一种雷电预报方法及雷电预报设备与流程

1.本发明涉及气象预报领域，具体涉及一种雷电预报方法及雷电预报设备。


背景技术：

2.雷电是强对流天气下产生的一种大气放电现象，放电时间短，能量巨大。雷电的强大电流产生的热能、雷电周围区域产生的高频电磁场以及强烈的雷电波等，能在瞬间产生巨大的破坏作用，如损毁通信设备、破坏配电装置、引发森林火灾等，甚至会造成人员伤亡。因此，在雷电发生前进行及时准确的预报具有重要意义。但是雷电瞬间发生的特性，往往使雷电预报的时效滞后。此外，影响雷电形成的因素较多，如雷电发生地区的地理地质特征、气候特征、周边环境变化等，这些都为雷电的精准预报带来困难。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明目的在于提供一种较精准的雷电预报方法及雷电预报设备。
4.为实现本发明目的，提供一种雷电预报方法，用于对预报区域进行雷电预报。雷电预报方法包括：计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值；监测所述预报区域第二时间点的大气电场值；确定大气电场变化率阈值；计算所述大气电场值与所述大气电场浮动基准值之间的电场差值；计算所述第一时间点与所述第二时间点之间的时差；基于所述电场差值与所述时差确定当前大气电场变化率；判断所述当前大气电场变化率是否大于所述大气电场变化率阈值；若是，则进入雷电预报程序；结束本轮雷电预报；若否，则返回所述步骤计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值。
5.可选地，所述步骤计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值，进一步包括：以所述第一时间点为中心确定第一时间段；在所述第一时间段内监测多个第一大气电场值；去除所述多个第一大气电场值中的最大值和最小值；对剩余第一大气电场值进行处理，获取所述大气电场浮动基准值。
6.可选地，所述步骤确定大气电场变化率阈值，进一步包括：在经验值范围内选取预设大气电场变化率阈值；基于所述预设大气电场变化率阈值测试预报灵敏度；判断所述预报灵敏度是否符合预设标准；若符合，则确定所述大气电场变化率阈值；若不符合，则对所述预设大气电场变化率阈值进行调整，并返回所述步骤判断所述预报灵敏度是否符合预设标准。
7.可选地，所述雷电预报程序进一步包括：启动计时，统计所述大气电场变化率的一级达标连续时间；统计所述大气电场变化率的一级达标有效点数。
8.可选地，所述雷电预报程序进一步包括：基于所述一级达标连续时间与所述一级达标有效点数判断是否发布一级雷电预报；若判断为是，则进入步骤发布一级雷电预报；若判断为否，则返回所述步骤计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值。
9.可选地，在所述步骤发布一级雷电预报之后，所述雷电预报程序进一步包括：基于所述一级达标连续时间继续统计二级达标连续时间，及基于所述一级达标有效点数继续统
计二级达标有效点数；基于所述二级达标连续时间与所述二级达标有效点数判断是否发布二级雷电预报；若判断为是，则进入步骤发布二级雷电预报；若判断为否，则进入步骤判断所述一级雷电预报的一级预报时间是否达到预设标准时长；若判断为是，进入所述步骤结束本轮雷电预报；若判断为否，则返回所述步骤发布一级雷电预报。
10.可选地，在所述步骤发布二级雷电预报之后，所述雷电预报程序进一步包括：基于所述二级达标连续时间继续统计三级达标连续时间，及基于所述二级达标有效点数继续统计三级达标有效点数；基于所述三级达标连续时间与所述三级达标有效点数判断是否发布三级雷电预报；若判断为是，则进入步骤发布三级雷电预报；若判断为否，则进入步骤判断所述二级雷电预报的预报时间是否达到预设标准时长；若判断为是，进入所述步骤结束本轮雷电预报；若判断为否，则返回所述步骤发布二级雷电预报。
11.可选地，在所述步骤发布三级雷电预报之后，所述雷电预报程序进一步包括：判断所述三级雷电预报的预报时间是否达到预设标准时长；若判断为是，进入所述步骤结束本轮雷电预报；若判断为否，则返回所述步骤发布三级雷电预报；在所述步骤计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值之前，所述雷电预报方法还包括：判断是否启动预报判断程序；若否，则进入所述步骤结束本轮雷电预报；若是，则进入所述步骤计算第一时间点的所述预报区域的大气电场浮动基准值。
12.可选地，所述步骤基于所述一级达标连续时间与所述一级达标有效点数判断是否发布一级雷电预报的具体判断标准为：在所述一级达标连续时间大于0分钟且小于等于1分钟，且所述一级达标有效点数大于等于1个且小于5个的情况下，发布一级雷电预报；所述步骤基于所述二级达标连续时间与所述二级达标有效点数判断是否发布二级雷电预报的具体判断标准为：在所述二级达标连续时间大于0分钟且小于等于3分钟，且所述二级达标有效点数大于等于5个且小于9个的情况下，发布二级雷电预报；所述步骤基于所述三级达标连续时间与所述三级达标有效点数判断是否发布三级雷电预报的具体判断标准为：在所述三级达标连续时间大于0分钟且小于等于5分钟，且所述三级达标有效点数大于等于9个的情况下，发布三级雷电预报；所述步骤在经验值范围内选取预设大气电场变化率阈值中的所述经验值范围为大于等于0.01kv/m
·
s且小于0.08kv/m
·
s。
13.本发明还提供一种雷电预报设备。所述雷电预报设备包括：雷电监测装置，用于监测所述目标区域的电场参数；至少一处理器，用于实现各程序，并控制所述雷电监测装置进行监测操作；至少一存储器，用于存执至少一个程序；所述至少一个程序被所述至少一处理器执行时，所述雷电预报设备实现如前述的任一所述的方法。
14.在本发明中，雷电预报方法通过采用当前大气电场变化率来判断是否需要进行雷电预报，并且进而采用大气电场浮动基准值来计算当前大气电场变化率，可以更准确的反映出大气电场的实时动态变化，实现更精确的雷电预报。此外，本发明进一步对通过经验值范围内选定的预设大气电场变化率阈值进行监测、调整的方式，来校准阈值，进一步提升预报准确度。更进一步地，本发明提供多级相互连续的预报模式，各级预报模式之间采用累计监测数据以及延续预报结果的方式，避免各级预报模式监测数据及预报结果各自独立且相互之间没有承接关系的低效结果，可以进一步提高监测和预报效率。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
16.图1为本发明一实施例提供的一种雷电预报设备的预报场景示意图。
17.图2为本发明一实施例提供的一种雷电预报设备的功能模块示意图。
18.图3为本发明一实施例提供的一种雷电预报方法的流程示意图。
19.图4为图3实施例中雷电预报方法的一步骤的具体流程示意图。
20.图5为图3实施例中雷电预报方法的另一步骤的具体流程示意图。
21.图6为图3实施例中雷电预报方法中雷电预报程序的具体流程示意图。
具体实施方式
22.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
23.图1所示为本发明一实施例提供的一种雷电预报设备900的雷电预报场景。其中，雷电预报设备900用于监测目标区域800的电场参数，以便对目标区域800的雷电发生情况进行预报。结合参看图2，雷电预报设备900包括雷电监测装置902、处理器904、存储器906。其中，雷电监测装置902用于监测目标区域800的电场参数，处理器902用于实现各程序，并控制存储器906及雷电预报装置902的运作。存储器906用于存储至少一个程序，所述至少一个程序被处理器904执行时，雷电预报设备900可实现本发明提供的雷电预报方法。
24.进一步参看图3，本发明一实施例提供的一种雷电预报方法具体包括以下步骤102-120。
25.步骤102，判断是否启动预报判断程序。若是，则进入步骤104；若否，则进入步骤120。
26.步骤104，计算第一时间点的预报区域的大气电场浮动基准值。
27.步骤106，监测预报区域第二时间点的大气电场值。
28.步骤108，确定用于预报判断的大气电场变化率阈值。其中，大气电场变化率阈值指非雷暴天气时允许的电场变化范围。
29.步骤110，计算大气电场值与大气电场浮动基准值之间的电场差值。
30.步骤112，计算第一时间点与第二时间点之间的时差。在本实施例中，第一时间点与第二时间点之间的时差设置为1秒，这样可以更迅速的、更灵敏的进行大气电场变化率监测。在其他实施例中，第一时间点与第二时间点之间的时长可以设置为其他数值，如2秒、3秒等等。
31.步骤114，基于电场差值与时差计算当前大气电场变化率。
32.步骤116，判断当前大气电场变化率是否大于大气电场变化率阈值。若是，则进入步骤118；若否，则返回步骤104。
33.步骤118，进入雷电预报程序。
34.步骤120，结束本轮雷电预报。
35.为提供大气电场浮动基准值的计算方式，该实施例中的步骤104进一步具体包括以下步骤202-208。
36.步骤202，以第一时间点为中心确定第一时间段。
37.步骤204，在第一时间段内监测多个第一大气电场值。在本实施例中，在1秒内监测250个第一大气电场值。在其他实施例中，可以在1秒内监测其他数目的第一大气电场值，也可以在其他时间段，如2秒内监测250个第一大气电场值。该步骤主要用来表征在第一时间段内大气电场变化幅度小于一定范围的浮动均值。
38.步骤206，去除多个第一大气电场值中的最大值和最小值。
39.步骤208，对剩余第一大气电场值进行处理，获取大气电场浮动基准值。在实践中，可以计算剩余第一大气电场值的均值，将均值确定为大气电场浮动基准值。
40.为提供大气电场变化率阈值的获取方法，该实施例中的步骤108进一步包括以下步骤302-310。
41.步骤302，在经验值范围内选取预设大气电场变化率阈值。
42.步骤304，基于预设大气电场变化率阈值测试预报系统的预报灵敏度。在本实施例中，预报灵敏度选择以预报命中率来具体判断；其中，需要统计一段时间雷电预报的命中次数和漏报次数，以命中次数除以命中次数与漏报次数的和来计算出实际的预报命中率。
43.步骤306，判断预报灵敏度是否符合标准。若否，进入步骤308；若是，进入步骤310。在本实施例中，将预期的预报命中率设置为标准，以进行具体的判断。在实际应用中，所述标准可通过长期的预报命中率经验数值确定。
44.步骤308，对预设大气电场变化率阈值进行调整，并返回步骤306。
45.步骤310，则采用通过步骤306判断的大气电场变化率阈值。
46.为提供雷电预报程序的具体操作方式，该实施例中的步骤118进一步包括以下步骤402-426。在本实施例中，将雷电预报级别划分为三个级别。其中，一级表示将有雷电活动发生，可能有雷电；二级表示雷电发生的可能性较大；三级表示即将发生雷电。在其他实施中，根据实际需要，可以设置一级、二级或者多于三级的雷电预报级别。
47.步骤402，启动计时，统计大气电场变化率的一级达标连续时间。
48.步骤404，统计大气电场变化率的一级达标有效点数。
49.步骤406，基于一级达标连续时间与一级达标有效点数判断是否发布一级雷电预报。若是，则进入步骤408；若否，则返回步骤104。在本实施例中，在一级达标连续时间大于0分钟且小于等于1分钟，且所述一级达标有效点数大于等于1个且小于5个的情况下，发布一级雷电预报。
50.步骤408，发布一级雷电预报。
51.步骤410，基于一级达标连续时间继续统计二级达标连续时间，及基于以及达标有效点数继续统计二级达标有效点数。
52.步骤412，基于二级达标连续时间与二级达标有效点数判断是否发布二级雷电预报。若是，则进入步骤414；若否，则进入步骤416。在本实施例中，在二级达标连续时间大于0分钟且小于等于3分钟，且所述二级达标有效点数大于等于5个且小于9个的情况下，发布二级雷电预报。
53.步骤414，发布二级雷电预报，并进入步骤418。
54.步骤416，判断一级预报时间是否达到预设标准时长。若是，则进入步骤120；若否，则返回步骤408。在本实施例中，预设标准时长被设定为15分钟。在其他实施例中，根据实际需要，预设标准时长也可以设定为5分钟、20分钟等其他时长。
55.步骤418，基于二级达标连续时间继续统计三级达标连续时间，及基于二级达标有效点数继续统计三级达标有效点数。
56.步骤420，基于三级达标连续时间与三级达标有效点数判断是否发布三级雷电预报。若是，则进入步骤422；若否，则进入步骤424。在本实施例中，在三级达标连续时间大于0分钟且小于等于5分钟，且所述三级达标有效点数大于等于9个的情况下，发布三级雷电预报。
57.步骤422，发布三级雷电预报，并进入步骤426。
58.步骤424，判断二级预报时间是否达到预设标准时长。若是，则进入步骤120；若否，则返回步骤414。在本实施例中，预设标准时长被设定为15分钟。在其他实施例中，根据实际需要，预设标准时长也可以设定为5分钟、20分钟等其他时长。
59.步骤426，判断三级预报时间是否达到预设标准时长。若是，则进入步骤120；若否，则返回步骤422。在本实施例中，预设标准时长被设定为15分钟。在其他实施例中，根据实际需要，预设标准时长也可以设定为5分钟、20分钟等其他时长。
60.在本实施例中，步骤416、步骤424以及步骤426中的预设标准时长相同，在其他实施例中，步骤416、步骤424以及步骤426中的预设标准时长也可以不同。
61.在本发明中，雷电预报方法通过采用当前大气电场变化率来判断是否需要进行雷电预报，并且进而采用大气电场浮动基准值来计算当前大气电场变化率，可以更准确的反映出大气电场的实时动态变化，实现更精确的雷电预报。此外，本发明进一步对通过经验值范围内选定的预设大气电场变化率阈值进行监测、调整的方式，来校准阈值，进一步提升预报准确度。更进一步地，本发明提供多级相互连续的预报模式，各级预报模式之间采用累计监测数据以及延续预报结果的方式，避免各级预报模式监测数据及预报结果各自独立且相互之间没有承接关系的低效结果，可以进一步提高监测和预报效率。
62.尽管已经给出本发明相关实施例的描述和图示，但本领域技术人员应该理解，这些实施例的描述和图示并不构成对本发明范围的限制，在不超出本发明构思和范围的前提下，可以对本发明进行多种形式和细节上变换。因此，本公开的范围不限于上述实施例，而应该由权利要求以及权利要求的等同物来确定。