[发明专利]基于多源雨量信息的雨量雷达智能探测控制系统

说明书

本发明公开了一种基于多源雨量信息的雨量雷达智能探测控制系统，它涉及雨量雷达探测降雨技术领域。它包括信息采集层、信息交换层、数据处理层和应用服务层，信息采集层包括雨量雷达、雨滴谱仪，信息采集层采集本部雷达周围气象目标的强度、平均径向速度和速度谱宽以及降雨速度谱和粒径谱；数据处理层将雨滴谱数据和雷达自身监测数据进行匹配处理，生成面雨量产品数据；信息交换层实现雨滴谱数据、雨量雷达数据、雨量产品数据、雷达控制指令的信息接收、交换和传输，信息交换层将格点雨量数据传输给应用服务层。本发明利用雨量站、雨滴谱仪站、雨量雷达数据以及气象云图信息自动切换待机和探测模式，自动化、智能化程度高，应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及的是雨量雷达探测降雨技术领域，具体涉及基于多源雨量信息的雨量雷达智能探测控制系统。

背景技术

高分辨率雨量雷达测雨技术是一种使用X波段多普勒雨量雷达和激光雨滴谱仪相结合的面雨量监测技术，单部雷达可以监控半径36km范围内的各个区域的面雨量，雨量雷达通过发射X波段高频电子信号，借助于云、雨等气象目标的散射来测量目标区域内降水的强度、径向速度和谱宽，同时利用区域内布设的雨滴谱仪站点获得降雨的速度谱和粒径谱信息，完成对雨量雷达原始探测数据的衰减订正和雨强反演，进而得到监控范围内的高分辨率格点雨量数据。我国的高分辨率面雨量雷达测雨项目是水利部水文局的重大水文监测仪器装备研制任务，历经三年(2011年-2013年)研制和试验完成系统开发，2013年11月13日，由部水文局组织实施的高分辨面雨量雷达测雨系统通过了水利部国科司组织的专家技术鉴定，该技术达到世界领先。

为实时监测降雨，雨量雷达需要不停地进行探测，探测时雷达电子部件需要持续工作，其使用寿命就会受到一些影响。尤其是使用了磁控管作为发射机功率器件的雨量雷达，雷达探测期间需要对磁控管持续施加高压，磁控管长期处于高压状态容易老化消磁，其功率、效率和可靠性都会下降，运行达到一定时间后需要定期检测更换，也就是说频繁施加高压将降低磁控管工作寿命。此外，雷达探测期间，电机要控制雷达不停地转动，频繁转动将对伺服系统寿命及精度带来影响。

为延长雨量雷达使用寿命，降低维护成本，需要在无降雨的情况下，控制雨量雷达停止探测。发生降雨后，尽快控制雨量雷达启动探测。目前，国内已建雨量雷达系统雷达探测工作机制基本为长期探测、人工切换探测两种工作模式。处于长期探测模式的雨量雷达需要在较短时间内定期更换或维修部件，运维成本较高；人工切换探测模式的雨量雷达，需要有人关注每场降雨过程，有降雨时人工开启雷达探测，无降雨时人工关闭雷达探测。国内已建雨量雷达到目前为止都不具备雷达探测开关自动切换的功能，两种模式之间的切换离不开人为手动控制，现有的雨量雷达系统工作模式的控制过于依赖值班人员的干预和操作，人为干预雨量雷达的探测工作存在诸多问题和弊端，具体分析如下：

(1)雨量雷达探测模式控制完全依赖于人员对天气情况的判断，值班人员要看天气预报，要看气象云图，要关注已建雨情测报系统数据及雨量雷达自身的信息，要分析接近4000平方公里的范围内是否在降雨、短期是否会降雨、周边有没有降雨，人工分析工作量大，分析方法各异，存在误判误操作等问题；

(2)值班人员工作不到位，导致探测模式开启不及时，错过部分降雨或者整场降雨，这种情况在夜晚、节假日较常见，一旦错过强降雨，将有可能导致不可估量的后果；

(3)为降低暴雨漏测风险，值班人员一般多倾向于探测优先，降雨结束后通常不会及时关闭探测，因此雷达设备虚开率高。这种无意义的探测工作不仅造成电力及系统资源的浪费，同时雨量雷达磁控管也会一直处于高压状态，其寿命时长将被无谓地消耗。

综上，目前雨量雷达的探测控制过于依赖人的干预，既不自动也不智能。为解决雨量雷达探测模式的切换不自动不智能的问题，设计一种基于多源雨量信息的雨量雷达智能探测控制系统尤为必要。

发明内容