一种基于分布式布局雷电监测装置的雷电预警方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷电监测领域，尤其涉及一种基于分布式布局雷电监测装置的雷电预 警方法及系统。
【背景技术】
[0002] 雷电灾害是威胁人类生命财产安全的自然灾害之一，在云地闪击发生之前准确进 行预警具有十分重要的意义。目前，对雷电的直接监测与预警设备主要有二类： 一是主要包括甚低频（VLF)闪电定位系统和甚高频（VHF)云闪定位系统，其中VLF主要 是闪电过程中的放电事件（回击）进行识别和定位，可确定闪电发生在地面回击点的位置， 以便在事后快速寻找云地闪击造成灾害的地点；VHF对闪电辐射进行识别和定位，可描绘 雷电空中通道特征，由于云间闪要先于云地闪5~15分钟发生，将VLF和VHF进行结合，通过 计算远端雷电发生后的闪电定位和云闪定位进行本地预警的方式是当今国内外重要的雷 电预警设备。但是这种雷电预警设备仅仅是对雷电伴生的电磁波进行监测，易受干扰电波 的影响，致使一定范围内的雷电监测及报警的精度较低。而且这种获取预警信息的方式仅 仅是采用时差法，在一定程度上也影响了预警的精度。 二是通过采用本地大气的电场强度进行监测的设备，从而获取本地的雷电监测和预警 信息。一般地，这种设备采用大气电场仪作为一种测量大气电场的设备，通过电位差法进行 预测，即是测量出空间两点间的电位差，然后除以两点间的距离获得电场强度，其优点是结 构简单、测量范围大，便于理论计算和对仪器的标定，但是其容易受到临近设备的干扰而造 成探测的数据的漂移而致使测量精度低。
[0003] 另外，目前气象系统根据气象多普勒雷达和卫星信息，只能对大范围，大时段雷电 进行预报。而在较小的局部，对于来得快、突发性强、危害大的雷电，还没有较好的预报方 法。上述介绍的第二类根据雷电电场数值分析进行的雷电预报，是解决小局部范围雷电预 警的有效方法。而对于能够在小局部范围（方圆直径5千米)、时间段在1小时内进行雷电 预警还没有有效方法。对短时雷暴在相对准确的地点和时间发生进行准确预报更是一个空 白。而这种局部雷暴对石化企业、油库、加油站、旅游景点、高尔夫球场等诸多场所具有很大 的危害，特别是易燃易爆场所更是十分危险。
[0004] 目前的局部雷暴预警是由大气电场强度探测仪进行单点预报-即独立雷电预警 装置。以装置为中心构成的测量半径，测量雷暴云的电场强度信号，能够给出本地测量半径 内是否发生雷电、雷暴预警，但不能给出雷暴将发生在测量半径内的具体位置以及雷暴云 的走向，预报精度和准确性受到限制，也极易出现误报和漏报。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于如何克服现有的雷电预警系统易受干扰电波的 影响、测量精度低、极易出现误报和漏报等的缺陷。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于分布式布局雷电监测装置的雷电 预警系统，包括后台服务器或云服务器、多个雷电监测装置和通讯模块，多个雷电监测装置 在一区域内呈分布式布局，所述雷电监测装置用于获取雷电监测数据，每个雷电监测装置 通过所述通讯模块将雷电监测数据传输给后台服务器或云服务器，所述后台服务器或云服 务器用于对所述雷电监测数据进行存储和分析处理，并生成雷电预警信息。
[0007] 进一步地，所述分布式布局为阵列式和蜂窝状，所述相邻两个雷电监测装置之间 的距离为〇. 5~20公里。其中，若相邻的两个雷电监测装置之间的距离小于0. 5公里时，所 述雷电监测装置之间所探测到的雷电监测数据非常接近，没有意义，且造成浪费，成本显著 提高；若相邻的两个雷电监测装置之间的距离大于20公里，则雷电监测装置还有没有探测 到的发生雷电的区域，造成雷电监测数据不连续，并且相互之间不能够替补；因此，将相邻 两个雷电监测装置之间的距离选为〇. 5~20公里是最合理的。
[0008] 进一步地，所述后台服务器或云服务器包括存储模块和处理模块，所述存储模块 用于存储雷电监测数据，所述处理模块用于根据雷电监测数据生成当前时间段和下一时间 段雷电发生的地理位置。
[0009] 进一步地，所述后台服务器或云服务器包括校准模块，所述校准模块用于将分析 处理后的雷电发生的地理位置进行校准，所述后台服务器或云服务器根据校准之后的雷电 发生的地理位置，生成出雷电预警信息。
[0010] 进一步地，所述雷电监测装置包括电场探测探头、雷电声光传感器和雷电电磁传 感器，所述电场探测探头，用于监测大气电场大小、方向和电场变化率；所述雷电声光传感 器，用于监测雷电发生时产生的声波和光波；所述雷电电磁传感器，用于监测雷电发生时产 生的电磁波。
[0011] 进一步地，所述系统还包括客户终端，所述客户终端通过通讯模块对雷电预警信 息和雷电监测装置工作状态进行查询，所述通讯模块为有线和/或无线方式进行数据交 互。
[0012] 相应地，本发明还提供了一种基于分布式布局雷电监测装置的雷电预警方法，包 括以下步骤： 51、 通过分布式布局的多个雷电监测装置获取雷电监测数据； 52、 对雷电监测数据进行存储； 53、 根据当前时间段和下一时间段的雷电监测数据得到当前时间段和下一时间段雷电 发生的地理位置； 54、 根据所述雷电发生的地理位置生成雷电预警信息。
[0013] 进一步地，在所述步骤S3和S4之间还包括对分析处理后的雷电发生的地理位置 进行校准，根据校准之后的雷电发生的地理位置推测雷电预警信息。
[0014] 进一步地，步骤S4之后还包括查询所述雷电预警信息，或者将所述雷电预警信息 传输至获得授权的客户终端。
[0015] 进一步地，所述步骤S1和步骤S2中的雷电监测装置与后台服务器或云服务器之 间通过有线和/或无线方式进行数据交互，所述客户终端与后台服务器或云服务器之间通 过有线和/或无线方式进行数据交互。
[0016] 其中，所述雷电监测装置还包括风向风速检测单元、温度检测单元、湿度检测单元 和声音检测单元，分别用于探测雷电发生地的风向风速、温度、湿度和雷电声音。
[0017] 本发明的基于分布式布局雷电监测装置的雷电预警方法及系统，具有如下有益效 果： 1、本发明的雷电预警方法和系统可对局部雷暴云预期走向、雷暴可能发生的时间进行 准确的预报，有效降低误报率及漏报率，通过对监测区域内雷电闪击发生的时间、地点进行 监测，可进一步校对和修正预警系统后台服务器或云服务器，进而不断完善和提高雷电预 警预报的准确性。
[0018] 2、本发明的雷电监测装置按照分布式布局，每个雷电监测装置都能够独立获取雷 电检测数据，且相互之间信号并不干扰，当一个雷电监测装置没有将雷电监测数据传输给 后台服务器或云服务器时，则该雷电监测装置临近的其他雷电监测装置可以进行替补，有 效降低漏报和误报率。
[0019] 3、本发明的后台服务器或云服务器中的校准模块，可以对监测区域的地理位置进 行校准，从而使得推测的雷电预警信息更加准确，且更加方便实用。
[0020] 4、本发明的雷电预警方法和系统可提供给不同的客户终端如PC电脑、智能手机 或其它智能终端实时有效的雷电预警信息，做到提前预防并采取及时有效防护措施，可有 效地降低雷电自然灾害以及因雷电产生的次生灾害。
[0021] 5、可与其它数据服务中心进行数据互联共享，可结合各省市气象部门或其它相关 部门单位的大范围大区域内的雷电观测数据，进一步优化本系统的软件计算算法。
[0022] 6、本发明的雷电预警方法和系统能够在小局部范围、时间段在1小时内进行有效 的雷电预警，效果非常明显。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其它附图。
[0024] 图1为本发明实施例中的基于分布式布局雷电监测装置的雷电预警系统的系统 框图； 图2为本发明分布式布局的雷电监测装置的示意图； 图3为本发明的基于分布式布局雷电监测装置的雷电预警方法的流程图； 图4为本发明实施例中的雷电监测装置呈阵列式布局时，矩阵大气电场值的的示意 图； 图5为本发明实施例中雷云分布位置图； 图6为本发明实施例中雷云分布位置图；