BR112014000092B1

BR112014000092B1 - Predição do potencial para intempérie de grande intensidade

Info

Publication number: BR112014000092B1
Application number: BR112014000092-1A
Authority: BR
Inventors: Robert S. Marshall; Christopher Dale Sloop; Benjamin E. Beroukhim; Chonglin Liu; Stan Heckman; Mark A. Hoekzema
Original assignee: Earth Networks, Inc
Priority date: 2011-07-06
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2021-07-20
Also published as: EP2753959A1; WO2013006259A1; PT2753959T; CN103907034B; EP3425429A1; PL2753959T3; DK3425429T3; JP6271421B2; CA2840945C; US20130009780A1; JP2014518393A; PT3425429T; PL3425429T3; CN103907034A; KR20140060493A; CA2840945A1; EP2753959B1; US9810811B2; AU2012279462A1; JP6816215B2

Abstract

predição do potencial para intempérie de grande intensidade. métodos e aparelhos, incluindo produtos de programa de computador, são descritos para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade. os dados associados com a atividade de relâmpagos são recebidos por um dispositivo de computação. uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos são determinados pelo dispositivo de computação com base nos dados recebidos. a taxa de relâmpagos é comparada, pelo dispositivo de computação, com uma taxa limiar de relâmpagos. uma ou mais áreas geográficas em risco são determinadas pelo dispositivo de computação com base na localização, na velocidade de movimento e na direção de movimento das uma ou mais células de atividade de relâmpagos. um alerta é emitido pelo dispositivo de computação para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas quando os relâmpagos excederem um valor da taxa limiar de relâmpagos.

Description

Campo da Invenção

[0001] A matéria em estudo desse pedido se refere geralmente aos métodos e aparelhos, incluindo produtos de programa de computador, para predizer o potencial de intempérie de grande intensidade.

Antecedentes da Invenção

[0002] Relâmpagos incluem descargas elétricas dentro de uma nuvem, descargas dentro das nuvens (IC), e descargas da nuvem para o solo (CG). Os relâmpagos ocorrem quando campos elétricos dentro de uma nuvem intensificam as partículas de polaridade opostas agrupadas em diferentes regiões dentro da nuvem. O relâmpago começa com uma ruptura elétrica inicial (isto é, um pulso) seguida por canais condutores a partir dos quais uma série de ramificações de canal se desenvolve dentro de uma nuvem formando uma estrutura de canal de ramificação abrangente. Para relâmpago IC, a estrutura de canal permanece dentro da nuvem. Uma descarga CG ocorre quando uma ou mais ramificações se estendem a partir de uma nuvem para o solo.

[0003] Um aumento na atividade de relâmpagos normalmente precede fenômeno de intempérie ainda mais grave, tais como tempestades muito fortes, tornados, granizo, ventos de rajadas que causam danos e raios potencialmente mortais da nuvem para o solo. Além disso, tal atividade de relâmpago frequentemente ocorre em agrupamentos localizados, também chamados células. Células de relâmpago exibem certas características (por exemplo, taxa de relâmpago, proporção IC/CG) que são indicativas do potencial para intempérie de grande intensidade. Além disso, utilizando métodos e sistemas de detecção, os dados associados com as células de relâmpago podem ser obtidos e analisados para se determinar a localização e o movimento das células específicas através de uma região geográfica.

[0004] A detecção exata e eficiente de atividade precoce de relâmpago, tal como descargas IC iniciais, mais fracas, é crucial para predição antecipada de fenômenos climáticos de grande intensidade. Detecção integrada de relâmpagos IC e de relâmpagos CG proporciona capacidades de predição altamente avançadas para caracterizar precursores de tempestade de grande intensidade, melhorando os tempos de espera e o planejamento de gerenciamento abrangente das intempéries. Vários sistemas e métodos de detecção de relâmpagos foram desenvolvidos, individualmente lutando para determinar a localização, movimento, frequência e intensidade da atividade de relâmpago com melhor exatidão. Exemplos de tais sistemas incluem a U.S. Precision Lightining Network (USPLN), a National Lightining Detection Network (NLDN) e a WeatherBug Total Lightining Network (WTLN).

[0005] Sistemas de alerta de intempéries anteriores se baseavam na intervenção humana para determinar a extensão de atividade de intempérie de grande intensidade e para iniciar a notificação de dispositivos remotos configurados para receber alertas (por exemplo, através do uso de um display onde uma pessoa avalia os dados climáticos e seleciona os dispositivos para receber os alertas). Para aumentar a velocidade e a exatidão dos sistemas de alerta de intempérie, é desejável eliminar a necessidade de processamento manual de dados de intempérie de grande intensidade e emissão de mensagens de alerta.

Sumário da Invenção

[0006] Um objetivo importante associado com a detecção exata, antecipada de atividade de intempérie de grande intensidade é o de emitir oportunamente avisos, ou alertas, automatizados para as entidades que podem ser afetadas pelas intempéries de grande intensidade. Detecção mais exata de condições atmosféricas que resultam potencialmente em intempérie de grande intensidade, tal como taxas de relâmpago, conduz a um entendimento mais abrangente do risco de atividade climática perigosa em áreas geográficas específicas. O conhecimento do potencial de intempérie antes de uma intempérie grave atingir uma região específica permite maior tempo de espera para alertar as pessoas ou entidades situadas próximas às áreas de risco, resultando em maior segurança para essas pessoas e entidades.

[0007] Em uma visão geral, as técnicas aqui descritas são relacionadas à predição do potencial de intempérie de grande intensidade. As técnicas proporcionam vantajosamente predição automatizada de intempérie de grande intensidade para emissão oportuna de alertas confiáveis sobre intempéries de grande intensidade. As técnicas utilizam detecção exata dos eventos de relâmpago tal como lampejos de relâmpago CG e IC para identificar os limites das células de relâmpago. As técnicas também consideram as diferenças em localização geográfica e condições atmosféricas para produzir previsões mais exatas do percurso e tempo da intempérie de grande intensidade. As técnicas proporcionam ainda identificação automática de dispositivos remotos configurados para receber alertas para uma área geográfica específica e transmissão automática de alertas relevantes para os dispositivos remotos.

[0008] A invenção, em um aspecto, apresenta um método implementado por computador para predizer o potencial de intempérie de grande intensidade. Dados associados com a atividade relâmpago são recebidos por um dispositivo de computação. Uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpago são determinados pelo dispositivo de computação com base nos dados recebidos. A taxa de relâmpagos determinada é comparada, pelo dispositivo de computação, com uma taxa de relâmpagos de limiar. Uma ou mais áreas geográficas em risco são determinadas pelo dispositivo de computação com base na localização, na velocidade de movimento e na direção de movimento de uma ou mais células de atividade de relâmpago. Um alerta é emitido pelo dispositivo de computação para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa de relâmpagos excede um valor da taxa de relâmpagos de limiar.

[0009] A invenção, em um aspecto, apresenta um sistema implementado por computador para predizer o potencial de intempérie de grande intensidade. O sistema inclui um dispositivo de computação configurado para receber dados associados com atividade de relâmpago. O dispositivo de computação é configurado ainda para determinar uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpago de uma ou mais células de atividade de relâmpago com base nos dados recebidos. O dispositivo de computação é configurado ainda para comparar a taxa de relâmpago determinada com uma taxa de relâmpago de limiar. O dispositivo de computação é configurado ainda para determinar uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, a velocidade de movimento e a direção de movimento de uma ou mais células de atividade de relâmpago. O dispositivo de computação é configurado ainda para emitir um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa de relâmpagos exceder um valor da taxa de relâmpagos de limiar.

[0010] A invenção, em outro aspecto, apresenta um produto de programa de computador incorporado de forma tangível em um dispositivo de armazenamento legível por computador, para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade. O produto de programa de computador inclui instruções operáveis para fazer com que um aparelho de processamento de dados receba os dados associados com atividade de relâmpago, e determine uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpago com base nos dados recebidos. O produto de programa de computador inclui ainda instruções operáveis para fazer com que o aparelho de processamento de dados compare a taxa de relâmpagos determinada com uma taxa de relâmpagos de limiar, e determine uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento e na direção de movimento das uma ou mais células de atividade de relâmpago. O produto de programa de computador inclui ainda instruções operáveis para fazer com que o aparelho de processamento de dados emita um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa de relâmpagos exceder um valor da taxa de relâmpagos de limiar.

[0011] A invenção, em outro aspecto, apresenta um sistema implementado por computador para predizer o potencial de intempéries de grande intensidade. O sistema inclui meios para receber os dados associados com atividade de relâmpagos. O sistema inclui ainda meios para determinar uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos. O sistema inclui ainda meios para comparar a taxa de relâmpagos determinada com uma taxa de relâmpagos de limiar. O sistema inclui ainda meios para determinar uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento e na direção de movimento das uma ou mais células de atividade de relâmpagos. O sistema inclui ainda meios para emitir um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa de relâmpagos exceder um valor da taxa de relâmpagos de limiar.

[0012] Em algumas modalidades, qualquer um dos aspectos acima pode incluir uma ou mais das seguintes características. Em algumas modalidades, um ou mais polígonos correspondendo às áreas geográficas em risco são gerados. Em algumas modalidades, os polígonos gerados são posicionados em um mapa no qual ao menos uma das áreas geográficas em risco está localizada. Em algumas modalidades, os polígonos gerados são transmitidos para um ou mais dispositivos remotos como parte do alerta.

[0013] Em algumas modalidades, a taxa de relâmpagos de limiar é determinada com base nos dados históricos associados com pelo menos um de (i) a localização de uma ou mais células de atividade de relâmpagos ou (ii) o período do ano. Em algumas modalidades, a taxa de relâmpagos é determinada com base em um número de eventos de relâmpagos por minuto, associados com uma ou mais células de atividade de relâmpagos. Em algumas modalidades, os eventos de relâmpagos incluem relâmpagos de nuvem para o solo, relâmpagos dentro das nuvens ou ambos. Em algumas modalidades, os relâmpagos dentro das nuvens incluem descargas aéreas, lampejos dentro das nuvens, lampejos da nuvem para a ionosfera, ou qualquer combinação dos mesmos.

[0014] Em algumas modalidades, os dadosrecebidos incluem relâmpagos da nuvem para o solo, relâmpagos dentro das nuvens, movimento vertical, condensação, umidade ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, os dados associados com atividade de relâmpagos são recebidos a partir de um ou mais dispositivos sensores dispersos geograficamente. Em algumas modalidades, uma ou mais células de atividade de relâmpagos são determinadas de acordo com a densidade da atividade de relâmpagos nos dados recebidos.

[0015] Em algumas modalidades, o alerta é emitido antes da intempérie de grande intensidade ter atingido a localização de pelo menos uma das áreas geográficas em risco. Em algumas modalidades, um tipo de intempérie é determinado com base na taxa de relâmpagos. Em algumas modalidades, uma probabilidade de intempérie de grande intensidade é determinada com base na taxa de relâmpagos. Em algumas modalidades, os dispositivos remotos são dispositivos de computação pessoais. Em algumas modalidades, os dispositivos remotos são buzinas, sirenes, luzes ou qualquer combinação dos mesmos. Em algumas modalidades, uma mudança na taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos é determinada, e um alerta é emitido para um ou mais dispositivos remotos quando a mudança na taxa de relâmpagos exceder um valor predeterminado.

[0016] Outros aspectos e vantagens da invenção se tornarão evidentes a partir da descrição detalhada seguinte, tomada em conjunto com os desenhos anexos, ilustrando, apenas como exemplo, os princípios da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

[0017] As vantagens da invenção descritas acima, em conjunto com vantagens adicionais, podem ser mais bem-entendidas mediante referência à descrição seguinte tomada em conjunto com os desenhos anexos. Os desenhos não estão necessariamente em escala, enfatizando-se geralmente a ilustração dos princípios da invenção.

[0018] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade.

[0019] A Figura 2 é um diagrama de fluxo de um método para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade utilizando o sistema.

[0020] A Figura 3 é um diagrama ilustrando a identificação de uma célula de relâmpagos por intermédio do sistema 100 com base nos dados de atividade de relâmpagos.

[0021] A Figura 4 é um gráfico ilustrando a taxa total de relâmpagos de uma célula individual de relâmpago em comparação com uma taxa limiar de relâmpagos em relação a um período de tempo específico.

[0022] A Figura 5 é um diagrama ilustrando a identificação pelo sistema de uma área geográfica em risco de intempérie de grande intensidade com base nos dados de atividade de relâmpagos.

[0023] A Figura 1 é um diagrama de blocos de um sistema 100 para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade. O sistema 100 inclui um módulo de coleta de dados 102, um módulo de análise de dados 104, um módulo de geração de alerta 106, um módulo de processamento gráfico 108, e um módulo de armazenamento de dados 110. Em algumas modalidades, os componentes (por exemplo, 100, 102, 104, 106, 108 e 110) do sistema 100 residem na mesma localização física ou podem ser dispersos para diferentes localizações físicas. Em algumas modalidades, os componentes do sistema 100 estão localizados no mesmo dispositivo físico (por exemplo, um dispositivo de computação servidor), ou estão distribuídos em diferentes dispositivos físicos. Os componentes do sistema 100 se comunicam, por exemplo, por intermédio de uma rede de comunicação (por exemplo, WAN, LAN, WLAN).

[0024] A Figura 2 é um diagrama de fluxo de um método 200 para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade utilizando o sistema 100. O módulo de coleta de dados 102 recebe (202) os dados associados com atividade de relâmpagos. O módulo de análise de dados 104 determina (204) uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos pelo módulo de coleta de dados 102. O módulo de análise de dados 104 compara (206) a taxa de relâmpagos determinada com uma taxa de relâmpagos de limiar. O módulo de geração de alerta 106 determina (208) uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento, na direção de movimento das uma ou mais células de atividade de relâmpagos. O módulo de geração de alerta 106 emite (210) um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa determinada de relâmpagos excede um valor da taxa limiar de relâmpagos.

[0025] O módulo de coleta de dados 102 fornece uma interface entre fontes externas de dados (não mostradas) e o módulo de análise de dados 104 do sistema 100. O módulo de coleta de dados 102 recebe os dados associados com atividade de relâmpagos a partir de vários sistemas de coleta e/ou monitoração de dados externos. Por exemplo, o módulo de coleta de dados 102 recebe os dados a partir de um sistema de detecção de relâmpagos compreendendo uma pluralidade de sensores climáticos geograficamente dispersos (por exemplo, a WeatherBug Total Lightning Network (WTLN)). Nesse exemplo, os dados coletados pelos sensores climáticos incluem energia de radiofrequência (RF) analógica (por exemplo, pulsos ou lampejos) em diferentes frequências, conforme emitidos por uma descarga de relâmpago. Detalhe adicional com relação à detecção de atividade de relâmpagos e coleta de dados de atividade de relâmpagos é encontrado no Pedido de Patente dos Estados Unidos N° de Série 12/542.404, intitulado “Method and Apparatus for Detecting Lightning Activity”, que é aqui incorporado integralmente. Outras fontes de informação de atividade de relâmpagos incluem, mas não são limitadas às agências governamentais e companhias privadas de terceiros. O módulo de coleta de dados 102 se comunica com vários sistemas e fontes de dados externos por intermédio de redes e métodos de comunicação padrão.

[0026] O módulo de coleta de dados 102 também consolida os dados de atividade de relâmpagos recebidos a partir de uma pluralidade de fontes externas de dados em um formato conducente para processamento pelo módulo de análise de dados 104. Por exemplo, cada fonte de dados à qual o módulo de coleta de dados 102 é conectado pode transmitir os dados utilizando uma sintaxe diferente e/ou estrutura de dados, diferente. O módulo de coleta de dados 102 analisa os dados de chegada de acordo com um entendimento da fonte dos dados e torna a formatar os dados de modo que eles estejam em conformidade com uma sintaxe ou estrutura aceitável para o módulo de análise de dados 104. Em algumas modalidades, as fontes externas de dados transmitem os dados de atividade de relâmpagos em um formato padrão (por exemplo, XML) para reduzir o processamento exigido do módulo de coleta de dados 102. O módulo de coleta de dados 102 se comunica como módulo de armazenamento de dados 110 para salvar e recuperar os dados recebidos a partir das fontes externas em preparação para transmissão dos dados para o módulo de análise de dados 104. Quando os dados tiverem sido recebidos, o módulo de coleta de dados 102 transmite os dados para o módulo de análise de dados 104. Em algumas modalidades, o módulo de coleta de dados 102 transmite uma notificação para o módulo de análise de dados 104 de que os dados foram armazenados no módulo de armazenamento de dados 110 e estão prontos para processamento pelo módulo de análise de dados 104. A notificação inclui um indicador de referência (por exemplo, um endereço de banco de dados) da localização de armazenamento dos dados dentro do módulo de armazenamento de dados 110.

[0027] O módulo de análise de dados 104 processa os dados de atividade de relâmpagos recebidos pelo módulo de coleta de dados 102 e/ou armazenados no módulo de armazenamento de dados 110 para determinar a existência de risco de intempérie de grande intensidade para uma ou mais regiões geográficas.

[0028] O módulo de análise de dados 104 determina o risco de intempérie de grande intensidade para uma ou mais regiões geográficas mediante monitoração da localização, velocidade de movimento, direção de movimento e taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos pelo sistema 100. Uma célula de relâmpagos é um agrupamento de lampejos com um limite como um polígono determinado pelo valor de densidade de lampejos por um determinado período de tempo. O módulo de análise de dados 104 agrupa os dados de lampejos coletados em células de relâmpagos, e o módulo de análise de dados 104 correlaciona os polígonos de célula por um período de tempo para determinar a direção de movimento (isto é, percurso) das células. Além disso, o módulo de análise de dados 104 conta o número de lampejos em uma célula de relâmpagos específica para determinar uma taxa de lampejos de relâmpagos (por exemplo, lampejos por minuto). O módulo de análise de dados 104 calcula ainda a velocidade de movimento e a localização das células de relâmpagos.

[0029] A Figura 3 é um diagrama ilustrando a identificação de uma célula de relâmpagos 302 por intermédio do sistema 100 com base nos dados de atividade de relâmpagos. O módulo de análise de dados 104 recebe os dados de lampejo de relâmpagos a partir do módulo de coleta de dados 102 e posiciona cada lampejo de relâmpago (por exemplo, lampejos de relâmpagos 304) de acordo com sua localização geográfica. O módulo de análise de dados 104 então analisa a posição relativa dos lampejos de relâmpagos para determinar os limites ou contornos potenciais das células específicas de relâmpagos (por exemplo, célula 302).

[0030] Em algumas modalidades, o módulo de análise de dados 104 executa uma série de processos de quadrículos para determinar a localização e os contornos de uma célula de relâmpagos 302. O módulo de análise de dados 104 utiliza os dados de lampejo de relâmpagos coletado durante um período de tempo específico (por exemplo, um minuto) e coloca os lampejos de relâmpagos (por exemplo, lampejos 304) em um mapa. O módulo de análise de dados 104 então sobrepõe uma grade grossa no mapa para rapidamente localizar as áreas de interesse para análise adicional. O módulo de análise de dados 104 identifica os setores da grade que contém uma elevada percentagem ou densidade de lampejos de relâmpago e sobrepõe a grade fina nos setores identificados. O módulo de análise de dados 104 emprega funções de densidade nos setores da grade fina para localizar os contornos fechados associados com a célula de relâmpagos 302. O módulo de análise de dados 104 gera um polígono convexo (por exemplo, polígono convexo 306) a partir de cada um dos contornos fechados.

[0031] O módulo de análise de dados 104 repete esse processo de quadrículos no término de um período de tempo específico (por exemplo, um minuto) para monitorar as mudanças em movimento, direção e taxa de lampejo de relâmpago da célula de relâmpagos 302. Na maioria dos casos, o polímero 306 gerado pelo módulo de análise de dados 104 para uma célula de relâmpagos específica em cada intervalo de tempo é similar ao polígono previamente gerado para aquela célula, de modo que o módulo de análise de dados 104 correlaciona de forma eficiente e rápida os dois polígonos. Contudo, no caso de um aumento acentuado na taxa de lampejo de relâmpago, meio de fusão de célula de relâmpago ou de divisão de célula de relâmpago, a correlação de polígonos subsequentes para uma célula específica não é óbvia. O módulo de análise de dados 104 vincula os polígonos individuais de células de relâmpagos com base nos dados de mudança dinâmica para produzir um percurso 308 da célula de relâmpagos em movimento. Por exemplo, quando uma célula de relâmpagos é reagrupada após enfraquecimento, com base na trajetória da célula e na distância-tempo de dois polígonos, o módulo de análise de dados 104 mantém uma trajetória de célula contínua 308.

[0032] O módulo de análise de dados 104 também compara a taxa de lampejo de relâmpago calculada a partir dos dados de atividade de relâmpago recebidos com uma taxa de limiar de relâmpago. O módulo de análise de dados 104 também monitora as mudanças de taxa associadas com a taxa de lampejo de relâmpago das células de relâmpago identificadas. Mediante monitoramento das taxas de lampejo e das mudanças de taxa, células de tempestade de grande intensidade (e células que potencialmente se tornarão de grande intensidade) são identificadas e monitoradas. A taxa limiar de relâmpagos usada pelo módulo de análise de dados 104 é relevante para a probabilidade de que a célula de relâmpago monitorada seja associada com intempérie de grande intensidade e possa ser usada pelo sistema 100 para determinar quando emitir um alerta. Por exemplo, se a taxa de relâmpago exceder a taxa de limiar, a possibilidade de que a célula de relâmpago seja associada com intempérie de grande intensidade é suficiente para autorizar a emissão de um alerta.

[0033] A Figura 4 é um gráfico 400 ilustrando a taxa total de relâmpagos 402 de uma célula de relâmpago individual (por exemplo, célula 302 da Figura 3) em comparação com uma taxa de limiar de relâmpago 404 através de um período de tempo específico. O módulo de análise de dados 104 determina a taxa total de relâmpagos 402 de uma célula de relâmpago mediante análise do número de eventos de relâmpago (por exemplo, lampejos) em um intervalo de tempo específico (por exemplo, um minuto). Em algumas modalidades, os eventos de relâmpago incluem ambos, relâmpago CG e relâmpago IC. Em algumas modalidades, o método de análise de dados 104 avalia os dados de relâmpago coletados para identificar vários tipos de relâmpago IC, incluindo descargas aéreas, lampejos dentro de nuvem, e/ou lampejos da nuvem para a ionosfera.

[0034] Mediante ação de calcular continuamente a taxa total de relâmpago de uma célula de relâmpago específica em intervalos de tempo regulares, o módulo de análise de dados 104 detecta as mudanças na taxa total de relâmpagos entre os intervalos de tempo. Com base nessa abordagem, o módulo de análise de dados 104 determina se as mudanças na taxa de relâmpagos ocorreram que podem ser indicativas de intempérie de grande intensidade em geral ou um tipo específico de intempérie de grande intensidade (por exemplo, precipitação, eventos de ventos). Por exemplo, a taxa total de relâmpagos 402 na Figura 4 começa a aumentar acentuadamente começando no tempo = t(0) e atingindo o pico no tempo = t(p), com a intempérie de grande intensidade associada com a célula de relâmpagos ocorrendo no tempo = t(s). O módulo de análise de dados 104 determina se a taxa total de relâmpagos 402 encontra a taxa limiar de relâmpagos 304 no tempo = t(i) e transmite informação para o módulo de geração de alerta 106. Além disso, o módulo de análise de dados 104 compara as mudanças em taxa entre o tempo = t(0), tempo = t(p) e tempo = t(s) com um banco de dados de atividade histórica de taxa de relâmpagos para identificar as similaridades ou padrões na mudança de taxa de relâmpago. Como um exemplo, as mudanças de taxas específicas ilustradas na Figura 4 podem ocorrer múltiplas vezes durante a duração de uma célula de relâmpagos, e a intempérie de grande intensidade resultando em tempo = t(s) pode ser o início de uma intensa tempestade de granizo. Como um resultado, o módulo de análise de dados 104 instrui o módulo de geração de alerta 106 para prover uma mensagem de alerta mais detalhada nessa informação adicional.

[0035] O módulo de análise de dados 104 também utiliza os dados históricos para estabelecer uma taxa de limiar para uma célula de relâmpago específica. Por exemplo, o módulo de análise de dados 104 determina a taxa de relâmpago de limiar mediante uso de um método de análise de melhor ajuste com base na análise de dados reais de intempérie. Em algumas modalidades, os dados históricos são associados com um período específico do ano e/ou uma região geográfica específica. Com base em uma correlação entre o período histórico do ano e o período do ano durante o qual está sendo monitorada a célula de relâmpagos atual, o módulo de análise de dados 104 ajusta a taxa de limiar de modo a considerar as similaridades ou diferenças entre os dois pontos de dados. Por exemplo, se estiver sendo monitorada uma célula de relâmpagos durante um período do ano que apresentou tradicionalmente baixa ocorrência de intempéries de grande intensidade, o módulo de análise de dados 104 desloca a taxa de limiar para cima de modo a exigir uma taxa total de relâmpagos superior antes de um alerta ser emitido pelo sistema 100. Inversamente, se estiver sendo monitorada uma célula de relâmpagos durante um período do ano que tem tendência à atividade de intempérie de grande intensidade aumentada, o módulo de análise de dados 104 move a taxa de limiar para baixo para exigir uma taxa total de relâmpagos inferior antes da emissão de um alerta.

[0036] Quando o módulo de análise de dados 104 determinar que a taxa total de relâmpagos da célula de relâmpagos, atualmente monitorada (por exemplo, célula 302 da Figura 3) excedeu a taxa limiar de relâmpagos (isto é, é associada com um potencial suficiente para intempérie de grande intensidade), o módulo de análise de dados 104 transmite os dados para o módulo de geração de alerta 106. O módulo de geração de alerta 106 usa as características analisadas da célula de relâmpagos para determinar automaticamente as áreas geográficas que podem ser impactadas pela célula de relâmpago à medida que ela se move e muda de tamanho e/ou intensidade.

[0037] A Figura 5 é um diagrama 500 ilustrando a identificação pelo sistema 100 de uma área geográfica em risco 502 de intempérie de grande intensidade com base nos dados de atividade de relâmpagos. Para emitir um alerta que alcance as pessoas e/ou as entidades que venham a ser diretamente afetadas pela intempérie de grande intensidade, ou que possam ter interesse na área afetada, o módulo de geração de alerta 106 determina uma ou mais áreas geográficas em risco 502 com base na localização, velocidade de movimento e direção de movimento da célula de relâmpagos 302. Em algumas modalidades, o módulo de geração de alerta 106 determina uma área de aviso que corresponde ao local atual e a trajetória esperada da célula durante um período de tempo vindouro. Por exemplo, o módulo de geração de alerta 106 gera um polígono 502 que cobre a faixa de distâncias e direções que uma célula de relâmpagos poderia percorrer em um período de tempo específico (por exemplo, 45 minutos) mediante avaliação da velocidade de movimento e da direção de movimento da célula demonstrados no momento em que o módulo de análise de dados 104 determina que a taxa total de relâmpagos da célula 302 excedeu a taxa limiar de relâmpagos.

[0038] Após receber a notificação a partir do módulo de análise de dados 104 e determinar uma ou mais áreas em risco, o módulo de geração de alerta 106 automaticamente identifica um conjunto de um ou mais dispositivos remotos que estão monitorando as áreas em risco e automaticamente transmite um alerta para os dispositivos remotos. Os dispositivos remotos podem incluir dispositivos baseados em computador, tal como telefones móveis e hardware de sistema de posicionamento global (GPS). Os dispositivos remotos também podem incluir outros tipos de sistemas de alerta, tais como luzes, sirenes e buzinas que são configuradas para conexão com uma rede de comunicação. Em algumas modalidades, o dispositivo de armazenamento de dados 110 inclui informação relacionada à identificação dos dispositivos remotos (por exemplo, endereço IP, número de telefone, endereço de correio eletrônico), e o módulo de geração de alerta 108 utiliza a informação de identificação para preparar um alerta para cada dispositivo remoto. O dispositivo de armazenamento de dados 110 inclui também informação mapeando a identificação de um dispositivo remoto para uma área ou áreas geográficas específicas que o dispositivo remoto está monitorando (por exemplo, código postal, nome do município, endereço de rua). O módulo de geração de alerta 106 utiliza qualquer protocolo ou técnica de comunicação padrão, tal como entrega baseada em pacote (por exemplo, troca de mensagens de texto, XML, correio eletrônico), entrega baseada em circuito (por exemplo, radiochamada, troca de mensagens de voz), e semelhante. Por exemplo, um usuário pode subscrever para receber alertas para um código postal específico em seu telefone móvel. O sistema 100 armazena o número telefônico do usuário no módulo de armazenamento de dados 110. Quando o módulo de geração de alerta 106 identifica uma localização geográfica que está em risco de intempérie de grande intensidade e toda ou parte da localização identificada está compreendida dentro do código postal apresentado pelo usuário, o módulo de geração de alerta 108 emite um alerta (por exemplo, uma mensagem de texto, uma mensagem de voz) endereçado ao número telefônico do telefone móvel do usuário. Nessa modalidade, o telefone móvel do usuário não precisa estar localizado na mesma área geográfica conforme identificada pelo módulo de geração de alerta 106 como “em risco”.

[0039] Em algumas modalidades, o alerta é adicionalmente otimizado por intermédio da inclusão de uma representação gráfica da área geográfica que está sob ameaça de intempérie de grande intensidade. A representação gráfica proporciona uma peça de informação adicional, que pode ser facilmente reconhecida ao recebedor do alerta. Por exemplo, o módulo de geração de alerta 106 sobrepõe um polígono 502 delineando a área geográfica em risco associada com uma célula específica de relâmpago 302 em um mapa. O módulo de geração de alerta 106 utiliza um módulo de processamento gráfico 108 para gerar uma representação visual do polígono 502 representando a área em risco conforme colocada no mapa. Em algumas modalidades, o módulo de processamento gráfico 108 é uma unidade de processamento gráfico (GPU) separada (por exemplo, um cartão gráfico) ou um módulo de software configurado para produzir desenhos gráficos e desenhos baseados nos dados de atividade de relâmpagos.

[0040] As técnicas descritas acima podem ser implementadas em circuitos eletrônicos digitais e/ou analógicos, ou em hardware, firmware, software de computador ou em combinações dos mesmos. A implementação pode ser como um produto de programa de computador, isto é, um programa de computador incorporado de forma tangível em um dispositivo de armazenamento legível por máquina, para execução por, ou para controle da operação de um aparelho de processamento de dados, por exemplo, um processador programável, um computador, e/ou múltiplos computadores. Um programa de computador pode ser escrito em qualquer forma de linguagem de programação ou de computador, incluindo código de origem, código compilado, código interpretado e/ou código de máquina, e o programa de computador pode ser empregado em qualquer forma, incluindo como um programa independente ou como uma sub-rotina, elemento, ou outra unidade adequada para uso em um ambiente de computação. Um programa de computador pode ser empregado para ser executado em um computador ou em múltiplos computadores em um ou mais locais.

[0041] As etapas do método podem ser realizadas por um ou mais processadores executando um programa de computador para realizar as funções da invenção mediante operação em dados de entrada e/ou gerando dados de saída. As etapas do método podem ser realizadas mediante, e um aparelho pode ser implementado como, circuito lógico de uso especial, por exemplo, um FPGA (arranjo de porta programável no campo), um FPAA (arranjo analógico programável no campo), um CPLD (dispositivo lógico programável complexo), um PSoC (Sistema Programável em Chip), ASIP (processador de conjunto de instruções de aplicação específica), ou um ASIC (circuito integrado de aplicação específica), ou semelhante. As sub-rotinas podem se referir às porções do programa de computador armazenado e/ou o processador, e/ou circuitos especiais que implementam uma ou mais funções.

[0042] Os processadores adequados para execução de um programa de computador incluem como exemplo, os microprocessadores de uso geral e também os microprocessadores de uso especial, e qualquer um ou mais processadores de qualquer tipo de computador digital ou analógico. Geralmente, um processador recebe instruções e dados a partir de uma memória de leitura ou de uma memória de acesso aleatório ou ambos. Os elementos essenciais de um computador são um processador para executar instruções e um ou mais dispositivos de memória para armazenar instruções e/ou dados. Os dispositivos de memória, tal como um cache, podem ser usados para armazenar dados temporariamente. Os dispositivos de memória também podem ser usados para armazenamento de dados de longo prazo. Geralmente, um computador também inclui, ou é operativamente acoplado para receber os dados a partir de, ou transferir os dados para, ou ambos, um ou mais dispositivos de armazenamento em massa para armazenar dados, por exemplo, discos magnéticos, magneto óticos, ou discos óticos. Um computador também pode ser acoplado operativamente a uma rede de comunicação para receber instruções e/ou dados a partir da rede e/ou para transferir instruções e/ou dados para a rede. Meios de armazenamento legíveis por computador adequados para incorporar instruções de programa de computador e dados incluem todas as formas de memória volátil e não volátil, incluindo, como exemplo, dispositivos de memória de semicondutor, por exemplo, DRAM, SRAM, EPROM, EEPROM, e dispositivos de memória flash; discos magnéticos, por exemplo, discos rígidos internos ou discos removíveis; discos magneto-óticos; e discos óticos, por exemplo, CD, DVD, HD-DVD, e discos Blu-ray. O processador e a memória podem ser suplementados por e/ou incorporados em circuitos lógicos de uso especial.

[0043] Para prover interação com um usuário, as técnicas descritas acima podem ser implementadas em um computador em comunicação com um dispositivo de exibição, por exemplo, um CRT (tubo de raios catódicos), monitor de plasma, ou monitor LCD (display de cristal líquido), para exibir informação ao usuário e um teclado e um dispositivo indicador, por exemplo, um mouse, um trackball, um touchpad, ou um sensor de movimento, através do qual o usuário pode prover entrada para o computador (por exemplo, interagir com um elemento de interface de usuário). Outros tipos de dispositivos podem ser usados para prover também interação com um usuário; por exemplo, realimentação provida ao usuário pode ser qualquer forma de realimentação sensorial, por exemplo, realimentação visual, realimentação auditiva, ou realimentação tátil; e entrada a partir do usuário pode ser recebida a partir de qualquer forma, incluindo entrada acústica, fala, e/ou tátil.

[0044] As técnicas descritas acima podem ser implementadas em um sistema de computação distribuída que inclui um componente back-end. O componente back-end, por exemplo, pode ser um servidor de dados, um componente middleware, e/ou um servidor de aplicação. As técnicas descritas acima podem ser implementadas em um sistema de computação distribuída que inclui um componente front-end. O componente front-end pode, por exemplo, ser um componente de cliente que tem uma interface gráfica de usuário, um navegador de rede através do qual um usuário pode interagir com uma implementação exemplar, e/ou outras interfaces gráficas de usuário para um dispositivo de transmissão. As técnicas descritas acima podem ser implementadas em um sistema de computação distribuída que inclui qualquer combinação de tais componentes back-end, middleware ou front-end.

[0045] Os componentes do sistema de computação podem ser interligados por intermédio do meio de transmissão, o qual pode incluir qualquer forma ou meio de comunicação de dados, digital ou analógica (por exemplo, uma rede de comunicação). O meio de transmissão pode incluir uma ou mais redes baseadas em pacote e/ou uma ou mais redes baseadas em circuito em qualquer configuração. As redes baseadas em pacote podem incluir, por exemplo, a Internet, uma rede de protocolo Internet (IP) de portadora (por exemplo, rede de área local (LAN), rede de área remota (WAN), rede de área de campus (CAN), rede de área metropolitana (MAN), rede de área nativa (HAN)), uma rede IP privada, uma central telefônica privada de IP (IPBX), uma rede sem fio (por exemplo, rede de acesso de rádio (RAN), Bluetooth, Wi-Fi, WiMAX, rede de serviço de rádio de pacote geral (GPRS), HiperLAN), e/ou outras redes baseadas em pacote. Redes baseadas em circuito podem incluir, por exemplo, a rede de telefonia pública comutada (PSTN), central telefônica privada legada (PBX), uma rede sem fio (por exemplo, RAN, rede de acesso múltiplo de divisão de código (CDMA), rede de acesso múltiplo de divisão de tempo (TDMA), rede de sistema global para comunicação móvel (GSM)), e/ou outras redes baseadas em circuito.

[0046] A transferência de informação através do meio de transmissão pode ser baseada em um ou mais protocolos de comunicação. Os protocolos de comunicação podem incluir, por exemplo, protocolo Ethernet, Protocolo Internet (IP), Voz sobre IP (VOIP), um Protocolo Não Hierárquico (P2P), Protocolo de Transferência de Hipertexto (HTTP), Protocolo de Iniciação de Sessão (SIP), H.323, Protocolo de Controle de Portal de Meios (MGCP), Sistema de Sinalização n°7 (SS7), um Protocolo de Sistema Global para Comunicações Móveis (GSM), um protocolo de Apertar para Falar (PTT), um protocolo PTT sobre Celular (POC), e/ou outros protocolos de comunicação.

[0047] Os dispositivos do sistema de computação podem incluir, por exemplo, um computador, um computador com um dispositivo de navegação, um telefone, um telefone IP, um dispositivo móvel (por exemplo, telefone celular, dispositivo de assistente digital pessoal (PDA), computador laptop, dispositivo de correio eletrônico), e/ou outros dispositivos de comunicação. O dispositivo de navegação inclui, por exemplo, um computador (por exemplo, computador de mesa, computador laptop) com um navegador de World Wide Web (por exemplo, Microsoft® Internet Explorer® disponível através da Microsoft Corporation, Mozilla® Firefox, disponível através da Mozilla Corporation). O dispositivo de computação móvel inclui, por exemplo, um Blackberry®. Telefones IP incluem, por exemplo, um Cisco® Unified IP Phone 7985G disponível através da Cisco Systems, Inc, e/ou um Cisco® Unified Wireless Phone 7920, disponível através da Cisco Systems, Inc.

[0048] Compreender, incluir, e/ou formas no plural de cada um deles são ilimitadas e incluem as partes relacionadas e podem incluir partes adicionais que não são listadas. E/ou é ilimitado e inclui uma ou mais das partes listadas e combinações das partes listadas.

[0049] Aqueles versados na arte perceberão que a invenção pode ser incorporada em outras formas específicas sem se afastar da sua essência ou de suas características essenciais. As modalidades precedentes, portanto, devem ser consideradas em todos os aspectos, ilustrativas mais propriamente do que limitadoras da invenção aqui descrita.

Claims

1. Método implementado por computador para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade, o método compreendendo:receber, por um dispositivo de computação, dados associados com atividade de relâmpagos, em que os dados incluem dados de lampejo de relâmpago coletados durante um intervalo de tempo específico;caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente identificar, pelo dispositivo de computação, uma ou mais células de atividades de relâmpagos com base nos dados de lampejo de relâmpago, a identificação compreendendo:posicionar cada lampejo de relâmpago em um mapa de acordo com sua localização geográfica;sobrepor uma primeira grade no mapa e identificar setores da primeira grade com uma alta densidade dos lampejos de relâmpago;sobrepor uma segunda grade nos setores identificados do mapa para localizar contornos fechados associados a uma célula de relâmpago; egerar um polígono convexo a partir de cada um dos contornos fechados;determinar, pelo dispositivo de computação, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpagos da uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos;comparar, pelo dispositivo de computação, a taxa de relâmpagos determinada com uma taxa limiar de relâmpagos;determinar, pelo dispositivo de computação, uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento, e na direção de movimento da uma ou mais células de atividade de relâmpagos; eemitir, pelo dispositivo de computação, um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas em risco quando a taxa de iluminação exceder um valor da taxa limiar de relâmpagos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente gerar um ou mais polígonos correspondendo às áreas geográficas em risco.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar os polígonos gerados em um mapa no qual pelo menos uma das áreas geográficas em risco está localizada.

4. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente transmitir os polígonos gerados para o um ou mais dispositivos remotos como parte do alerta.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a taxa limiar de relâmpagos com base em dados históricos associados com ao menos um de (i) a localização da uma ou mais células de atividade de relâmpagos ou (ii) o período do ano.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar a taxa de relâmpagos com base em um número de eventos de relâmpago por minuto associados à uma ou mais células de atividade de relâmpago.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os eventos de relâmpagos incluem relâmpagos de nuvem para solo, relâmpagos dentro de nuvens, ou ambos.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que relâmpagos dentro de nuvem incluem descargas aéreas, lampejos dentro de nuvem, lampejos de nuvem para ionosfera, ou qualquer combinação dos mesmos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados recebidos incluem relâmpagos de nuvem para solo, relâmpagos dentro de nuvem, movimento vertical, condensação, umidade, ou qualquer combinação dos mesmos.

10. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente receber os dados associados com atividade de relâmpagos a partir de um ou mais dispositivos sensores geograficamente dispersos.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente emitir o alerta antes da intempérie de grande intensidade ter atingindo pelo menos uma das áreas geográficas em risco.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar um tipo de intempérie com base na taxa de relâmpagos.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente determinar uma probabilidade de intempérie de grande intensidade com base na taxa de relâmpagos.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos remotos são dispositivos de computação pessoal.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dispositivos remotos são buzinas, sirenes, luzes ou qualquer combinação dos mesmos.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:determinar, pelo dispositivo de computação, uma mudança na taxa de relâmpagos da uma ou mais células de atividade de relâmpagos; eemitir, pelo dispositivo de computação, um alerta para o um ou mais dispositivos remotos quando a mudança na taxa de relâmpagos exceder um valor predeterminado.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente repetir a etapa de identificar uma ou mais células de atividade de relâmpago para um intervalo de tempo subsequente e correlacionar os polígonos convexos associados a uma célula de relâmpago para determinar uma trajetória da célula de relâmpago.

18. Sistema implementado por computador para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade, o sistema compreendendo um dispositivo de computação configurado para:receber dados associados com atividade de relâmpagos, em que os dados incluem dados de lampejo de relâmpago coletados durante um intervalo de tempo específico;caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente identificar uma ou mais células de atividades de relâmpagos com base nos dados de lampejo de relâmpago, a identificação compreendendo:posicionar cada lampejo de relâmpago em um mapa de acordo com sua localização geográfica;sobrepor uma primeira grade no mapa eidentificar setores da primeira grade com uma altadensidade dos lampejos de relâmpago; sobrepor uma segunda grade nos setores identificados do mapa para localizar contornos fechados associados a uma célula de relâmpago; egerar um polígono convexo a partir de cada um dos contornos fechados;determinar uma velocidade de movimento, uma direção de movimento, e uma taxa de relâmpagos da uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos;comparar a taxa determinada de relâmpagos com uma taxa limiar de relâmpagos;determinar uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento, e na direção de movimento da uma ou mais células da atividade de relâmpagos; eemitir um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas quando a taxa de relâmpagos exceder um valor da taxa limiar de relâmpagos.

19. Memória, caracterizada pelo fato de que compreende instruções armazenadas na mesma, as instruções sendo executadas por um computador para realizar o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 17.

20. Sistema implementado por computador para predizer o potencial para intempérie de grande intensidade, o sistema compreendendo:meios para receber dados associados com atividade de relâmpagos, em que os dados incluem dados de lampejo de relâmpago coletados durante um intervalo de tempo específico;caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente meios para identificar uma ou mais células de atividades de relâmpagos com base nos dados de lampejo de relâmpago, os meios para identificar compreendendo: posicionar cada lampejo de relâmpago em um mapa de acordo com sua localização geográfica;sobrepor uma primeira grade no mapa e identificar setores da primeira grade com uma alta densidade dos lampejos de relâmpago;sobrepor uma segunda grade nos setores identificados do mapa para localizar contornos fechados associados a uma célula de relâmpago; egerar um polígono convexo a partir de cada um dos contornos fechados;meios para determinar uma localização, uma velocidade de movimento, uma direção de movimento e uma taxa de relâmpagos de uma ou mais células de atividade de relâmpagos com base nos dados recebidos;meios para comparar a taxa determinada de relâmpagos com uma taxa limiar de relâmpagos;meios para determinar uma ou mais áreas geográficas em risco com base na localização, na velocidade de movimento, e na direção de movimento da uma ou mais células de atividade de relâmpagos; emeios para emitir um alerta para um ou mais dispositivos remotos monitorando as áreas geográficas quando a taxa de relâmpagos exceder um valor da taxa limiar de relâmpagos.