一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统的制作方法

本发明涉及一种气象监测与预警系统的技术领域，尤其涉及一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统。

背景技术：

随着气象条件的变化，外界环境中输电线路的外荷载随之变化。大风是输电线路外荷载增加、导致输电线路损坏的主要气象因子，对电力工程建设、线路安全有着非常重要的影响。在我国沿海地区，输电线路的安全运行受到台风及其带来的大风、暴雨、风暴潮引发次生灾害的威胁。由于台风存在显著的不均匀性，而风速受地形影响，其变化特征非常复杂，如何合理可靠地分析确定风速，一直是电网工程气象监测、预警的重大难题。

目前常用的预警方法主要依据气象局预报，及时性和针对性不足，对输电线路受灾范围和程度的认识主要依赖运维人员的经验，不能有效开展灾前实时跟踪和灾后抢修预判。目前常用的风速数据主要来自气象台站观测，分布较散，密度较低，观测高度限于地面，尚不足以充分展示风速空间分布和极大风速特征，不能满足线路运维的实际需求。

中国专利申请（公开号：cn103033855a）公开了一种电网气象灾害监测预警系统，包括数据采集子系统：负责完成原始气象监测数据的采集任务，原始气象监测数据包括自动气象站数据、多普勒雷达数据、气象卫星数据和数值预报数据；数据解析子系统：负责原始气象数据的解析工作，并对卫星云图进行切图，最终将处理后的数据存储至数据存储子系统；数据存储子系统：负责存储各阶段、各类型的数据，包括从气象部门接收的原始数据，经数据解析子系统解析后的关系数据，经数据解析子系统解析后的矢量数据，经数据解析子系统处理过的图片；灾害天气综合展示子系统：负责系统功能展示。该专利申请通过对气象自动站、多普勒雷达、气象卫星、数值预报等资料信息的综合运用，建立了较完善的灾害性天气实测及预警体系，能够快速定位受灾害天气影响的电网设施，能够预估电网事故的发生概率，能够提供抗灾防灾的实用性建议，达到了电网精确预警的目的，实现了全方位、多层次的预警发布服务。该专利申请虽然采用了来自于气象自动站、多普勒雷达、气象卫星、数值预报等的多源数据，但由于数据本身不包括以往的历史数据，只是在接收到灾害天气预报后，及时计算分析电网事故的发生概率，生成电网故障预警信息，其气象灾害预警的准确性和客观性会受到一定影响，难以对台风不均匀性、风速变化、风速空间分布和极大风速特征等做出准确可靠的分析。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服上述现有技术的缺点，提供一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统，该输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统能够科学、客观地评估不同等级的台风在距离预警地不同距离的时产生大风的等级以及台风对电力线路造成的灾害等级，提高风速预警和风灾预警的有效性、准确度和时效，为优化抢修力量调配，强化灾前预警、预防和灾后抢修预判的能力，降低电网故障，减少故障损失等提供技术保障。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统，采用时态gis技术对台风进行跟踪分析研究，实现台风监测预警；包括通用地图功能模块、台风实时监测模块、综合要素同步模块、台风预报预警模块、研究成果展示模块、历史台风管理模块、系统管理维护模块。

进一步的，通用地图功能模块与地理信息技术深度结合，通过地理信息技术直观全面展示业务数据，通用地图功能模块是地理信息技术结合的公用模块。所述的通用地图功能模块包括地图浏览单元、地图缩放单元、地图漫游单元、距离量算单元、面积量算单元、电网地图展示单元、道路地图展示单元、地图导出单元；

地图浏览单元：提供多种底图作为数据叠加分析和展示的背景，包括：行政区划白板图、地形图、卫星地图；用户可根据需求或应用场景，快速切换背景地图；

地图缩放单元：用户可通过本功能调节地图比例尺，动态改变地图视图范围，从而动态调节关注区域；

地图漫游单元：用户可通过此功能移动地图可视范围，动态改变地图视图范围，从而动态调节关注区域；

距离量算单元：用户通过此功能，可以在地图上任意位置进行多段线绘制，绘制完成后，系统自动计算所绘制的多段线的长度，从而进行距离测量，同时支持多种度量单位公里、海里的显示距离；

面积量算单元：通过面积量算单元，用户直接在地图上绘制任意闭合区域，系统自动完成面积量算；

电网地图展示单元：系统按实际情况将输电走廊以不同的线路区分显示，用户可控制不同输电走廊的显示与隐藏；

道路地图展示单元：提供相关地区及邻近地市道路路网信息展示，为台风灾害电力设备设施抢险提供应急路网参考；

地图导出单元：用户可通过本功能将当前地图输出为图片，系统支持多种图片格式png、gif、bmp。

进一步的，台风实时监测模块以台风生成、发展为靶向进行实时全方位监控，便于业务人员实时掌控台风的发展演变。所述的台风实时监测模块包括台风状态监控单元、距离实时监控单元、移向移速监测单元；台风状态监控单元包括台风实时轨迹监控、台风预报轨迹监控和轨迹节点状态监控；距离实时监控单元实时监测并显示台风距离主要城市的距离，可根据台风的位置信息，自动计算台风距沿海主要城市的方位；移向移速监测单元包括1小时相对移向移速监测、3小时相对移向移速监测、6小时相对移向移速监测、12小时相对移向移速监测、24小时相对移向移速监测、移向移速展示。台风状态监控单元实时监控新的台风生成，在地图上显示台风位置，根据台风位置变化绘制台风历史路径图，随着台风的发展系统自动刷新并显示最新路径图。根据多家（中国、美国、日本）台风预报，实现台风预报路径显示，同时对比分析多家预报。实现实时台风报文的同步显示和刷新，动态跟踪台风路径。点击台风路径节点可查询风向风速、风圈半径、气压等信息。

进一步的，台风发展过程中影像着周边区域气候变化，因此同步监测气象观测资料十分必要，综合要素同步模块实现多种气象要素（雨量、气温、风速风向、气压）同步展示、卫星云图同步、雷达回波同步，为台风监测提供丰富的决策支持材料。所述的综合要素同步模块包括站点要素同步单元、雷达回波同步单元、卫星云图同步单元；所述的站点要素同步单元实现台风路径节点相应时次的气象站点观测要素的同步展示，包括雨量同步展示、风场徒步展示、气压同步展示、气温同步展示；雨量同步展示分为不同时段累计降水同步展示，包括前1、3、6、12、24、48、72小时雨量同步；所述的雷达回波同步单元实现台风路径节点上，相应时次的雷达回波展示，实现台风和雷达回波动态播放功能；所述的卫星云图同步单元实现台风路径节点上，相应时次的卫星云图展示，实现台风和卫星云图动态播放功能。

进一步的，台风预报预警模块根据台风轨迹和强度发展演变状况，结合历史数据研究结果，自动判断台风所属级别，监测台风对输电走廊的威胁风险等级，作出台风预警，提供相应防御指南。所述的台风预报预警模块包括风险等级监测单元、台风预警信息单元、防灾减灾指南单元；风险等级监测单元根据台风实时状态结合历史台风判断当前风险等级，实时展示风险等级和影响；台风预警信息单元根据台风等级，提供相应的风险预警预报，以弹窗和列表形式提示用户；防灾减灾指南单元提供不同台风等级的防灾减灾信息，用户可根据预警信息查看相应的防灾减灾指南。

进一步的，历史台风管理模块对地区及沿海海域历史台风数据、自动站观测数据、历史卫星雷达资料进梳理归档，实现对历史台风信息的管理，主要包括历史台风的查询检索，支持从时间、空间范围、定量条件等多维角度对历年的台风资料进行快速查询，可以直接通过年份查询，或者采用高级查询方式。所述的历史台风管理模块包括相关要素查询单元、影响地区查询单元、点缓冲区查询单元、多边形查询单元、定量条件查询单元；所述的相关要素查询单元通过输入台风信息的编号、名称、时间范围，执行查询操作，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；所述的影响地区查询单元通过输入台风影响区域的登陆地点查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；点缓冲区查询单元通过设置确定的地理位置和范围执行查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；多边形查询单元通过在地图上绘制多边形的方式设置任意地理范围，执行查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；定量条件查询单元针对电力行业输电网络建设规范，系统提供定量条件检索功能，包括：风力条件检索，同时系统自动内置风力等级>25m/s的参数，用户可通过输入定量条件，并予以查看展示。风力条件检索，通过设置台风风力等级序列（如：风力＜15m/s，15m/s≤风力＜20m/s，20m/s≤风力＜25，25m/s≤风力＜30，风力>30m/s），系统自动从影响的台风中分析，台风风力等级分级时常统计。

进一步的，所述的研究成果展示模块包括台风分布特征单元、演变规律报告单元、风险等级区划单元；所述的台风分布特征单元包括分布规律研究报告展示、台风出现概率分布地图展示；所述的演变规律报告单元用于展示台风演变规律研究报告；风险等级区划单元包括风险等级研究报告查看、风险等级区划地图展示。

进一步的，所述的系统管理维护模块包括用户管理单元、输电走廊管理单元、研究报告管理单元；所述的用户管理单元针对系统用户进行管理维护操作，包括：用户新增、用户编辑、用户删除的操作；所述的输电走廊管理单元可根据输电走廊信息的变化而增加、移除、编辑，实现对输电走廊信息的维护；所述的研究报告管理单元针对平台研究成果进行管理维护，实现研究报告的增加、删除的功能。

综上所述，本发明的本发明具有以下技术效果：（1）融合多源数据，分析沿海地区台风的时空变化规律，综合利用雷达、卫星、气象站等多源数据，将各数据自动快速转换为标准化数据格式处理，建立台风外场观测、台风机理、台风路径和区域台风数值预报模式；（2）与各采集点的数据快速同步，为快速预测、危险等级划分以及灾害预警打下基础；（3）采用改进的台风涡旋循环同化技术和基于外场观测的台风边界层拖曳过程参数化方案，提升了预报的成功率；（4）基于数值模拟方法建立沿海地区空间分辨率高、时间跨度长的风速资料集，克服了现有资料站点密度低、探测高度低等不足，提高风速预报的精细化水平。

附图说明

图1是本实施例1的一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统的结构连接框图；

图2是通用地图功能模块的结构连接框图；

图3是台风实时监测模块的结构连接框图；

图4是综合要素同步模块的结构连接框图；

图5是台风预报预警模块的结构连接框图；

图6是研究成果展示模块的结构连接框图；

图7是历史台风管理模块的结构连接框图；

图8是系统管理维护模块的结构连接框图。

具体实施方式

实施例1

本实施例1所描述的一种输电线路不均匀风压实时监测与台风预警系统，采用时态gis技术对台风进行跟踪分析研究，实现台风监测预警；如图1所示，包括通用地图功能模块1、台风实时监测模块2、综合要素同步模块3、台风预报预警模块4、研究成果展示模块5、历史台风管理模块6、系统管理维护模块7。

该通用地图功能模块与地理信息技术深度结合，通过地理信息技术直观全面展示业务数据，通用地图功能模块是地理信息技术结合的公用模块。如图2所示，所述的通用地图功能模块包括地图浏览单元8、地图缩放单元9、地图漫游单元10、距离量算单元11、面积量算单元12、电网地图展示单元13、道路地图展示单元14、地图导出单元15；

地图浏览单元：提供多种底图作为数据叠加分析和展示的背景，包括：行政区划白板图、地形图、卫星地图；用户可根据需求或应用场景，快速切换背景地图；

地图缩放单元：用户可通过本功能调节地图比例尺，动态改变地图视图范围，从而动态调节关注区域；

地图漫游单元：用户可通过此功能移动地图可视范围，动态改变地图视图范围，从而动态调节关注区域；

距离量算单元：用户通过此功能，可以在地图上任意位置进行多段线绘制，绘制完成后，系统自动计算所绘制的多段线的长度，从而进行距离测量，同时支持多种度量单位公里、海里的显示距离；

面积量算单元：通过面积量算单元，用户直接在地图上绘制任意闭合区域，系统自动完成面积量算；

电网地图展示单元：系统按实际情况将输电走廊以不同的线路区分显示，用户可控制不同输电走廊的显示与隐藏；

道路地图展示单元：提供相关地区及邻近地市道路路网信息展示，为台风灾害电力设备设施抢险提供应急路网参考；

地图导出单元：用户可通过本功能将当前地图输出为图片，系统支持多种图片格式png、gif、bmp。

该台风实时监测模块以台风生成、发展为靶向进行实时全方位监控，便于业务人员实时掌控台风的发展演变。如图3所示，所述的台风实时监测模块包括台风状态监控单元16、距离实时监控单元17、移向移速监测单元18；台风状态监控单元包括台风实时轨迹监控、台风预报轨迹监控和轨迹节点状态监控；距离实时监控单元实时监测并显示台风距离主要城市的距离，可根据台风的位置信息，自动计算台风距沿海主要城市的方位；移向移速监测单元包括1小时相对移向移速监测、3小时相对移向移速监测、6小时相对移向移速监测、12小时相对移向移速监测、24小时相对移向移速监测、移向移速展示。台风状态监控单元实时监控新的台风生成，在地图上显示台风位置，根据台风位置变化绘制台风历史路径图，随着台风的发展系统自动刷新并显示最新路径图。根据多家（中国、美国、日本）台风预报，实现台风预报路径显示，同时对比分析多家预报。实现实时台风报文的同步显示和刷新，动态跟踪台风路径。点击台风路径节点可查询风向风速、风圈半径、气压等信息。

该台风发展过程中影像着周边区域气候变化，因此同步监测气象观测资料十分必要，综合要素同步模块实现多种气象要素（雨量、气温、风速风向、气压）同步展示、卫星云图同步、雷达回波同步，为台风监测提供丰富的决策支持材料。如图4所示，所述的综合要素同步模块包括站点要素同步单元19、雷达回波同步单元20、卫星云图同步单元21；所述的站点要素同步单元实现台风路径节点相应时次的气象站点观测要素的同步展示，包括雨量同步展示、风场徒步展示、气压同步展示、气温同步展示；雨量同步展示分为不同时段累计降水同步展示，包括前1、3、6、12、24、48、72小时雨量同步；所述的雷达回波同步单元实现台风路径节点上，相应时次的雷达回波展示，实现台风和雷达回波动态播放功能；所述的卫星云图同步单元实现台风路径节点上，相应时次的卫星云图展示，实现台风和卫星云图动态播放功能。

该台风预报预警模块根据台风轨迹和强度发展演变状况，结合历史数据研究结果，自动判断台风所属级别，监测台风对输电走廊的威胁风险等级，作出台风预警，提供相应防御指南。如图5所示，所述的台风预报预警模块包括风险等级监测单元22、台风预警信息单元23、防灾减灾指南单元24；风险等级监测单元根据台风实时状态结合历史台风判断当前风险等级，实时展示风险等级和影响；台风预警信息单元根据台风等级，提供相应的风险预警预报，以弹窗和列表形式提示用户；防灾减灾指南单元提供不同台风等级的防灾减灾信息，用户可根据预警信息查看相应的防灾减灾指南。

该历史台风管理模块对地区及沿海海域历史台风数据、自动站观测数据、历史卫星雷达资料进梳理归档，实现对历史台风信息的管理，主要包括历史台风的查询检索，支持从时间、空间范围、定量条件等多维角度对历年的台风资料进行快速查询，可以直接通过年份查询，或者采用高级查询方式。如图6所示，所述的历史台风管理模块包括相关要素查询单元25、影响地区查询单元26、点缓冲区查询单元27、多边形查询单元28、定量条件查询单元29；所述的相关要素查询单元通过输入台风信息的编号、名称、时间范围，执行查询操作，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；所述的影响地区查询单元通过输入台风影响区域的登陆地点查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；点缓冲区查询单元通过设置确定的地理位置和范围执行查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；多边形查询单元通过在地图上绘制多边形的方式设置任意地理范围，执行查询历史台风记录，系统自动检索出相关的台风，并予以查看展示；定量条件查询单元针对电力行业输电网络建设规范，系统提供定量条件检索功能，包括：风力条件检索，同时系统自动内置风力等级>25m/s的参数，用户可通过输入定量条件，并予以查看展示。风力条件检索，通过设置台风风力等级序列（如：风力＜15m/s，15m/s≤风力＜20m/s，20m/s≤风力＜25，25m/s≤风力＜30，风力>30m/s），系统自动从影响的台风中分析，台风风力等级分级时常统计。

如图7所示，该研究成果展示模块包括台风分布特征单元30、演变规律报告单元31、风险等级区划单元32；所述的台风分布特征单元包括分布规律研究报告展示、台风出现概率分布地图展示；所述的演变规律报告单元用于展示台风演变规律研究报告；风险等级区划单元包括风险等级研究报告查看、风险等级区划地图展示。

如图8所示，该系统管理维护模块包括用户管理单元33、输电走廊管理单元34、研究报告管理单元35；所述的用户管理单元针对系统用户进行管理维护操作，包括：用户新增、用户编辑、用户删除的操作；所述的输电走廊管理单元可根据输电走廊信息的变化而增加、移除、编辑，实现对输电走廊信息的维护；所述的研究报告管理单元针对平台研究成果进行管理维护，实现研究报告的增加、删除的功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术方案作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。