[发明专利]一种气象雷达状态评估和故障监测方法

说明书

本发明公开了一种气象雷达状态评估和故障监测方法，首先采用数据重构分析模块对雷达的在线监测参数进行分析，若分析结果未发现异常，则给出雷达处于正常运行状态的结果并输出；若分析结果认为雷达偏离正常状态，则调用报警信号分析模块进行报警信号的分析，若报警分析同样认为雷达处在异常状态，则输出雷达状态异常的结果，并给出预警，若报警分析未发现异常，则仍认为雷达处于正常状态。本发明可对雷达现有的在线监测数据和报警信号进行实时分析，评估其健康状态，对雷达可能出现的异常工作状态进行探测和预警，从而为雷达的维护管理提供参考信息。

技术领域

本发明涉及一种气象雷达状态评估和故障监测方法。

背景技术

气象灾害通常为致灾因子、孕灾环境、承灾体、防灾减灾能力共同作用的结果，其中，承灾体作为灾害发生的重要环节之一与人类系统、社会经济系统关系最为密切，因此，对气象灾害风险评估的研究得到了广泛的重视。

风险预估：应主要基于实时气象资料、历史气象资料、预报预测数据、暴雨洪涝风险区划数据、历史灾情数据、人口和住宅数据，进行致灾因子气候背景分析、叠加分析、综合对比分析，生成暴雨洪涝灾前预评估产品，预估过程可由专家订正调整权重，以保证结果更接近实际，最后输出灾害风险预估报告；而对气象雷达的状态评估和故障监测可以有效确保对气象状态的正确预测。

发明内容

为解决现有技术中气象雷达状态缺少有效的评估和故障监测，可能会得出错误的实时气象资料的缺陷，提供一种气象雷达状态评估和故障监测方法。

一种气象雷达状态评估和故障监测方法，首先采用数据重构分析模块对雷达的在线监测参数进行分析，若分析结果未发现异常，则给出雷达处于正常运行状态的结果并输出；若分析结果认为雷达偏离正常状态，则调用报警信号分析模块进行报警信号的分析，若报警分析同样认为雷达处在异常状态，则输出雷达状态异常的结果，并给出预警，若报警分析未发现异常，则仍认为雷达处于正常状态。雷达处在特定工况下时，其各个监测参数之间往往存在着一定的相关关系，数据重构分析方法正是通过挖掘这种监测参数间的相关关系实现对雷达运行状态的评判。

进一步的，所述的数据重构分析模块用于对正常运行状态下的监测数据进行分析，采用重构算法建立参数间相关关系的模型，然后采用建立的相关模型对在线监测数据进行检验，若发现监测数据与相关模型出现显著偏离，则可判断雷达当前的状态偏离了正常运行状态，从而实现异常状态的探测。

进一步的，所述数据重构分析模块用于对正常运行状态下的监测数据进行分析的方法包括以下步骤：

S1、数据采集

设计数据接口，从雷达运行状态监测数据的历史数据库中获取历史监测数据、报警数据和维修记录等数据。

S2、数据预处理

根据数据的实际情况，对获取的数据进行必要的预处理，提高数据质量；预处理的步骤包括但不限于：异常值剔除、缺失值处理、滤波、降噪、归一化/标准化、时间轴均匀化等。

S3、关键参数筛选

根据报警数据和维修记录，提取出雷达处于某种或某些故障状态及异常状态的数据点，并给予相应的标记(如1)，再提取数量相当的正常状态下的数据点，给予相应标记(如0)；采用逐步回归方法，以雷达监测数据为输入，对数据点的标记为输出建立模型，由逐步回归系数得到各个监测参数与雷达状态的相关程度，从中筛选出相关性较高的一组参数作为后续分析的数据；

S4、重构模型构建

在上一步筛选出的一组监测参数中，选取与雷达状态相关程度最高的一个参数作为待重构参数，记为y，其他参数作为重构模型的输入参数，称为关系参数，记为xi，i＝1,2,…,M，采用长短时记忆网络算法(LSTM)建立参数的重构模型；