[发明专利]一种天地联合覆冰的预测预警系统及预测预警方法

权利要求书

1.一种天地联合覆冰的预测预警系统，其特征在于，包括：

卫星微气象监测模块，用于基于卫星遥感数据和特征数据监测微气象信息；所述卫星遥感数据包括卫星云产品数据、气象卫星云图数据和多源卫星遥感监测获取的温湿度产品数据，所述特征数据包括气象特征数据、导地线特征数据和杆塔位置特征数据；

微气象覆冰预测模块，用于基于所述微气象信息建立覆冰预测模型，基于所述覆冰预测模型得到微气象覆冰预测数据；

光纤覆冰监测模块，用于基于分布式光纤传感技术，实现对地面输电线路覆冰状态监测；

天基地基数据融合模块，用于将所述卫星遥感数据、特征数据、地面监测站点数据、实际巡检观冰数据和历史数据匹配到同一坐标系统，并统一到同一尺度下得到天地基多源融合数据集；

广域覆冰预测模块，用于基于所述微气象信息、微气象覆冰预测数据、光纤覆冰监测数据和天地基多源融合数据集，应用人工智能算法，模拟训练应用于1km*1km区域内精确的覆冰预测模型。

2.如权利要求1所述的预测预警系统，其特征在于，所述微气象覆冰预测模块包括：微气象覆冰增冰条件判断及微气象脱冰条件判断；

所述微气象覆冰增冰条件判断包括：

基于微气象的覆冰增减气象条件判断依据，在t时刻之前某一时间尺度t_scale内，导线覆冰增长的气象条件包括：

其中为t时刻之前某一时间尺度t_scale内的平均温度，℃；为t时刻之前某一时间尺度t_scale内的平均湿度，％；为t时刻之前某一时间尺度t_scale内的平均风速，m/s；为t时刻之前某一时间尺度t_scale内的平均风向与该线路走向的夹角，°；

温度和湿度满足式(1)和式(2)为覆冰增长的基本条件，当风速满足式(3)时，有利于覆冰增长；在此基础上，当风向与该线路走向的夹角满足式(4)时，更利于覆冰增长；

所述微气象脱冰条件判断包括：

基于微气象的脱冰气象条件判断依据，主要描述为在t时刻之前某一时间尺度t_scale内，导线脱冰的气象条件主要包括：

当温度、湿度和风速中有且仅有一项满足上述条件要求时，对脱冰有一定促进作用；当三项条件同时满足的程度越多，越容易形成脱冰；在三者都满足要求的基础上，风向也满足条件时，最容易发生脱冰跳跃。

3.如权利要求1所述的预测预警系统，其特征在于，所述光纤覆冰监测模块包括：

光纤覆冰监测，布里渊频谱的线性公式表示为：

进行变换后得：

式中：g₀表示布里渊增益系数；表示布里渊频谱谱宽；v_B表示布里渊频谱的中心频率；

根据上式建立洛伦兹拟合模型函数：

式中：a₁为布里渊散射谱峰值；a₂为布里渊频谱中心频率；a₃为布里渊频谱谱宽。

4.如权利要求1所述的预测预警系统，其特征在于，所述天基地基数据融合模块包括：

基于加权最小二乘的方法融合，假设为气象覆冰预测数据是光纤覆冰监测真值的线性估计，其中和分别表示为气象覆冰预测数据和光纤监测数据集，p₀实际巡检覆冰数据，p₀与之间的误差用e_k表示，则：

气矩阵表示为：

假设每个微气象覆冰预测数据集与光纤覆冰监测真值间的误差都是零均值且相互独立，那么微气象覆冰预测数据协方差矩阵为：

式中：和表示2种数据的误差、方差，其中最终融合数据表示为：