一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法与流程

本发明涉及电力，具体为一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法。

背景技术：

1、高海拔地区的电力供应通常依赖于远距离输电线路和电力铁塔。云雾天气会对电力输送和传输线路造成一定影响，如增加线路的损耗和电阻、引起电弧放电等。通过监测云雾滴谱和云雾类型，可以更好地了解云雾对电力系统的影响，为电力输送和能源管理提供参考，优化电力系统的运行和效率。

2、但是在现有技术中，高海拔地区常常存在云雾天气，特别是在山区和高原地带。云雾的存在可能对电力铁塔的运行和维护造成影响，因此需要对电力高塔周边云雾进行监测。

技术实现思路

1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明解决的技术问题是：本发明的目的是为了解决现有技术中存在的数据获取方式单一，无法保证所获取数据的准确性的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：从cloudsat和calipso联合观测数据源获取原始数据作为基础数据源；对高海拔电力铁塔所处区域气象进行监测和实时记录，获取铁塔数据；分别对从cloudsat和calipso获取的数据与布置的气象站和气象监测装置监测到的数据进行处理，去除异常值，确定可用数据；对处理后的数据进行集成分析，将数据存入数据库中，并做可视化展示。

4、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述基础数据源包括，从cloudsat和calipso联合观测数据源获取原始数据，并使用cloudsat和calipso原始数据作为基础数据源，获取云层的垂直轮廓、高度分布、光学厚度、云顶高度、和云底高度的数据，获取云层中层状云、积雨云、卷云的类型数据，以及获取温度、湿度的大气参数数据；所述获取铁塔数据包括，布置气象站以及气象监测装置，对高海拔电力铁塔所处区域气象进行实时记录和监测，监测区域气象和测量云雾滴谱；所述云雾滴谱包括，采集云雾滴谱中云雾颗粒尺寸数据以及云滴核数。

5、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述cloudsat和calipso获取的数据包括，对cloudsat数据进行处理，对于cloudsat数据的云相关参数进行分析，获取云的垂直轮廓信息和云的位物理特征；对calipso数据进行处理，提取云雾相关的参数，参数为光学厚度、云顶高度和云底高度，数据处理步骤具体如下：

6、接收calipso卫星的原始激光雷达数据，所述雷达数据为激光雷达的回波信号；

7、利用激光雷达的回波信号，对大气中的云层和气溶胶进行反演，确定云层存在、云层的高度分布以及云层的光学特性；

8、基于探测结果通过分析反射信号的时间延迟确定云的高度hcloud：

9、hcloud＝(c*δt)/2

10、其中，c是光速，δt是回波信号的时间延迟；

11、提取的云雾相关参数，包括云的光学厚度、云顶高度和云底高度。

12、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：去除异常值包括，将cloudsat以及calipso获取数据与铁塔气象检测系统所获取数据相同和相似参数进行对比，再进行独立数据验证；

13、独立数据验证步骤具体如下：

14、从不同数据源获得的数据具有相同以及相似的参数；

15、将cloudsat和calipso获取的数据与铁塔气象检测系统所获取的数据进行比较,检测异常的数据点；采用标准差方法，检测异常数据点：

16、

17、其中，n数据样本数量，μ为样本平均值，采用z-score法分析异常数据点的偏离程度：

18、

19、其中，z为偏离程度，σ为标准差；若z的绝对值大于预定的阈值，则数据点xi被视为异常值；

20、在验证温度数据时，采用自身两倍标准差的偏离阈值，当数据点偏离程度z的绝对值大于两倍标准差时视为异常值；在验证湿度数据时，采用自身一倍标注差的偏离阈值，当数据点偏离程度z的绝对值大于一倍标准差时视为异常值；在验证云量数据时，采用自身一倍标注差的偏离阈值，当数据点偏离程度z的绝对值大于一倍标准差时视为异常值；在验证云滴核数时，采用自身三倍标注差的偏离阈值，当数据点偏离程度z的绝对值大于三倍标准差时视为异常值；当发现数据异常，进行修正数据点，并创建独立数据验证报告，包括对比结果、异常数据点的识别和修正措施。

21、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述去除异常值还包括，通过计算数据的置信区间对cloudsat以及calipso获取数据与铁塔气象检测系统所获取数据进行评估；数据不确定性估计步骤具体包括：计算cloudsat和calipso获取的不同类型的气象数据以及铁塔气象检测系统所获取数据的置信区间；分析置信区间的宽度和分布，确定评估数据的不确定性水平，得出数据可信度；根据数据的不确定性水平确定数据的可信度，对于评估异常数据由专家凭经验进行评估确定最终数据。

22、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述对处理后的数据进行集成分析包括，将处理后的铁塔气象数据和cloudsat、calipso数据进行拟合集成，建立综合的铁塔云雾环境数据库；

23、基于数据挖掘和机器学习技术，对数据库中数据进行分析和统计，确定高海拔电力铁塔附近的云雾滴谱和云雾类型的分布特征；

24、所述分布特征包括，滴谱分布特征，通过数据挖掘确定高海拔电力铁塔附近不同时间段和季节的滴谱分布特征，包含水滴、冰晶的大小、数量和分布密度；云雾类型分布，确定在高海拔电力铁塔附近不同条件下各种云雾类型的分布情况；时空分布特征，确定不同季节、不同天气条件下的分布情况，以及云雾在一天内的变化；

25、所述拟合集成包括，构建log-normal分布函数来描述电塔附件的云雾滴谱：

26、

27、其中，n(d)为拟合后得出的云滴数量，n0是云雾滴谱中的核数浓度，dm是云雾滴谱的云雾颗粒尺寸中位数，nσ是云滴核数的对数标准差。

28、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述可视化展示包括，基于地理信息gis技术建立可视化平台，对云雾分布、滴谱和类型的具体分析特征进行可视化展示，并生成对应特征图。

29、本发明的另一个目的是提供一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的系统，其能通过构建云雾滴谱与云雾类型测量系统，实现对高海拔电力铁塔周围的云雾滴谱和云雾类型的精确测量。

30、作为本发明所述一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的一种优选方案，其中：所述系统包括，数据采集模块、数据处理模块、分析和展示模块；所述数据采集模块，从cloudsat和calipso联合观测数据源获取原始数据作为基础数据源，对高海拔电力铁塔所处区域气象进行监测和实时记录，获取铁塔数据；所述数据处理模块，分别对从cloudsat和calipso获取的数据与布置的气象站和气象监测装置监测到的数据进行处理，去除异常值，确定可用数据；所述分析和展示模块，对处理后的数据进行集成分析，将数据存入数据库中，并做可视化展示。

31、本发明还提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的步骤。

32、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的一种高海拔电力铁塔的云雾滴谱和类型测量平台设计方法的步骤。

33、本发明的有益效果：采用cloudsat和calipso联合观测数据的电力铁塔云雾滴谱与云雾类型测量平台相比传统方法具有更详细的垂直分布信息、多参数综合分析能力、数据的时空一致性，使得电力铁塔能够更准确地监测和评估云雾对其运行的影响，提高安全性和可靠性，解决了现有技术中存在的数据获取方式单一，无法保证所获取数据的准确性的问题。