[發(fā)明專利]用于雷暴過(guò)程還原、雷電通道分析的方法及其系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310208423.8
• 申請(qǐng)日: 2013-05-29
• 公開（公告）號(hào): CN103258140A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 湯振鵬;陳福才;曾偉靈;范亞洲;陳劍平;馬承志;江聰世;周妙林;佘鋒;凌飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司江門供電局;武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F19/00
• 分類號(hào): G06F19/00
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 劉麗君

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于防雷技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于雷暴過(guò)程還原、雷電通道分析的方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)

雷電是一種自然界的放電現(xiàn)象，由于其電流大，電壓高，當(dāng)雷電擊中地面物體時(shí)會(huì)造成較大的破壞，人類一直在進(jìn)行各類雷電監(jiān)測(cè)和防雷技術(shù)的研究。從20世界70年代后半期，在美國(guó)開始出現(xiàn)雷電定位系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)雷電發(fā)生的位置，我國(guó)從90年代開始在氣象、電力等行業(yè)大規(guī)模建設(shè)雷電定位系統(tǒng)。目前，雷電定位技術(shù)已經(jīng)較為成熟，人類可以通過(guò)該系統(tǒng)得知一次雷擊發(fā)生的精確時(shí)間和較為精確的位置。

雷電定位系統(tǒng)每年可采集海量的雷電定位數(shù)據(jù)，人類雖然很難從客觀上改變和減少雷電活動(dòng)的發(fā)生，但是從這些海量的歷史數(shù)據(jù)中去發(fā)現(xiàn)雷電活動(dòng)的規(guī)律，在雷暴活動(dòng)頻繁，雷電流較大的區(qū)域安裝防雷設(shè)備，起到預(yù)防的作用，減少雷電引起的災(zāi)害。

“引雷塔”、“火箭引雷”等引雷裝置和技術(shù)是近10余年來(lái)新提出一種防雷手段，通過(guò)在雷云未到達(dá)需要保護(hù)的人工建筑之前，使用技術(shù)手段引發(fā)雷云放電，最終使雷云實(shí)現(xiàn)電荷平衡，從而起到以引雷實(shí)現(xiàn)防雷的目的。然而“引雷塔”，“火箭引雷”一般建設(shè)成本較高，為實(shí)現(xiàn)建設(shè)較少的引雷裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)較好的引雷效果，對(duì)引雷裝置的選址十分重要。

目前的雷電規(guī)律分析手段較為偏重于長(zhǎng)時(shí)間的雷電密度、強(qiáng)度、雷電日等的分析，一般采用網(wǎng)格劃分方式，這些分析方法可以在一定程度上反映雷電在區(qū)域內(nèi)的強(qiáng)密度分布特征，但是卻不具備對(duì)單次雷暴過(guò)程和區(qū)域雷電通道的分析能力。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述問(wèn)題，提出了本發(fā)明以便提供一種克服上述問(wèn)題或者至少部分地解決上述問(wèn)題的用于雷暴過(guò)程還原、雷電通道分析的方法及其系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于雷暴過(guò)程還原的方法，包括：通過(guò)查詢預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取某個(gè)區(qū)域某一時(shí)間段內(nèi)雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息；將所述雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行時(shí)間和空間維度的聚類分析；根據(jù)時(shí)間屬性，通過(guò)聚類分析結(jié)果獲取能夠?qū)崿F(xiàn)表征雷暴過(guò)程的有向線段。

進(jìn)一步地，所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)的構(gòu)建方法包括：從雷電定位系統(tǒng)中提取某個(gè)區(qū)域某一時(shí)間段內(nèi)的雷電定位原始數(shù)據(jù)信息；去除所述雷電定位原始數(shù)據(jù)信息中定位站數(shù)少于3-5站的數(shù)據(jù)信息，獲得第一數(shù)據(jù)信息列；合并回?fù)羲龅谝粩?shù)據(jù)信息列中的數(shù)據(jù)信息，獲得第二數(shù)據(jù)信息列；根據(jù)所述第一數(shù)據(jù)信息列、所述第二數(shù)據(jù)信息列獲得所述預(yù)設(shè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

進(jìn)一步地，所述獲取能夠?qū)崿F(xiàn)表征雷暴過(guò)程的有向線段具體包括：提取該時(shí)間段內(nèi)所述第二數(shù)據(jù)信息列中的雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息；基于矢量量化分類算法對(duì)所述雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行時(shí)間和空間上聚類分析；根據(jù)所述聚類分析的分析結(jié)果確定數(shù)量為所述雷電原始數(shù)據(jù)數(shù)量1/100–1/10的聚類點(diǎn)；對(duì)所述聚類點(diǎn)按照時(shí)間先后順序進(jìn)行排序，獲取若干個(gè)有向向量；根據(jù)連接所述有向向量獲取能夠?qū)崿F(xiàn)表征雷暴過(guò)程的有向線段；其中，所述聚類點(diǎn)具備空間和時(shí)間屬性。

進(jìn)一步地，所述對(duì)聚類點(diǎn)按照時(shí)間先后順序進(jìn)行排序，獲取若干個(gè)有向向量具體包括：從按照時(shí)間先后排序的第一個(gè)聚類點(diǎn)P₁開始，確定在其時(shí)間順序之后且在允許時(shí)間閥值ΔT和允許距離閥值ΔD范圍內(nèi)的若干個(gè)最優(yōu)點(diǎn)P_x；通過(guò)所述P₁與所述P_x組合成若干個(gè)有向向量V（P₁，P_x）；其中，x＞1；所述時(shí)間閥值ΔT、所述允許距離閥值ΔD由進(jìn)行聚類分析時(shí)的時(shí)間閾值、空間閥值及反復(fù)實(shí)驗(yàn)得出的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)共同決定。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)連接有向向量獲取能夠?qū)崿F(xiàn)表征雷暴過(guò)程的有向線段具體包括：將所述若干個(gè)有向向量V（P₁，P_x）中，滿足一個(gè)向量的起點(diǎn)與另一個(gè)向量的終點(diǎn)相等，或滿足一個(gè)向量的起點(diǎn)與另一個(gè)向量的終點(diǎn)最鄰近且距離在允許距離閥值ΔD范圍內(nèi)的兩個(gè)向量進(jìn)行連接；將連接后的有向向量進(jìn)行去噪處理獲得能夠?qū)崿F(xiàn)表征雷暴過(guò)程的有向線段；其中，所述去噪處理包括去除與時(shí)間順序的首尾點(diǎn)無(wú)連通性的有向向量。

本發(fā)明提供了一種用于雷電通道分析的方法，包括：對(duì)選取區(qū)域柵格化，定義柵格初始像素值為0；將某一時(shí)間段內(nèi)所有雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息投影至所述柵格中，對(duì)雷暴過(guò)程路徑經(jīng)過(guò)柵格的像素值加1處理；完成時(shí)間段內(nèi)所有雷電定位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息投影后，對(duì)所述柵格的像素值進(jìn)行聚類分析；根據(jù)所述聚類分析的分析結(jié)果去除孤立噪點(diǎn)，獲得柵格圖；對(duì)所述柵格圖進(jìn)行矢量化和邊緣平滑處理，獲得雷電通道模型。