利用高精度毫米波雷达测量降雨量的系统的制作方法

1.本发明属于计算机领域，尤其涉及利用高精度毫米波雷达测量降雨量的系统。


背景技术：

2.降雨量是指从天空降落到地面上的雨水，未经蒸发、渗透、流失而在水面上积聚的水层深度，一般以毫米为单位，它可以直观地表示降雨的多少。降雨量是区域水资源量计算的重要依据，因此寻找一种准确简便的方法来预测降雨量是十分必要的。
3.降雨测量装置常用的有传统式雨量器、翻斗式雨量计，然后传统式雨量器通过读取刻度测量一段时间的降雨总量。这种方式是手动测量，容量有限，遇到超过容量的降雨难以准确测量。翻斗式雨量计是自动测量降雨量，相比于传统式雨量器，更加准确，但是受湍流影响误差大，当面临降雨量过大的降雨天气如暴雨、大暴雨时，翻斗很快溢出，倾泻时容易导致溢出的雨量未能倒入另一个翻斗，而不能及时反映真实的降雨情况，造成不必要的损失。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供了一种利用高精度毫米波雷达测量降雨量的系统，该系统具有测量精度高、误差小的特点。
5.为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案如下：
6.利用高精度毫米波雷达测量降雨量的系统，其特征在于，包括：
7.雷达检测模块，利用雷达发射出电磁波数量和经过雨水后反射回来的电磁波数量计算出电磁波在的雨中的雷达反射率z；
8.计算模块，与所述雷达检测模块电连接，用于根据得到的雷达反射率z，计算得到待测区域单位时间内的实时降雨强度r；
9.降雨量获取模块，与所述计算模块电连接，用于根据单位时间内的实时降雨强度得到在预设时间段内的实时降雨量。
10.优选的，用于根据得到的雷达反射率z，计算得到待测区域单位时间内的实时降雨强度r的具体步骤为：
11.z＝arb；其中，a和b为经验系数。
12.优选的，该系统还包括：
13.数据分析模块，与所述与降雨量获取模块电连接，用于存储实时降雨量，并将实时降雨量与预设降雨量进行分析对比；
14.控制器，与数据分析模块电连接，用于当实时降雨量高于预设降雨量时，发出电信号；
15.预警模块，与所述控制器电连接，用于接收所述电信号并进行报警。
16.优选的，所述控制器用于预设预警降雨量与实时降雨量比值矩阵a，设定a(a1,a2,a3)，其中，a1为第一预警降雨量与实时降雨量比值，a2为第二预警降雨量与实时降雨量比
值，a3为第三预警降雨量与实时降雨量比值，且a1《a2《a3；
17.所述控制器还用于设定紧急预案等级矩阵b，设定b(b1,b2,b3)，其中，b1为一级紧急预案，b2为2级紧急预案，b3为三级紧急预案；
18.获取所述待测区域内的实时降雨量和实时位置数据，生成预警降雨量与实时降雨量的比值a，并根据预警降雨量与实时降雨量比值矩阵a和紧急预案等级矩阵b之间的关系，生成实时紧急预案b，其具体为：
19.当a《a1时，设定一级紧急预案b1为实时紧急预案b；
20.当a1《a《a2时，设定二级紧急预案b2为实时紧急预案b；
21.当a2《a《a3时，设定三级紧急预案b3为实时紧急预案b。
22.优选的，所述控制器还用于设定所述工作参数，包括：预设第一工作参数矩阵c1(c1,d1,e1)，预设第二工作参数矩阵c2(c2,d2,e2)，预设第三工作参数矩阵c3(c3,d3,e3)，其中c1-c3依次为第一至第三语音预警播报音量，且c1《c2《c3；d1-d3依次是预设第一至第三预设指示灯颜色，e1-e3依次是预设第一至第三预设预警文字大小；获取所述第一处理模块生成的实时紧急预案b，并根据所述实时紧急预案b，设定指示单元实时工作参数，其具体为：当设定一级紧急预案b1为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第一工作参数矩阵c1；当设定二级紧急预案b2为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第二工作参数矩阵c2；当设定三级紧急预案b3为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第三工作参数矩阵c3。
23.优选的，该系统还包括：
24.雨点尺寸获取模块，用于根据待测区域实时的降雨情况，获取震动模块上的实时振动数据，根据实时振动数据进而实时获得雨点的实时体积v。
25.优选的，所述根据实时振动数据进而实时获得雨点的体积v包括：根据所述雨点的实时振动数据获得雨点的实时动量，根据所述雨点的实时动量结合雨点的体积和雨点的动量的关系函数获得雨滴的实时体积v。
26.优选的，所述雨点的体积和雨点的动量的关系函数为：
27.v＝(k2(p))2π/4ρ，其中，v为雨点的体积，p为雨点的动量，π＝3.14，ρ为密度。
28.优选的，所述根据实时振动数据进而实时获得雨点的体积v还包括：根据所述雨点的实时体积获得雨点的雨速c；根据所述雨点的实时质量结合雨滴的质量和雨滴的速度的关系函数获得雨滴的实时速度c＝k0(m)，其中，(m)，其中，
29.优选的，该系统还包括：降雨密度获取模块，与所述雷达检测模块和控制器电连接，用于根据单位体积内的雷达反射率z获取单位体积内的雨滴数量，从而得到待测区域的降雨密度；所述控制器用于预设预警降雨密度与实时降雨密度比值矩阵e，设定e(e1,e2,e3)，其中，e1为第一预警降雨密度与实时降雨密度比值，e2为第二预警降雨密度与实时降雨密度比值，e3为第三预警降雨密度与实时降雨密度比值，且e1《e2《e3；所述控制器还用于设定紧急防洪等级矩阵f，设定f(f1,f2,f3)，其中，f1为一级防洪等级，f2为二级防洪等级，f3为三级防洪等级；获取所述待测区域内的实时降雨密度和实时位置数据，生成预警降雨密度与实时降雨密度的比值e，并根据预警降雨密度与实时降雨密度比值矩阵e和紧急防洪等级矩阵f之间的关系，生成实时防洪f，其具体为：
30.当e《e1时，判断此时待测区域为小雨天气，设定一级紧急预案f1为实时紧急预案
f；
31.当e1《e《e2时，判断此时待测区域为大雨天气，设定二级紧急预案f2为实时紧急预案f；
32.当e2《e《e3时，判断此时待测区域为爆雨天气，设定三级紧急预案f3为实时紧急预案f。
33.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
34.(1)本发明通过设置高精度的雷达，利用雷达发射出发射出电磁波数量和经过雨水后反射回来的电磁波数量计算出电磁波在的雨中的雷达反射率，在根据雷达反射率，计算出单位时间的降雨强度，然后根据单位时间的降雨强度得出预设时间内的实时降雨量，从而可以更精准的测量出待测区域的实时降雨量，从而降低降雨过程中潜在安全隐患，最大限度减少测量不准确而造成的巨大损失；
35.(2)通过设置预警模块，当实时降雨量大于预设降雨量的阙值时，会发出报警信号，提醒工作人员采集应急预案，避免处理不及时而造成的损失。
附图说明
36.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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
37.图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
38.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
40.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明做进一步详细的描述。
43.实施例1:
44.利用高精度毫米波雷达测量降雨量的系统，包括：
45.雷达检测模块，利用雷达发射出电磁波数量和经过雨水后反射回来的电磁波数量计算出电磁波在的雨中的雷达反射率z；
46.计算模块，与所述雷达检测模块电连接，用于根据得到的雷达反射率z，计算得到待测区域单位时间内的实时降雨强度r；
47.降雨量获取模块，与所述计算模块电连接，用于根据单位时间内的实时降雨强度得到在预设时间段内的实时降雨量。
48.优选的，用于根据得到的雷达反射率z，计算得到待测区域单位时间内的实时降雨强度r的具体步骤为：
49.z＝arb；其中，a和b为经验系数。
50.该实施例中，工作时，首先，雷达检测模块向空中发射n个电磁波，然后计算得到单位时间内反射回来的电磁波为m，然后根据反射出去的电磁波和接受到的反射波计算出电磁波在的雨中的雷达反射率z；根据公式z＝arb计算出实时降雨强度r，然后根据单位时间内的实时降雨强度r的得出预设时间内的实时降雨量。
51.该实施例中的有益效果在于：利用雷达发射和回收的电磁波计算待测区域的实时降雨量，可以及时的对降雨量进行反馈，从而降低降雨过程中潜在安全隐患，最大限度减少测量不准确而造成的巨大损失，进而解决现有技术由于降雨量测量不及时的问题。
52.实施例2：
53.在实施例1的基础上，该系统还包括：
54.数据分析模块，与所述与降雨量获取模块电连接，用于存储实时降雨量，并将实时降雨量与预设降雨量进行分析对比；
55.控制器，与数据分析模块电连接，用于当实时降雨量高于预设降雨量时，发出电信号；
56.预警模块，与所述控制器电连接，用于接收所述电信号并进行报警。
57.进一步的，所述控制器用于预设预警降雨量与实时降雨量比值矩阵a，设定a(a1,a2,a3)，其中，a1为第一预警降雨量与实时降雨量比值，a2为第二预警降雨量与实时降雨量比值，a3为第三预警降雨量与实时降雨量比值，且a1《a2《a3；
58.所述控制器还用于设定紧急预案等级矩阵b，设定b(b1,b2,b3)，其中，b1为一级紧急预案，b2为2级紧急预案，b3为三级紧急预案；
59.获取所述待测区域内的实时降雨量和实时位置数据，生成预警降雨量与实时降雨量的比值a，并根据预警降雨量与实时降雨量比值矩阵a和紧急预案等级矩阵b之间的关系，生成实时紧急预案b，其具体为：
60.当a《a1时，设定一级紧急预案b1为实时紧急预案b；
61.当a1《a《a2时，设定二级紧急预案b2为实时紧急预案b；
62.当a2《a《a3时，设定三级紧急预案b3为实时紧急预案b。
63.进一步的，所述控制器还用于设定所述工作参数，包括：预设第一工作参数矩阵c1(c1,d1,e1)，预设第二工作参数矩阵c2(c2,d2,e2)，预设第三工作参数矩阵c3(c3,d3,e3)，其中c1-c3依次为第一至第三语音预警播报音量，且c1《c2《c3；d1-d3依次是预设第一至第
三预设指示灯颜色，e1-e3依次是预设第一至第三预设预警文字大小；获取所述第一处理模块生成的实时紧急预案b，并根据所述实时紧急预案b，设定指示单元实时工作参数，其具体为：当设定一级紧急预案b1为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第一工作参数矩阵c1；当设定二级紧急预案b2为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第二工作参数矩阵c2；当设定三级紧急预案b3为实时紧急预案b时，设定指示单元实时工作参数为预设第三工作参数矩阵c3。
64.该实施例中，在工作时，首先，数据分析模块根据实时降雨量与数据库中历史数据的预设降雨量进行对比，当实时降雨量小于或者等于预设降雨量时，控制器不发出报警信号，说明书此时的降雨量是在正常的范围内；当实时降雨量大于预设降雨量时，控制器发出信号，预警模块接收信号后发出预警信息，并将所述第二预警信息发送至所述远程监控终端，工作人员根据远程监控终端上的指示采取响应的应急措施。
65.该实施例的有益效果在于：通过设置预警模块，当实时降雨量大于预设降雨量的阙值时，会发出报警信号，提醒工作人员采集应急预案，避免处理不及时而造成的损失；另外，通过设置紧急预案模块，根据不同的预警信息，采取不同的预案措施，从而保证可以全方位的对降雨量进行控制；而且当降雨量超过阙值时，响应强制措施，从而将损失降低到最小。
66.实施例3：
67.在实施例2的基础上，该系统还包括：
68.雨点尺寸获取模块，用于根据待测区域实时的降雨情况，获取震动模块上的实时振动数据，根据实时振动数据进而实时获得雨点的实时体积v。
69.所述根据实时振动数据进而实时获得雨点的体积v包括：根据所述雨点的实时振动数据获得雨点的实时动量，根据所述雨点的实时动量结合雨点的体积和雨点的动量的关系函数获得雨滴的实时体积v。
70.所述雨点的体积和雨点的动量的关系函数为：
71.v＝(k2(p))2π/4ρ，其中，v为雨点的体积，p为雨点的动量，π＝3.14，ρ为密度。
72.所述根据实时振动数据进而实时获得雨点的体积v还包括：根据所述雨点的实时体积获得雨点的雨速c；根据所述雨点的实时质量结合雨滴的质量和雨滴的速度的关系函数获得雨滴的实时速度c＝k0(m)，其中，
73.该实施例中，通过获取雨点的实时体积和实时质量，得到在预设时间段内的待测区域的降雨量，提高了获取的降雨量的时间空间精度。
74.实施例4：
75.在实施例1的基础上，该系统还包括：降雨密度获取模块，与所述雷达检测模块和控制器电连接，用于根据单位体积内的雷达反射率z获取单位体积内的雨滴数量，从而得到待测区域的降雨密度；所述控制器用于预设预警降雨密度与实时降雨密度比值矩阵e，设定e(e1,e2,e3)，其中，e1为第一预警降雨密度与实时降雨密度比值，e2为第二预警降雨密度与实时降雨密度比值，e3为第三预警降雨密度与实时降雨密度比值，且e1《e2《e3；所述控制器还用于设定紧急防洪等级矩阵f，设定f(f1,f2,f3)，其中，f1为一级防洪等级，f2为二级防洪等级，f3为三级防洪等级；获取所述待测区域内的实时降雨密度和实时位置数据，生成预警降雨密度与实时降雨密度的比值e，并根据预警降雨密度与实时降雨密度比值矩阵e和
紧急防洪等级矩阵f之间的关系，生成实时防洪f，其具体为：
76.当e《e1时，判断此时待测区域为小雨天气，设定一级紧急预案f1为实时紧急预案f；
77.当e1《e《e2时，判断此时待测区域为大雨天气，设定二级紧急预案f2为实时紧急预案f；
78.当e2《e《e3时，判断此时待测区域为爆雨天气，设定三级紧急预案f3为实时紧急预案f。
79.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
80.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。