一種針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷電預警技術領域，尤其涉及在山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果 的修訂方法。
【背景技術】
[0002] 雷電是一種強對流大氣電現象，其強大的電流以及強烈的電磁場的物理效應能夠 在瞬間產生巨大的破壞作用。隨著國民經濟的發展，電力設施建設的加快，電力電網密度越 來越大，雷電災害造成的損失也越來越嚴重。建立有效的雷電監測預警系統以及相應的預 警預報方法，對于保障人民生命財產安全有重要的意義。地面大氣電場儀是地面觀測雷電 的一種設備，最近十幾年，我國才漸漸重視對它的使用。當雷電發生時，會使地面大氣電場 的幅值產生大幅度的正負波動。大氣電場儀通過監測地面電場的實時變化實現對帶電云層 活動監測，利用它可以實現對雷電的短時預警。由大氣電場儀構成的地面觀測網，不僅能提 供區域雷暴云地面靜電場變化特征及趨勢，而且利用多站測量，能夠較準確地得到雷暴中 的電荷數量，分布和運動情況等。
[0003] 理想情況下，電場儀是安裝在標準氣象觀測場條件下進行工作，但實際環境很難 完全符合標準化要求，設備通常被大范圍地安裝在復雜，簡陋的山區環境中。雖然設備在 投入使用前都已經過實驗室標定，大氣電場儀是十分敏感的設備，僅僅是安裝方式的不同 都會造成觀測結果的差異。對雷電進行預警時，大氣電場儀組網觀測中，各站點數據的準確 性、一致性和可比性是準確預警，預報雷電災害的前提和保障。為確保數據的后期使用中各 站點數據能滿足一致性和可比性，對大氣電場儀進行環境因素相關的測量值修訂是必須和 至關重要的。
[0004] 大氣電場儀觀測結果的修訂主要分為兩部分內容，一是實驗室平行板標定，二是 根據實際安裝情況野外訂正。在實際觀測工作中，儀器的差異和安裝環境的不同，都會影響 電場儀的測量結果，主要因素包括了安裝的方式，附近是否有障礙物，安裝高度，天氣問題 等。以下列表總結了因素、影響以及解決方法及其存在的缺點
[0005] 表1.當前修正方法
[0006]
[0007] 從以上總結的當前動態可知，現有的方法主要是對單一因素進行修正，而在山區 中，人居住的村莊以及生產活動按照習慣，往往集中在山下水旁，而且，人們對這些區域發 生的雷暴情況十分關心，所以大氣電場儀很大一部分需要安裝在水域障礙物附近。顯然，這 樣情形下，必須考慮水的存在以及高度的影響，現有只針對單一影響因素的修正方法就不 適用。

【發明內容】

[0008] 針對現有技術存在的不足，本發明的主要目的在于提供一種觀測結果修訂方法， 使得在復雜的山區環境中大氣電場儀安裝在有水域障礙物時，對地標定觀察值的修訂，以 保證在數據的后期使用中，可以達到最大限度的準確。
[0009] 本發明的技術方案是：一種針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方 法，在水域區和遠離水域區選擇兩個站點B點和A點，其特征在于：包括測量環境及設備安 裝的步驟；對比觀測的步驟；差別訂正的步驟三個步驟；
[0010] 步驟一測量環境及設備安裝的步驟為：在B點、A點分別安裝兩臺同型號大氣電場 儀，且B點、A點的兩臺大氣電場儀安裝高度差一致；
[0011] B點高處的大氣電場儀標記為3#，B點低處的大氣電場儀在3#附近，其探頭接近 水面，標記為4# ;
[0012] A點高處的大氣電場儀標記為1#，A點低處的在安裝在1#附近，探頭埋入地中，探 頭與地表齊平，標記為2#;
[0013] 步驟二對比觀測的步驟包括以下兩步
[0014] 針對晴天和雨天控制變量，統計1#至4#大氣電場儀在周期T內測得電場值；
[0015] 根據所得電場值樣本得出該大氣電場儀在周期T內所測得電場的絕對平均值， 1#、2#、3#和4#大氣電場儀的絕對平均值分別用Xl，x2, yi，y2;其中T觀測時間；
[0016] 步驟三、差別訂正的最終公式為：
[0017] t'i%·蘿=?，其中β為1#和邡電場儀所得數據的相關系數； '，. ，：
[0018] γ為Β點下的對地標定和4#大氣電場儀所得數據的相關系數。
[0019] 根據如上所述的針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法，其特征在 于：所述的B點、A點的兩臺大氣電場儀安裝高度差為0. 6米至1. 5米。
[0020] 根據如上所述的針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法，其特征在 于：所述的1#大氣電場儀與3#大氣電場儀的海拔高度差小于1米。
[0021 ] 本發明的有益效果：由于水障礙存在時，對地無法直接標定，本發明的方案采用了 雙站A點，B點對比，每種情況下以雙大氣電場儀對照，利用四個站的大氣電場儀所測量值 關系間接地求得高度，最終獲得水的因素校正系數，從而解決了無法直接將電場儀放入水 中進行對地標定的客觀問題。本發明能夠提高山區水域障礙物大氣電場儀站點數據的準確 性、一致性和可比性是準確預警，進而提高預報雷電災害的準確率。
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明的針對山區水域障礙物大氣電場儀的應用場景。
【具體實施方式】
[0023] 以下結合附圖對本發明作進一步說明。
[0024] 本發明的針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法，如圖1所示，本 發明首先需要在水域區和遠離水域區選擇兩個站點B點和A點，本發明修正B點，即存在水 域障礙時大氣電場儀對地標定修點。
[0025] 本發明包括測量環境及設備安裝的步驟；對比觀測的步驟；差別訂正的步驟等三 個步驟組成。
[0026] 步驟一、測量環境及設備安裝的步驟具體為：
[0027] 水域區附近點稱為B點，在B點安裝兩臺同型號大氣電場儀，在水域位置，安裝與 前面相同的兩臺大氣電場儀，一個安裝在高度為h米的支架上，標記為3#。另一個在3#附 近，將其探頭接近水面，標記為4#。可以認為3#與4#探頭分別測得同一點不同高度處的大 氣電場，B點受水域的影響。
[0028] 遠離水域區點為不受水域影響的地點，稱為A點，并安裝與前面相同的兩臺大氣 電場儀，一個安裝在高度為h米的支架上，標記為1#。另一個在安裝在1#附近，探頭埋入地 中，探頭與地表齊平，標記為2#，可以認為1#與2#探頭分別測得同一點不同高度處的大氣 電場。A點不受水域的影響。本發明的h米為本領域所公知的大氣電場儀安裝高度，一般為 0. 6米至1. 5米，但兩點的高度需要一樣，即A點和B點h相同米。
[0029] 本發明的1#大氣電場儀與3#大氣電場儀的海拔高度接近，其高度差最好控制在 1米之內。步驟二、對比觀測的步驟具體為：
[0030] (1)針對每種情況控制變量，即晴天和雨天，統計1#至4#大氣電場儀在周期T內 測得電場值；周期T可以根據實際選擇天數；
[0031] (2)根據所得電場值樣本得出該大氣電場儀在周期T內所測得電場的絕對平均 值，1#、2#、3#和4#大氣電場儀的絕對平均值分別用Xl，x2,yi，y2。
[0032] 步驟三、差別訂正的步驟具體為：
[0033] 根據A點，B點情況下的樣本，得出在同一周期內A點下的1#和2#電場儀所得數 據的相關系數β;B點下的對地標定和4#大氣電場儀所得數據的相關系數γ，并列出表 格。
[0034] 在A點下，由于存在高度差h，1#和2#大氣儀的測量值存在
[0035] χ2*β=X!
[0036] 在Β點下，4#大氣電場儀先會受到水域的影響，假設客觀存在的無水影響的對地 標定量為則設隱含的水障礙影響系數為Υ，并有如下線性關系：
[0037] y2* γ = y〇
[0038] 而B點中，只受高度差h影響時，有
[0039] γ〇*β=yi
[0040] 聯合以上三式，可以求得高度因素的系數：
[0041 ]
[0042] 對水因素的調整系數為：
[0043]
[0044] 以下對發明的實施過程作進一步的說明。
[0045] 實施過程分為晴天和雨天。兩種氣候條件下，修定系數值會有不同。時間周期T 為20天。
[0046] 首先，按照圖1所示，選址兩個站點，并安裝相應的大氣電場儀。
[0047] 然后、統計A點，B點下的大氣儀測得電場值為Xnin，ynm，其中m為表示電場儀號，η 表示電場儀第η次測得的數據。在上述不同情況下的對比觀測實驗所得數據推導出在周期 Τ內大氣儀所測得電場的絕對平均值
[0048] 最后在上述Α點，Β點的對比觀測實驗，將η次測量值分為k個組。每一組得β 和γ，在k組中分析β和γ的散度，如果各個值差距不大，則取平均值作為修訂系數；如 果rU直差距較大，則根據一定的標準將數據分組，并取每組中平均值作為該組的修訂系數。
【主權項】
1. 一種針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法，在水域區和遠離水域 區選擇兩個站點B點和A點，其特征在于：包括測量環境及設備安裝的步驟；對比觀測的步 驟；差別訂正的步驟=個步驟； 步驟一測量環境及設備安裝的步驟為：在B點、A點分別安裝兩臺同型號大氣電場儀， 且B點、A點的兩臺大氣電場儀安裝高度差一致； B點高處的大氣電場儀標記為3#，B點低處的大氣電場儀在3#附近，其探頭接近水面， 標記為4# ; A點高處的大氣電場儀標記為1#，A點低處的在安裝在1#附近，探頭埋入地中，探頭與 地表齊平，標記為2# ; 步驟二對比觀測的步驟包括W下兩步 針對晴天和雨天控制變量，統計1#至4#大氣電場儀在周期T內測得電場值； 根據所得電場值樣本得出該大氣電場儀在周期T內所測得電場的絕對平均值，1#、2#、 3#和4#大氣電場儀的絕對平均值分別用Xi,而，yi，y2;其中T觀測時間； 步驟=、差別訂正的最終公式為：其中0為1#和2#電場儀所得數據的相關系數； T為B點下的對地標定和4#大氣電場儀所得數據的相關系數。2. 根據權利要求1所述的針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法，其特 征在于：所述的B點、A點的兩臺大氣電場儀安裝高度差為0. 6米至1. 5米。3. 根據權利要求1或2所述的針對山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法， 其特征在于：所述的1#大氣電場儀與3#大氣電場儀的海拔高度差小于1米。
【專利摘要】本發明涉及雷電預警技術領域，尤其涉及在山區水域障礙物大氣電場儀觀測結果的修訂方法。本發明采用了雙站A點，B點對比，每種情況下以雙大氣電場儀對照，利用四個站的大氣電場儀所測量值關系間接地求得高度，最終獲得水的因素校正系數，從而解決了無法直接將電場儀放入水中進行對地標定的客觀問題。本發明能夠提高山區水域障礙物大氣電場儀站點數據的準確性、一致性和可比性是準確預警，進而提高預報雷電災害的準確率。
【IPC分類】G01W1/18
【公開號】CN105372724
【申請號】CN201510907165
【發明人】劉守豹, 郭鈞天, 谷山強, 馮萬興, 王海濤, 趙淳, 張磊, 陳玥, 章涵, 曾瑜, 周航
【申請人】國網電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年12月10日