应用于雷电脉冲数据的质控方法、装置、设备及介质与流程

1.本公开涉及气象预警技术领域，具体涉及一种应用于雷电脉冲数据的质控方法、装置、设备及介质。


背景技术：

2.闪电定位仪探测到的数据称为雷电脉冲数据，国家雷电数据处理中心通过处理各气象监测站发来的雷电脉冲数据，计算雷电发生位置、强度等。因此雷电脉冲数据是雷电监测定位的基础，其质量直接影响雷电监测定位的准确性。
3.现有技术中各个气象监测站点使用探测和采集的雷电脉冲数据进行雷电监测定位，由于未利用有效的方法对所采集的雷电脉冲数据进行质量控制，直接使用会对于该区域内的雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测产生不利影响。


技术实现要素：

4.为了解决相关技术中的问题，本公开实施例提供一种应用于雷电脉冲数据的质控方法、装置、设备及介质。
5.第一方面，本公开实施例中提供了一种应用于雷电脉冲数据的质控方法。
6.具体的，所述应用于雷电脉冲数据的质控方法，包括：
7.接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；
8.分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；
9.存储质控后的所述雷电脉冲数据。
10.可选的，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，包括：
11.统计单位时间内的所述数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常；
12.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
13.可选的，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：
14.从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
15.获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取自然对数；
16.利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断；
17.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
18.可选的，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：
19.从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
20.基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型；
21.获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差；
22.基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差；
23.利用所述标准化残差的数值进行异常判断；
24.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
25.可选的，所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：最陡点磁场数据、波形峰点时间、波形后过零点时间；
26.对所述本站设备连续接收的若干条所述特征参数的数值进行异常判断；
27.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
28.可选的，还包括：
29.统计预设时长内所述本站设备采集的所述雷电脉冲数据的计数编号；
30.利用四分位数法判断所述计数编号是否异常；
31.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
32.可选的，还包括：
33.统计预设时长内所述雷电监测网络中各站点设备的组网使用率；
34.根据所述组网使用率是否满足预设阈值范围，判断所述雷电脉冲数据是否异常；
35.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
36.第二方面，本公开实施例中提供了一种应用于雷电脉冲数据的质控装置。
37.具体的，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置，包括：
38.接收模块，被配置为接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；
39.质控模块，被配置为分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；
40.存储模块，被配置为存储质控后的所述雷电脉冲数据。
41.可选的，所述质控模块，包括：
42.数据处理单元，被配置为统计单位时间内的所述数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常；
43.第一输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
44.可选的，所述质控模块，还包括：
45.第一采集单元，被配置为从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
46.获取单元，被配置为获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取自然对数；
47.第一判断单元，被配置为利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断；
48.第二输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
49.可选的，所述质控模块，还包括：
50.第二采集单元，被配置为从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
51.预测单元，被配置为基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型；
52.残差计算单元，被配置为获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差；
53.标准化残差计算单元，被配置为基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差；
54.第二判断单元，被配置为利用所述标准化残差的数值进行异常判断；
55.第三输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
56.可选的，所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：最陡点磁场数据、波形峰点时间、波形后过零点时间；
57.所述应用于雷电脉冲数据的质控装置还包括特征参数判断模块，被配置为：
58.对所述本站设备连续接收的若干条所述特征参数的数值进行异常判断；
59.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
60.可选的，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置还包括计数编号判断模块，被配置为：
61.统计预设时长内所述本站设备采集的所述雷电脉冲数据的计数编号；
62.利用四分位数法判断所述计数编号是否异常；
63.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
64.可选的，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置还包括组网使用率判断模块，被配置为：
65.统计预设时长内所述雷电监测网络中各站点设备的组网使用率；
66.根据所述组网使用率是否满足预设阈值范围，判断所述雷电脉冲数据是否异常；
67.根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
68.第三方面，本公开实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，所述存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如第一方面任一项所述的方法。
69.第四方面，本公开实施例中提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法。
70.根据本公开实施例提供的应用于雷电脉冲数据的质控方法，包括：接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；存储质控后的所述雷电脉冲数据。上述技术方案通过多种判断方法对本站获取的雷电脉冲数据进行质控，使用经质控的雷电脉冲数据计算雷电发生位置、强度等，提高了雷电监测定位准确性，使其能更好的服务于雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测等。
71.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
72.结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。在附图中：
73.图1示出根据本公开的实施例的应用于雷电脉冲数据的质控方法的流程图。
74.图2示出根据本公开的实施例的应用于雷电脉冲数据的质控装置的结构框图。
75.图3示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
76.图4示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
具体实施方式
77.下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。
78.在本公开中，应理解，诸如“包括”或“具有”等的术语旨在指示本说明书中所公开的特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合的存在，并且不欲排除一个或多个其他特征、数字、步骤、行为、部件、部分或其组合存在或被添加的可能性。
79.另外还需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
80.在本公开中，如涉及对用户信息或用户数据的获取操作或向他人展示用户信息或用户数据的操作，则所述操作均为经用户授权、确认，或由用户主动选择的操作。
81.闪电定位仪探测到的数据称为雷电脉冲数据，国家雷电数据处理中心通过处理各气象监测站发来的雷电脉冲数据，计算雷电发生位置、强度等。因此雷电脉冲数据是雷电监测定位的基础，其质量直接影响雷电监测定位的准确性。
82.现有技术中各个气象监测站点使用探测和采集的雷电脉冲数据进行雷电监测定位，由于未利用有效的方法对所采集的雷电脉冲数据进行质量控制，直接使用会对于该区
域内的雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测产生不利影响。
83.图1示出根据本公开的实施例的应用于雷电脉冲数据的质控方法的流程图。
84.如图1所示，所述应用于雷电脉冲数据的质控方法包括以下步骤s101-s103：
85.步骤s101：接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；
86.步骤s102：分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；
87.步骤s103：存储质控后的所述雷电脉冲数据。
88.本公开实施例提供的应用于雷电脉冲数据的质控方法通过多种判断方法对本站获取的雷电脉冲数据进行质控，使用经质控的雷电脉冲数据计算雷电发生位置、强度等，提高了雷电监测定位准确性，使其能更好的服务于雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测等。
89.根据本公开的实施例，本公开的步骤s101即接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据的步骤中，所述雷电监测网络是由至少4个相邻站点的闪电定位仪(例如可以是ddw1型闪电定位仪)组成的雷电监测网，用于在一年365天，每天24小时监测雷电活动。所述雷电脉冲数据是指由各站的闪电定位仪探测到的数据。国家雷电数据处理中心通过处理各站发送的雷电脉冲数据计算雷电发生位置、强度等。因此雷电脉冲数据是雷电监测定位的基础，其质量直接影响雷电监测定位的准确性。所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：最陡点磁场数据、波形峰点时间、波形后过零点时间等。
90.根据本公开的实施例，本公开的步骤s102即分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上的步骤中，所述质控码可以是“1”表示“可疑”，“0”表示“正确”，“9”表示“未做质量控制”等。具体的，若所述雷电脉冲数据错误，则输出质控码2；若所述雷电脉冲数据可疑，则输出质控码1；若所述雷电脉冲数据正确，则输出质控码0。进一步的，所述质控码也可以是其他任意形式，本公开对此不作限制，例如质控码至少包括以下任意一种形式：数字，字母或符号。
91.根据本公开的实施例，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，包括：统计单位时间内的所述数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
92.其中，本公开的偏态系数是以平均值与中位数之差对标准差之比率来衡量数据偏斜的程度。偏态系数的数值为正数时，表示数据为正偏态或右偏态，说明数据样本中小数据多，大多数在平均值以下的水平；偏态系数的数值为负数时，表示数据为负偏态，或左偏态，说明数据样本中大数据多，大多数在平均值以上的水平。偏态系数的绝对数值越小，表示数据偏倚的程度越小；偏态系数的绝对数值越大，表示数据偏倚的程度越大。
93.根据本公开的实施例，本公开的四分位数指在统计学中把所有数值由小到大排列并分成四部份，处于三个分割点位置的数值，其中每部分包含25％的数据，中间的四分位数
就是中位数，因此通常所说的四分位数是指处在25％位置上的数值(称为下四分位数)和处在75％位置上的数值(称为上四分位数)。本公开采用四分位数法比较站点统计的雷电脉冲数据的整体情况，判断是否有异常值。
94.根据本公开的实施例，本公开的统计单位时间内所述雷电脉冲数据的数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常的步骤中，所述雷电脉冲数据的数据量是指预设时段内统计的数据量，预设条件则是该预设时段内统计的数据量需满足的阈值范围。例如可以是1小时内统计的数据量大于100条等。若所统计的单位时间内雷电脉冲数据的数据量不满足该预设条件，则对该数据附加表示“未做质量控制”含义的质控码。
95.进一步的，在所统计的单位时间内雷电脉冲数据的数据量满足该预设条件之后，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，所计算得到的偏态系数需满足的阈值范围包括：所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数大于1；或所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数小于-1。
96.进一步的，在所计算得到的偏态系数满足该阈值范围之后，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常，具体的，包括根据所述本站设备与相邻站点设备的数据量计算四分位数的最大估计值和最小估计值；所述本站设备的数据量大于所述最大估计值时，确认所述本站设备的数据量是异常；或所述本站设备的数据量小于所述最小估计值时，确认所述本站设备的数据量是异常；或所述本站设备的数据量小于所述最大估计值，并大于所述最小估计值时，确认所述本站设备的数据量是正常。
97.其中，四分位数的最大估计值和最小估计值的计算公式如下：
98.最大估计值＝q3+k(q3-q1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
99.最小估计值＝q1-k(q3-q1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)
100.公式中，q1是下四分位数；
101.q2是中位数；
102.q3是上四分位数；
103.k＝1.5(中度异常)或k＝3(极度异常)。
104.具体的，当k＝1.5时计算得到的最大估计值和最小估计值，可用于评估数据为中度异常；当k＝3时计算得到的最大估计值和最小估计值，可用于评估数据为极度异常。例如，将本站设备的数据量的上四分位数，下四分位数和中位数代入公式(1)和(2)中，取k＝1.5，得到最大估计值和最小估计值，那么当本站设备的数据量大于该最大估计值时，确认本站设备的数据量是中度异常；或本站设备的数据量小于该最小估计值时，确认本站设备的数据量是中度异常；或本站设备的数据量小于该最大估计值，并大于该最小估计值时，确认本站设备的数据量是正常。
105.例如，本公开的实施例的具体步骤包括：
106.第一步，接收由本站设备和相邻4个站点设备组成的雷电监测网络采集的雷电脉冲数据，统计每一小时内雷电脉冲数据的数据量，若统计的本站数据量小于100条，则对本站ddw1雷电脉冲数据附加质控码“9”表示“未做质量控制”；若统计的本站数据量大于等于100条，则继续第二步。
107.第二步，计算本站与相邻4个站点的雷电脉冲数据量的偏态系数，当偏态系数小于1或大于-1时，则对本站ddw1雷电脉冲数据附加质控码“0”表示“正确”；当偏态系数大于1或小于-1时，则继续第三步。
108.第三步，计算本站数据量四分位数中的最大估计值和最小估计值，若本站数据量大于四分位数中的最大估计值或小于四分位数中的最小估计值时，则对本站ddw1雷电脉冲数据附加质控码“1”表示“可疑”；否则，则附加质控码“0”表示“正确”。
109.第四步，存储质控后的所述雷电脉冲数据。
110.附加进一步的，根据本公开的实施例，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取自然对数；利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
111.根据本公开的实施例，本公开的从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据的步骤中，采集雷电脉冲数据的设备可以是ddw1型闪电定位仪，所述其他站点为本站的相邻站点，数量至少为4个，即在本站所采集的历史雷电脉冲数据中选择同时也被其他相邻的至少4个站点所采集的数据，并且所述历史雷电脉冲数据选择本站设备自运行时第1年的数据，如此可确保雷电脉冲数据中峰值电场数据的精确度，将其取自然对数计算得到平均值和标准差作为基准，用以衡量本站设备实时雷电脉冲数据的质量时也更加有效。
112.根据本公开的实施例，本公开的获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取自然对数的步骤中，本站设备采集的实时雷电脉冲数据并不要求其必须被其他站点同时采集。对于本站设备雷电脉冲数据的质控，可以是实时采集到一条雷电脉冲数据则同步对其取自然对数，做一次质量控制。
113.根据本公开的实施例，本公开的利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断的步骤中，具体步骤包括：若所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数与所述平均值的差值的绝对值大于所述标准差的3倍时，则确定所述实时雷电脉冲数据错误；若所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数与所述平均值的差值的绝对值小于等于所述标准差的3倍，且大于所述标准差的2倍时，则确定所述实时雷电脉冲数据可疑；若所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数与所述平均值的差值的绝对值小于等于所述标准差的2倍时，则确定所述实时雷电脉冲数据正确。
114.根据本公开的实施例，本公开的根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上的步骤中，所述质控码至少包括以下任意一种形式：数字，字母，符号。例如，若所述实时雷电脉冲数据错误，则输出质控码2；若所述实时雷电脉冲数据可疑，则输出质控码1；若所述实时雷电脉冲数据正确，则输出质控码0。其中，若本站设备运行未满足预定时间，则直接输出质控码9，表示未做质量控制。例如本站设备运行时间不满1
年，则直接输出质控码9，表示数据未做质量控制。
115.本公开的实施例的具体步骤包括：使用本站设备自运行时起第1年内采集的并且参与四站及以上网内定位的雷电脉冲数据，将该雷电脉冲数据中的峰值电场记为e，统计ln(|e|)的平均值a和标准差s。对本站设备实时观测到的雷电脉冲数据进行质控，当实时雷电脉冲数据的ln(|e|)与上述统计得到的a的差值的绝对值大于2倍s且小于等于3倍s时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“1”，表示数据可疑；当实时雷电脉冲数据的ln(|e|)与a的差值的绝对值大于3倍s时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“2”，表示数据错误；当实时雷电脉冲数据的ln(|e|)与a的差值的绝对值小于等于2倍s时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“0”，表示数据正确；若当前设备运行时间未满1年，则对该雷电脉冲数据附加质控码“9”，表示数据未做质量控制。
116.进一步的，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型；获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差；基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差；利用所述标准化残差的数值进行异常判断；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
117.根据本公开的实施例，本公开的从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据的步骤中，所述历史雷电脉冲数据选择本站设备自运行时第1年的数据。即在本站所采集的历史雷电脉冲数据中选择同时也被其他相邻的至少4个站点所采集的数据，并且所述历史雷电脉冲数据选择本站设备自运行时第1年的数据，如此可确保雷电脉冲数据的精确度，使用其训练的预测模型也更加有效。
118.根据本公开的实施例，本公开的基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型的步骤中，雷电脉冲数据包括峰值电场数据，南北峰值磁场数据，东西峰值磁场数据等。本公开的峰值电场数据为正峰值电场数据或负峰值电场数据；本公开的峰值磁场数据由本站设备采集的南北峰值磁场数据和东西峰值磁场数据计算得到，具体见公式(3)：
[0119][0120]
其中，yi表示i时刻峰值磁场数据；
[0121]bns
表示i时刻南北峰值磁场数据；
[0122]bew
表示i时刻东西峰值磁场数据。
[0123]
进一步的，所述峰值磁场数据的预测模型可以是一元线性回归方程，如公式(4)：
[0124][0125]
其中，表示i时刻预测峰值磁场数据；
[0126]
xi表示i时刻峰值电场数据；
[0127]
a和b是常数。
[0128]
具体的，在训练模型时，先将本站设备自运行时第1年采集的i时刻的南北峰值磁场数据和东西峰值磁场数据代入公式(3)中，计算得到i时刻的峰值磁场数据；再将i时刻的峰值磁场数据作为i时刻预测峰值磁场数据，与本站设备采集的i时刻的峰值电场数据一同代入公式(4)中，训练得到一元线性回归方程的常数a和b，最终确定预测模型。
[0129]
其中，所述峰值电场数据可以是正峰值电场数据或负峰值电场数据，那么所述基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型，包括：基于所述正峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的第一预测模型；基于所述负峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的第二预测模型。进一步的，所述将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，包括：若实时峰值电场数据为所述正峰值电场数据，则输入所述第一预测模型得到预测峰值磁场数据；若实时峰值电场数据为所述负峰值电场数据，则输入所述第二预测模型得到所述预测峰值磁场数据。
[0130]
根据本公开的实施例，本公开的获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差的步骤中，残差的计算方法如公式(5)所示：
[0131][0132]
其中，ei表示残差；
[0133]
yi表示i时刻的实时峰值磁场数据；
[0134]
表示i时刻的预测峰值磁场数据。
[0135]
具体的，残差的计算过程为：先将本站设备自运行时第1年采集的i时刻的南北峰值磁场数据和东西峰值磁场数据代入公式(3)中，计算得到i时刻的峰值磁场数据yi；将i时刻峰值电场数据xi代入经公式(4)训练的预测模型中，计算得到i时刻的预测峰值磁场数据将两者代入公式(5)中即可得到残差ei。
[0136]
根据本公开的实施例，本公开的基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差的步骤中，标准化残差的计算方法见公式(6)：
[0137]
zei＝ei/se
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0138]
其中，zei表示标准化残差；
[0139]
ei表示残差；
[0140]
se表示残差的标准差。
[0141]
其中，残差的标准差se的计算方法可采用现有技术中常用的标准差统计公式，此处不作赘述。
[0142]
根据本公开的实施例，本公开的利用所述标准化残差的数值进行异常判断的步骤中，判断方法具体是：所述标准化残差的数值的绝对值小于等于2时，确认本站设备采集的实时雷电脉冲数据正常；所述标准化残差的数值的绝对值大于2且小于等于3时，确认本站设备采集的实时雷电脉冲数据可疑；所述标准化残差的数值的绝对值大于3时，确认本站设备采集的实时雷电脉冲数据错误。
[0143]
例如，检查ddw1型闪电定位仪采集的雷电脉冲数据的电场和磁场一致性是否正常的过程，可以是使用当前设备1年时间参与四站及以上网内定位的雷电脉冲数据，分别计算正、负峰值电场数据(x)与峰值磁场数据(y)的一元线性回归方程，以及雷电脉冲数据中峰值磁场数据的残差其中yi是实测峰值磁场数据，是根据估计的回归方程求出的预测值，然后计算雷电脉冲数据中峰值磁场数据的标准化残差zei＝ei/se，其中se是统计得到的残差的标准差。当标准化残差zei的绝对值小于等于2时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“0”表示正确；当标准化残差zei的绝对值大于2且小于等于3时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“1”表示可疑；当标准化残差zei的绝对值大于3时，则对该雷电脉冲数据附加质控码“2”表示错误；若当前设备运行时间未满1年，则对该雷电脉冲数据附加质控码“9”表示未做质量控制。
[0144]
进一步的，所述应用于雷电脉冲数据的质控方法中所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：南北峰值磁场、东西峰值磁场、峰值电场、最陡点磁场数据、波形峰点时间、波形后过零点时间。所述应用于雷电脉冲数据的质控方法还包括：对所述本站设备连续接收的若干条所述特征参数的数值进行异常判断；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。例如若所述南北峰值磁场、东西峰值磁场、峰值电场、最陡点磁场、波形峰点时间、波形后过零点时间、计数编号七个字段中的两个及以上的字段连续n条数值不变，则确认“可疑”，否则确认“正确”；其中，n大于等于10。优选地，n的取值为10。
[0145]
进一步的，所述应用于雷电脉冲数据的质控方法还包括：统计预设时长内所述本站设备采集的所述雷电脉冲数据的计数编号；利用四分位数法判断所述计数编号是否异常；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。例如统计第二预定时间范围内所述计数器编号的四分位数的最大估计值和最小估计值，将所述雷电脉冲数据的计数器编号大于最大估计值或者小于最小估计值的数据则确认“可疑”，否则确认“正确”。
[0146]
进一步的，所述应用于雷电脉冲数据的质控方法还包括：统计预设时长内所述雷电监测网络中各站点设备的组网使用率；根据所述组网使用率是否满足预设阈值范围，判断所述雷电脉冲数据是否异常；根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。例如对所述组网使用率进行如下质控：选择第一预定时间范围内所述组网使用率小于预定百分比的闪电定位仪，将其采集的未参与组网定位的所述雷电脉冲数据确认“可疑”，否则确认“正确”。其中，预设阈值例如可以是10％。
[0147]
根据本公开的实施例，本公开的步骤s103即存储质控后的所述雷电脉冲数据的步骤中，包括以预设格式存储质控后的附加质控码的所述雷电脉冲数据。所述预设格式还可以包括多种字段，例如可以是帧起始字段、帧结束字段、保留位字段、设备编号字段、雷电脉冲数据的回击类型字段、所述雷电时间的年、月、日、时、分、秒、0.1微秒字段、雷电经度字段、纬度字段、强度字段、高度字段以及参与计算的站点字段等，本公开对此不作限制。
[0148]
图2示出根据本公开的实施例的应用于雷电脉冲数据的质控装置的结构框图。其中，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为电子设备的部分或者全部。
[0149]
如图2所示，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置200包括：
[0150]
接收模块210，被配置为接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，
所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；
[0151]
质控模块220，被配置为分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；
[0152]
存储模块230，被配置为存储质控后的所述雷电脉冲数据。
[0153]
本公开实施例提供的应用于雷电脉冲数据的质控装置，通过多种判断方法对本站获取的雷电脉冲数据进行质控，使用经质控的雷电脉冲数据计算雷电发生位置、强度等，提高了雷电监测定位准确性，使其能更好的服务于雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测等。
[0154]
根据本公开的实施例，所述质控模块220，包括：
[0155]
数据处理单元，被配置为统计单位时间内的所述数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常；
[0156]
第一输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0157]
根据本公开的实施例，所述质控模块220，还包括：
[0158]
第一采集单元，被配置为从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
[0159]
获取单元，被配置为获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取自然对数；
[0160]
第一判断单元，被配置为利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断；
[0161]
第二输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0162]
根据本公开的实施例，所述质控模块220，还包括：
[0163]
第二采集单元，被配置为从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
[0164]
预测单元，被配置为基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型；
[0165]
残差计算单元，被配置为获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差；
[0166]
标准化残差计算单元，被配置为基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差；
[0167]
第二判断单元，被配置为利用所述标准化残差的数值进行异常判断；
[0168]
第三输出单元，被配置为根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0169]
根据本公开的实施例，所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：最陡点磁场数据、
波形峰点时间、波形后过零点时间；
[0170]
所述应用于雷电脉冲数据的质控装置200还包括特征参数判断模块，被配置为：
[0171]
对所述本站设备连续接收的若干条所述特征参数的数值进行异常判断；
[0172]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0173]
根据本公开的实施例，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置200还包括计数编号判断模块，被配置为：
[0174]
统计预设时长内所述本站设备采集的所述雷电脉冲数据的计数编号；
[0175]
利用四分位数法判断所述计数编号是否异常；
[0176]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0177]
根据本公开的实施例，所述应用于雷电脉冲数据的质控装置200还包括组网使用率判断模块，被配置为：
[0178]
统计预设时长内所述雷电监测网络中各站点设备的组网使用率；
[0179]
根据所述组网使用率是否满足预设阈值范围，判断所述雷电脉冲数据是否异常；
[0180]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0181]
本公开还公开了一种电子设备，图3示出根据本公开的实施例的电子设备的结构框图。
[0182]
如图3所示，所述电子设备包括存储器和处理器，其中，存储器用于存储一条或多条计算机指令，其中，所述一条或多条计算机指令被所述处理器执行以实现如下方法步骤：
[0183]
接收组成雷电监测网络的若干设备采集的雷电脉冲数据，所述雷电监测网络由本站设备和相邻站点设备组成；所述雷电脉冲数据包括数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据；
[0184]
分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上；
[0185]
存储质控后的所述雷电脉冲数据。
[0186]
本公开实施例提供的技术方案，通过多种判断方法对本站获取的雷电脉冲数据进行质控，使用经质控的雷电脉冲数据计算雷电发生位置、强度等，提高了雷电监测定位准确性，使其能更好的服务于雷电预警、雷击防护、雷电研究、雷电监测等。
[0187]
根据本公开的实施例，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，包括：
[0188]
统计单位时间内的所述数据量，若满足预设条件，则计算所述本站设备与相邻站点设备的数据量的偏态系数，若满足阈值范围，则利用四分位数法判断所述本站设备的数据量是否异常；
[0189]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0190]
根据本公开的实施例，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：
[0191]
从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择峰值电场数据，对所述峰值电场数据的绝对值取自然对数后计算得到平均值和标准差；其中，所述历史雷电脉冲数据为参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
[0192]
获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，对其中的实时峰值电场数据的绝对值取
自然对数；
[0193]
利用所述平均值、标准差对所述实时峰值电场数据的绝对值的自然对数进行异常判断；
[0194]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0195]
根据本公开的实施例，所述分别对所述数据量，峰值电场数据，峰值磁场数据进行质控，并将质控后的质控码附加在所述雷电脉冲数据上，还包括：
[0196]
从本站设备采集的历史雷电脉冲数据中选择参与多个站点定位计算且定位结果位于所述雷电监测网络内的数据；
[0197]
基于所述雷电脉冲数据中的峰值电场数据与峰值磁场数据得到所述峰值磁场数据的预测模型；
[0198]
获取本站设备采集的实时雷电脉冲数据，提取实时峰值电场数据和实时峰值磁场数据，将所述实时峰值电场数据输入所述预测模型得到预测峰值磁场数据，基于所述实时峰值磁场数据和所述预测峰值磁场数据得到残差；
[0199]
基于所述残差与所述残差的标准差计算得到标准化残差；
[0200]
利用所述标准化残差的数值进行异常判断；
[0201]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0202]
根据本公开的实施例，所述雷电脉冲数据还包括以下特征参数：最陡点磁场数据、波形峰点时间、波形后过零点时间；
[0203]
对所述本站设备连续接收的若干条所述特征参数的数值进行异常判断；
[0204]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0205]
根据本公开的实施例，还包括：
[0206]
统计预设时长内所述本站设备采集的所述雷电脉冲数据的计数编号；
[0207]
利用四分位数法判断所述计数编号是否异常；
[0208]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0209]
根据本公开的实施例，还包括：
[0210]
统计预设时长内所述雷电监测网络中各站点设备的组网使用率；
[0211]
根据所述组网使用率是否满足预设阈值范围，判断所述雷电脉冲数据是否异常；
[0212]
根据判断结果输出相应的质控码，并将所述质控码附加在所述雷电脉冲数据上。
[0213]
图4示出适于用来实现根据本公开实施例的方法的计算机系统的结构示意图。
[0214]
如图4所示，计算机系统包括处理单元，其可以根据存储在只读存储器(rom)中的程序或者从存储部分加载到随机访问存储器(ram)中的程序而执行上述实施例中的各种方法。在ram中，还存储有计算机系统操作所需的各种程序和数据。处理单元、rom以及ram通过总线彼此相连。输入/输出(i/o)接口也连接至总线。
[0215]
以下部件连接至i/o接口：包括键盘、鼠标等的输入部分；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分；包括硬盘等的存储部分；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分。通信部分经由诸如因特网的网络执行通信过程。驱动器也根据需要连接至i/o接口。可拆卸介质，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分。其中，所述处理单元可实现为cpu、gpu、tpu、fpga、npu等处理单元。
[0216]
特别地，根据本公开的实施例，上文描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。
[0217]
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0218]
描述于本公开实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过可编程硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
[0219]
作为另一方面，本公开还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中电子设备或计算机系统中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本公开的方法。
[0220]
以上描述仅为本公开的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。