[發(fā)明專利]一種基于多雨量傳感器觀測降水的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910240506.2
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109884735B
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉彬;于帥;李季;顧偉宗;黃磊;涂愛琴;吳舉秀;楊崇靜;陳慶亮;邊文超;徐寶元
• 申請（專利權(quán)）人: 山東省氣象局大氣探測技術(shù)保障中心
• 主分類號: G01W1/14
• 分類號: G01W1/14
• 代理公司: 37218 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 趙玉鳳<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入

本發(fā)明公開一種基于多雨量傳感器觀測降水的方法，本方法采用多個雨量傳感器檢測降水?dāng)?shù)據(jù)，并將多個雨量傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合計(jì)算，在融合之前，將單雨量傳感器觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行一致性計(jì)算，去除可疑數(shù)據(jù)。采用多個雨量傳感器融合計(jì)算的方法避免了因單個雨量傳感器故障造成觀測數(shù)據(jù)丟失的現(xiàn)象，增加了雨量觀測的連續(xù)行。本發(fā)明尤其適合在海島站、高山站和偏遠(yuǎn)地區(qū)氣象站的雨量觀測。綜合而言，本方法可以增加雨量觀測數(shù)據(jù)的可信度，同時減少偏遠(yuǎn)地區(qū)難維護(hù)保障自動氣象站的維保次數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于多雨量傳感器觀測降水的方法，屬于降水預(yù)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

降雨量是地面氣象觀測中必不可少的要素之一，也是氣象服務(wù)中非常重要的決策參數(shù)之一。降雨量可以反映一個地區(qū)氣候變化的趨勢，也在城市、農(nóng)業(yè)等行業(yè)領(lǐng)域決策中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

目前，我國氣象部門在用的大部分雨量傳感器為干簧管翻斗式雨量傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡單、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，但是經(jīng)過多年的計(jì)量校準(zhǔn)和現(xiàn)場運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，翻斗式雨量傳感器存在觀測結(jié)果偏移和易堵塞等多種問題，而且出現(xiàn)故障時，在許多海島站、高山站和偏遠(yuǎn)地區(qū)的氣象站難以得到及時的維護(hù)和保障，造成雨量數(shù)據(jù)偏移和缺失。

目前氣象觀測的手段還主要圍繞單傳感器的探測，觀測精度提高主要是依靠提高傳感器的感應(yīng)精度和抗干擾能力，但是提高傳感器的感應(yīng)精度和抗干擾能力具有一定的難度。多雨量傳感器相比單個的傳感器具有在單個傳感器出現(xiàn)故障時，能夠使用其他傳感器的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，保障觀測數(shù)據(jù)連續(xù)不間斷，并剔除干擾信號造成異常值，以及增加在劇烈天氣過程中觀測站點(diǎn)雨量觀測值可疑數(shù)據(jù)的可信度等方面的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于多雨量傳感器觀測降水的方法，解決單雨量傳感器降水觀測結(jié)果偏移、易堵塞，海島站、高山站和偏遠(yuǎn)地區(qū)的氣象站難維護(hù)，造成雨量數(shù)據(jù)偏移和缺失的問題。

為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于多雨量傳感器觀測降水的方法，包括以下步驟：S01)、采用多個雨量傳感器觀測降雨量，并將多個雨量傳感器的觀測數(shù)據(jù)傳輸至微處理器；S02)、微處理器分別對多個雨量傳感器檢測的數(shù)據(jù)進(jìn)行1分鐘加權(quán)計(jì)算，所述1分鐘加權(quán)計(jì)算是指微處理器計(jì)時1分鐘接收到雨量傳感器產(chǎn)生方形脈沖的數(shù)量，并判斷加權(quán)后的數(shù)據(jù)是否為1個有效數(shù)，所述有效數(shù)是指正整數(shù)，如果是進(jìn)行步驟S03，如果否，進(jìn)行步驟S05；S03)、判斷6小時內(nèi)1分鐘加權(quán)數(shù)據(jù)是否出現(xiàn)除第一個雨量傳感器產(chǎn)生的有效數(shù)外，又出現(xiàn)另外的雨量傳感器產(chǎn)生的有效數(shù)，如果是進(jìn)行步驟S04，如果否將第一個有效數(shù)剔除并清零；S04)、將第一個有效數(shù)和最新出現(xiàn)的有效數(shù)作為最近1分鐘加權(quán)有效數(shù)；S05)、對進(jìn)行有效數(shù)一致性計(jì)算，數(shù)據(jù)輸出，數(shù)據(jù)輸出是模擬單雨量傳感器產(chǎn)生的脈沖，數(shù)據(jù)為一致性計(jì)算的結(jié)果。

進(jìn)一步的，微處理器同時對多個雨量傳感器產(chǎn)生的脈沖數(shù)進(jìn)行累加統(tǒng)計(jì)，當(dāng)累加脈沖數(shù)大于100時進(jìn)行一致性計(jì)算，若有剔除的數(shù)據(jù)，則進(jìn)行故障報警，如果無，則將累加數(shù)清零并重新累加。

進(jìn)一步的，一致性計(jì)算的過程為：設(shè)第一路雨量傳感器產(chǎn)生的有效數(shù)為x1、第二路雨量傳感器產(chǎn)生的有效數(shù)為x2、第i路雨量計(jì)采集到的分鐘數(shù)據(jù)為xi，且x1、x2、…、xi均為正整數(shù)，已知x1、x2、xi，計(jì)算其均值u和方差σ，公式如下：

u＝(x1+x2+…+xi)/i，

然后分別計(jì)算x1、x2、…、xi與u的差值的絕對值，若差值的絕對值大于標(biāo)準(zhǔn)差值1倍，則該數(shù)據(jù)濾掉，不參與到終值的平均值計(jì)算，濾掉一致性異常的數(shù)據(jù)后，剩下幾個數(shù)據(jù)，就對這幾個數(shù)據(jù)求均值，四舍五入取整，以此整數(shù)作為最終結(jié)果。