一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法及系统与流程

本发明属于发生雷电时磁场监测，更具体地，涉及一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法及系统。

背景技术：

1、归纳现有文献，针对雷电探测的方法包含有：目测、照相、电场仪、闪电计数器、光谱仪、脉冲电压记录仪、卫星闪电探测、声探测、雷达探测以及电磁场探测等。而广泛用于雷电定位的电磁场探测方法可分为：单站雷电探测和多站雷电探测。

2、但是现有技术中对于雷电特性的分析不够准确，导致依靠雷电特性数据的雷电预警和安全生产误差太大。

技术实现思路

1、为解决以上技术特征，本发明提出一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，包括：

2、获取探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量；

3、根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量，分别计算大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量；

4、设置磁场监测模型，根据大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量，计算地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，以完成发生雷电时磁场的监测。

5、进一步的，所述磁场监测模型为：

6、，

7、其中，为地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，为大气感应磁场随时间变化的分量，为辐射场随时间变化的分量。

8、进一步的，计算大气感应磁场随时间变化的分量包括：

9、，

10、其中，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

11、进一步的，计算辐射场随时间变化的分量包括：

12、，

13、其中，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

14、进一步的，还包括根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量计算大气磁感应强度，具体为：

15、，

16、其中，为时间时的大气磁感应强度，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

17、本发明一种基于模型的发生雷电时磁场监测系统，包括：

18、获取数据模块，用于获取探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量；

19、计算模块，用于根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量，分别计算大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量；

20、监测模块，用于设置磁场监测模型，根据大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量，计算地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，以完成发生雷电时磁场的监测。

21、进一步的，所述磁场监测模型为：

22、，

23、其中，为地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，为大气感应磁场随时间变化的分量，为辐射场随时间变化的分量。

24、进一步的，计算大气感应磁场随时间变化的分量包括：

25、 ，

26、其中，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

27、进一步的，计算辐射场随时间变化的分量包括：

28、，

29、其中，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

30、进一步的，还包括根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量计算大气磁感应强度，具体为：

31、，

32、其中，为时间时的大气磁感应强度，为自由空间的介电常数，为时间，为探测站离雷电的距离，为光速，为雷电电矩随时间的变化量。

33、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

34、本发明中获取探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量；根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量，分别计算大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量；设置磁场监测模型，根据大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量，计算地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，以完成发生雷电时磁场的监测。本发明通过以上技术方案，能够对由雷电引起的磁场进行监测，提供准确的雷电特性数据，从而为雷电预警及安全生产提供数据保障。

技术特征：

1.一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，所述磁场监测模型为：

3.如权利要求2所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，计算大气感应磁场随时间变化的分量包括：

4.如权利要求2所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，计算辐射场随时间变化的分量包括：

5.如权利要求1所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，还包括根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量计算大气磁感应强度，具体为：

6.如权利要求3-5任意一项所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，通过神经网络，计算地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量。

7.如权利要求6任意一项所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，所述神经网络设置有两个输入，其中，第一输入为探测站离雷电的距离，第二输入为雷电电矩随时间的变化量，所述第二输入为时间序列，并通过卷积或循环神经网络进行处理。

8.如权利要求7任意一项所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，设置共享隐藏层，用于共同处理所述第一输入和所述第二输入，并从所述第一输入和所述第二输入中提取共同的特征。

9.如权利要求8任意一项所述的一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法，其特征在于，设置均方误差损失函数，用于来衡量地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量与真实变化量之间的差距。

10.一种基于模型的发生雷电时磁场监测系统，其特征在于，包括：

技术总结
本发明公开一种基于模型的发生雷电时磁场监测方法及系统，该方法包括：获取探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量；根据探测站离雷电的距离和雷电电矩随时间的变化量，分别计算大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量；设置磁场监测模型，根据大气感应磁场随时间变化的分量和辐射场随时间变化的分量，计算地闪或者云闪所引起的地面水平大气磁场随时间的变化量，以完成发生雷电时磁场的监测。

技术研发人员：谢向荣,朱强华,李文艳,郭焰鹏,刘方义,刘奎,张冲
受保护的技术使用者：宁波麦思捷科技有限公司武汉分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15