建氣象預(yù)警系統(tǒng)模型； 步驟2:評估雷擊風(fēng)險； 步驟3 :利用監(jiān)控中心軟件程序，提供圖形化預(yù)警界面； 監(jiān)控中心軟件以Visual Studio2010為開發(fā)環(huán)境，選用SQL Server2008數(shù)據(jù)庫，使 用.Net框架下C#編寫； 步驟4 :測試氣象預(yù)警系統(tǒng)； 步驟5:分析氣象數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述風(fēng)速風(fēng)向儀、雨量計、溫濕度模塊、光照強度模塊、區(qū)域電場強度模塊分別用于采集 風(fēng)速和風(fēng)向、降雨量、溫度和濕度、光照強度、電場強度氣象信息。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述監(jiān)控中心軟件包括系統(tǒng)管理模塊、實時監(jiān)測模塊、歷史數(shù)據(jù)模塊、報表查詢模塊和 站點信息管理模塊。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述系統(tǒng)管理模塊是監(jiān)控中心軟件的基本組成模塊，該模塊為用戶提供登錄、注冊和退 出系統(tǒng)的功能。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述實時監(jiān)測模塊，為用戶提供各個氣象數(shù)據(jù)的實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，并以圖形、表格、數(shù)據(jù)等 多種方式顯示，該模塊還提供預(yù)警功能。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述歷史數(shù)據(jù)模塊，包括要素查詢、極值查詢和個性化查詢，可在此模塊查看歷史折線 圖或區(qū)域預(yù)警圖等。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述報表查詢模塊，為用戶提供所有的數(shù)據(jù)報表。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于氣象信息的多參量雷擊區(qū)域預(yù)警方法，其特征在 于，所述站點信息管理模塊，包括站點信息查詢、站點添加和站點刪除等功能。
【文檔編號】G01W1/10GK104142524SQ201410326315
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】張露, 王英迪, 郭銀景 申請人:山東科技大學(xué)