一种测定雷电团与气象因素关联的系统的制作方法

本实用新型涉及一种雷电团测量系统，尤其涉及一种测定雷电团与气象因素关联的系统。

背景技术：

雷电活动是一种复杂多变的、具有灾害性的自然现象，雷电发生时，产生的巨大能量和高温等物理效应会造成地面的人员伤亡和财产损失，对生产生活的各个方面均有安全威胁，而雷电的发生又与各种地面气象因素有关联，如温度、气压、空气湿度、风速风向等等，很多重要设施如机场、油库附近均建设了观测站点；另一方面，密集的雷电发生是有雷云作为载体的，雷电的发生具有聚集性，探究雷电团与这些气象因素之间的关联性，可以帮助人们更好地理解雷电活动的发生，进而帮助人们预测雷电的发生，避免或减少雷电活动造成的财产损失和人员伤亡。

已有一些雷电与气象相关的专利，公开号为CN203688823U名为《自动气象观测系统》的实用新型专利，提供了一种用于地面气象观测的系统，集成了闪电定位仪、大气电场仪、云高仪、能见度测量仪、气象传感(气压，温度，湿度，风向，风速)和雨量筒，通过收集对应参量，用于机场地面气象观测；公开号为CN101975894A名为《传感网络的4D雷电采集方法》的专利，提供了一种传感器网络，进行4D的雷电采集，包括了雷电的4D采样装置并利用利用雷电采样数据生成4D雷电数据库，类似的专利还有公开号为CN203520461U名为《电网灾害预警装置》的专利和公开号为CN203101662U名为《一种雷暴天气现象仪》的专利。

目前，行业现有技术及相关专利主要偏向于对雷电及其伴随雷电产生气象因素的观察和监测，但是当雷电以雷电云团作为单位进行观察时，雷电云团的出现概率及出现数量与气象因素的关联规律是尚不清楚，因此需要开发一套系统和方法来研究它们雷电团与气象因素之间关系，为雷电监测和预警提供基础。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题：提供一种测定雷电团与气象因素关联的系统，以解决目前现有技术未开展雷电云团的产生与气象因素之间关系的问题。

本实用新型的技术方案：一种测定雷电团与气象因素关联的系统，包括雷电定位装置、气象因素采集终端、网络通信互连设备以及数据分析服务器，雷电定位装置与数据分析服务器通信连接，气象因素采集终端通过无线网络与网络通信互连设备通信连接，网络通信互联设备与数据分析服务器通信连接。

所述的雷电定位装置包括至少三个雷电定位仪。

所述的气象因素采集终端包括风速风向传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器和降雨量传感器。

所述的气象因素采集终端还包括GPS定位模块、GPS时间校准模块和无线通信模块。

所述的网络通信互连设备包括无线通信网络装置、有线通信网络装置、数据接收器和存储设备。

所述的数据分析服务器包括CPU计算设备、网络硬盘数据存储设备、显示设备和桥接设备。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供一种测定雷电团与气象因素关联的系统，以解决目前行业现有技术未开展雷电云团的产生与各种气象因素之间关系研究的问题，同时，探究雷电团与各种气象因素之间的关联性，可以作为雷电与伴随雷电发生的气象因素观察监测的基础，更好地观察和预测雷电活动的发生，避免或减少雷电活动造成的财产损失和人员伤亡。

附图说明：

图1为本实用新型气象因素采集终端结构图；

图2为本实用新型系统结构图；

图3为实用新型系统工作流程图；

图4为实用新型气象数据网格化方法原理图；

图5为本实用新型得到的气象类因素与雷电规模大小强度的关联式示意图；

图中标识：1、雷电定位装置，2、气象因素采集终端，3、网络通信互连设备，4、数据分析服务器，5、雷电定位仪，6、风速风向传感器，7、温度传感器，8、湿度传感器，9、气压传感器，10、降雨量传感器，11、GPS定位模块，12、GPS时间校准模块，13、无线通信模块。

具体实施方式：

一种测定雷电团与气象因素关联的系统，包括雷电定位装置1、气象因素采集终端2、网络通信互连设备3以及数据分析服务器4，雷电定位装置1与数据分析服务器4通信连接，气象因素采集终端2通过无线网络与网络通信互连设备3通信连接，网络通信互联设备3与数据分析服务器4通信连接。

所述的雷电定位装置1包括至少三个雷电定位仪5，对一定区域范围的雷电进行监测，并记录下雷电发生的经纬度坐标和发生的具体时间，雷电流持续时间，雷电流强度，而后将雷电的相关信息传输至数据分析服务器4。

所述的气象因素采集终端2包括风速风向传感器6、温度传感器7、湿度传感器8、气压传感器9和降雨量传感器10，风速传感器6、温度传感器7、湿度传感器8、气压传感器9及降雨量传感器10布置在野外，采集到相关的气象信息后，通过气象因素采集终端2内的无线通信模块13将这些现场环境及天气数据传输到网络通信互连设备3的数据接收器进行接收。

所述的气象因素采集终端2还包括GPS定位模块11、GPS时间校准模块12和无线通信模块13，GPS定位模块11用于标识各个气象采集终端的位置，GPS时间校准模块12用于记录数据采集时间，无线通信模块13用于远距离传输数据，经过定位和时间校准的风速风向传感器6、温度传感器7、湿度传感器8和气压传感器9和降雨量传感器10采集的气象数据，通过无线传输模块13准确将采集数据传输至网络通信互连设备3。

所述的网络通信互连设备3包括无线通信网络装置、有线通信网络装置、数据接收器和存储设备，网络通信互连设备3使用802.11无线网络或者其他无线通信手段接收气象因素采集终端2采集的相关气象信息，以无线局域网的形式，将接收到的气象因素采集终端2的数据传输到数据分析服务器4。

所述的数据分析服务器4包括多CPU计算设备、网络硬盘数据存储设备、显示设备和桥接设备，网络硬盘数据存储设备支持热插拔，显示设备可以进行多屏显示，网络桥接设备将网络通信互连设备上的数据转存至存储设备中，CPU计算设备从存储设备中读取采集数据，并进行计算分析，分析的结果一方面是回存至存储设备，另一方面可显示至输出显示设备上，供专业人士查看。

本实用新型具体工作步骤如下：

步骤1：在选定的区域内布置雷电定位装置1，用于24小时测定监测区域内雷电发生的情况，记录包括雷电发生的位置，发生的时间，雷电流强度等信息。

步骤2：在选定的区域内布置一定数量的气象因素采集终端2，根据需要决定监测的气象类型，如风速、气温，气压，湿度等。

步骤3：气象因素采集终端2的布置位置数据通过网络通信互连设备3传输给数据分析服务器4，数据分析服务器4根据关键位置的气象因素采集终端2布置情况，通过网格插值的方法，补充估计其他位置的气象因素采集终端2，扩展出如图4所示的数据点。

步骤4：系统开始24小时监测；当雷电过程到来时，以t时间为窗口，收集雷电发生的情况，在此期间，气象因素采集终端2通过网络通信互连设备3将气象监测值传输至数据分析服务器4，数据分析服务器4利用DBScan方法将时间窗口内的雷电聚成相应的簇，并将每个簇匹配的雷电和气象信息数据生成为表1中的记录。

步骤5：如图5所示，在一段较长的时间上，按步骤4的方法系统收集充分的数据记录，然后数据分析服务器4对表1所示的数据进行Apriori关联分析，由于表1中所有属性本质上分为雷电类与气象类，所以可以将气象类属性和雷电类分别归属于关联分析的前置条件和后置结论，得到雷电属性与气象属性的关联关系。

表1聚类后的每个簇匹配的数据信息项