CN111090133A - 一种雨量雷达数据质量控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雨量雷达数据质量控制方法，它涉及雨量雷达探测降雨技术领域。它由雨量雷达每五分钟扫描一次产生水平探测数据、垂直探测数据、状态文件、日志文件，雨滴谱监测站每五分钟采集一次当前雨滴谱数据，并生成日志文件，各种数据保存至数据库，雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件和雨滴谱数据库，读取每个方位的扫描仰角、雨量雷达当前发射机功率、当前噪声值、每部雷达当前状态，当出现问题后，立即做出识别和告警，具备条件时重新测量以消除问题数据；不具备条件时提示数据错误，引起用户关注后续结果或进行人工干预。本发明可降低雨量误测误报率和系统运维难度，提高系统可靠性，实现系统成果数据可信。
Description
技术领域
本发明涉及的是雨量雷达探测降雨技术领域，具体涉及一种雨量雷达数据质量控制方法。
背景技术
为有效监测降雨、应对暴雨导致的山洪灾害和城市内涝，同时为中小流域洪水预报、海绵城市研究、智慧城市研究提供有效降雨数据支撑，自2012年以来，国内开始研究能够进行定量测量降雨的雨量雷达系统，单部雨量雷达可实现监控半径36km范围内的降雨量，多部雨量雷达通过拼图可以实现更大区域的降雨量监控。雨量雷达系统是对一定区域的降雨进行定量测量的系统，它基于多普勒工作原理，通过水平扫描及垂直扫描的方式向外发射雷达波信号，并检测回波信号强度，经反演计算得到不同位置的降雨强度。雷达波在传播过程中受各种影响会产生信号衰减，导致反演雨强数据不准，因此雨量雷达系统一般通过建设雨滴谱监测站来获取降雨的粒径谱和速度谱数据，用于对反演雨强数据进行标校，以解决反演雨强数据不准的问题。
雨量雷达扫描数据、雨滴谱数据是进行雨强反演和标校的依据，其数据质量直接影响雨量监测的精度和正确性。目前，雨量雷达系统建设在国内处于起步阶段，已建系统仅实现了利用雨量雷达扫描数据进行反演、利用雨滴谱数据进行标校的基本功能，并未对雨量雷达扫描数据和雨滴谱数据进行质量控制，雨量雷达系统成果是否合理可用仍依赖于人工判断识别,没有采用数据质量控制技术的雨量雷达系统，有多种情况会导致雨量错报，具体问题如下：
(1)当雨量雷达伺服出现问题，不能按规定的仰角抬高以避开地面障碍物的遮挡时，雨量雷达产生的扫描数据将存在大量地物干扰，最终导致雨量结果明显错误；
(2)如果雨量雷达发射机功率不足，雨量雷达测得的降雨明显偏小，而且探测距离缩短，不能有效监测远处的降雨数据；
(3)如果接收机灵敏度降低，无法识别较弱的雷达波信号，则将明显影响监测的精度；
(4)如果多部拼图雷达中的某一部雷达出现故障，并且故障雷达的数据符合拼图规则，则故障雷达数据有可能被当做正常降雨来对待；
(5)如果雨滴谱仪镜头太脏，影响激光发射接收，那么系统获得的雨滴谱数据就会出现较大偏差，用这些谱数据对雨量雷达数据进行标校必然会导致结果明显偏大或偏小。
由上可知，当雨量雷达伺服系统出现问题、雨量雷达发射机功率不足、接收机灵敏度降低、多部拼图雷达中的某一部雷达出现故障时，雨量雷达系统获得的雨量结果都是错误的；当雨滴谱仪镜头脏、激光器损坏时，雨量雷达数据标校有问题，产生的雨量结果也是不正确的。因此，一旦用于反演和标校的数据源出现问题，将直接导致雨量产品结果带来较大误差，甚至导致结果不可用。基于以上原因，设计一种雨量雷达数据质量控制方法尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种雨量雷达数据质量控制方法，实现系统成果数据可信，降低雨量误测误报率，降低系统运维难度，提高系统可靠性，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种雨量雷达数据质量控制方法，由雨量雷达每五分钟扫描一次产生水平探测数据、垂直探测数据、状态文件、日志文件等，雨滴谱监测站每五分钟采集一次当前雨滴谱数据，并生成日志文件，雨量雷达各种扫描数据及雨滴谱数据均以文本文件形式进行保存，雨量监测预警系统利用雨量雷达数据和雨滴谱数据进行雨强反演和标校，最终得到雨量雷达监控区域范围内每个60m×60m格点的平均降雨量，系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件和雨滴谱数据库。读取每个方位的扫描仰角、雨量雷达当前发射机功率、当前噪声值、每部雷达的当前状态，当出现问题后，系统立即做出识别和告警，具备条件时进行重新测量，以消除问题数据；不具备条件时提示数据错误，引起用户关注后续结果或进行人工干预。
作为优选，所述的雨量监测预警系统包括有以雨量雷达为核心的数据采集模块、以数据处理为核心的应用服务模块这两大模块，数据采集模块与应用服务模块通过计算机网络紧密衔接，其中数据采集模块包括有一部雨量雷达和四个雨滴谱监测站，应用服务模块包括有数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台，雨量雷达采集的雨量雷达数据、雨滴谱监测站采集的雨滴谱仪数据通过数据接收交换模块传输至数据库，数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台均与数据库连接。
作为优选，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每个方位的扫描仰角，并与预设的方位角比较，如有差别，则认定伺服故障；如果没有差别，则比较水平探测数据文件，若固定位置信号明显偏大且长时间基本保持不变，则判定伺服疑似故障；一旦认定伺服故障，则中心通过网络向雨量雷达发送伺服系统自检指令，雨量雷达接收指令后，做出相应响应并将自检结果反馈给中心站。
作为优选，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取雨量雷达当前发射机功率，若功率下降大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若功率下降大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
作为优选，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取当前噪声值，根据噪声值反推接收机放大倍数，看放大倍数是否明显下降：若噪声值大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若噪声值大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
作为优选，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每部雷达的当前状态，如果某部雷达出现故障，则多部雷达拼图时，故障雷达数据不参与拼图，故障雷达覆盖区域给出告警指示。
作为优选，所述的雨量监测预警系统实时查询雨滴谱数据库，如果雨滴谱仪镜头脏，但仍可用，则给出告警提示，提示用户予以关注；如果雨滴谱仪镜头脏或激光器坏，影响激光发射接收，则提示用户数据不可用，必须立即进行维护。
本发明的有益效果：本发明实现系统成果数据可信，可有效控制因为雨量雷达数据源出现问题而导致的系统误报问题，降低雨量误测误报率，降低系统运维难度，大大提高系统可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的系统框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1，本具体实施方式采用以下技术方案：一种雨量雷达数据质量控制方法，由雨量雷达每五分钟扫描一次产生水平探测数据、垂直探测数据、状态文件、日志文件等，雨滴谱监测站每五分钟采集一次当前雨滴谱数据，并生成日志文件，雨量雷达各种扫描数据及雨滴谱数据均以文本文件形式进行保存，雨量监测预警系统利用雨量雷达数据和雨滴谱数据进行雨强反演和标校，最终得到雨量雷达监控区域范围内每个60m×60m格点的平均降雨量。
该雨量监测预警系统包括有以雨量雷达为核心的数据采集模块、以数据处理为核心的应用服务模块这两大模块，数据采集模块与应用服务模块通过计算机网络紧密衔接，其中数据采集模块包括有一部雨量雷达和四个雨滴谱监测站，应用服务模块包括有数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台，雨量雷达每次扫描完毕将输出水平探测数据文件、垂直探测数据文件、垂直强度廓线探测数据文件、运行状态数据文件，雨滴谱接收系统每个雨量雷达探测周期内将输出雨滴谱数据文件，同时将雨滴谱数据和雨滴谱状态数据通过数据接收交换模块写入数据库，数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台均与数据库连接。
本具体实施方式实时查询雨量雷达运行状态数据文件和雨滴谱数据库，读取每个方位的扫描仰角、雨量雷达当前发射机功率、当前噪声值、每部雷达的当前状态，当出现问题后，系统立即做出识别和告警，具备条件时进行重新测量，以消除问题数据；不具备条件时提示数据错误，引起用户关注后续结果或进行人工干预。具体技术方案如下：
①雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每个方位的扫描仰角，并与预设的方位角比较，如有差别，则认定伺服故障；如果没有差别，则比较水平探测数据文件，若固定位置信号明显偏大且长时间基本保持不变，则判定伺服疑似故障；一旦认定伺服故障，则中心通过网络向雨量雷达发送伺服系统自检指令，雨量雷达接收指令后，做出相应响应并将自检结果反馈给中心站。
②雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取雨量雷达当前发射机功率，若功率下降大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若功率下降大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
③雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取当前噪声值，根据噪声值反推接收机放大倍数，看放大倍数是否明显下降：若噪声值大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若噪声值大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
④雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每部雷达的当前状态，如果某部雷达出现故障，则多部雷达拼图时，故障雷达数据不参与拼图，故障雷达其它覆盖区域给出告警指示。
⑤雨量监测预警系统实时查询雨滴谱数据库，如果雨滴谱仪镜头脏，但仍可用，则给出告警提示，提示用户予以关注；如果雨滴谱仪镜头脏或激光器坏，影响激光发射接收，则提示用户数据不可用，必须立即进行维护；中心站将根据雨滴谱数据是否缺失、雨滴谱数据质量好坏决定选用哪一种方法对雨量雷达反演数据进行标校。
本具体实施方式在雨量雷达扫描数据、雨滴谱数据等数据源出现问题、设备或软件出现问题时，自动产生告警信息，并对成果数据进行标记，提醒运维管理人员及时处理和关注，有效控制现有技术因雨量雷达数据源出现问题而导致的系统误报问题，可降低雨量误测误报率和系统运维难度，提高系统可靠性，实现系统成果数据可信，具有广阔的应用前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，由雨量雷达每五分钟扫描一次产生水平探测数据、垂直探测数据、状态文件、日志文件，雨滴谱监测站每五分钟采集一次当前雨滴谱数据，并生成日志文件，雨量雷达各种扫描数据及雨滴谱数据均以文本文件形式进行保存，雨量监测预警系统利用雨量雷达数据和雨滴谱数据进行雨强反演和标校，得到雨量雷达监控区域范围内的平均降雨量，系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件和雨滴谱数据库，读取每个方位的扫描仰角、雨量雷达当前发射机功率、当前噪声值、每部雷达的当前状态，当出现问题后，系统立即做出识别和告警，具备条件时进行重新测量，以消除问题数据；不具备条件时提示数据错误，引起用户关注后续结果或进行人工干预。
2.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统包括有以雨量雷达为核心的数据采集模块、以数据处理为核心的应用服务模块这两大模块，数据采集模块与应用服务模块通过计算机网络紧密衔接，其中数据采集模块包括有一部雨量雷达和四个雨滴谱监测站，应用服务模块包括有数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台，雨量雷达每次扫描完毕将输出水平探测数据文件、垂直探测数据文件、垂直强度廓线探测数据文件、运行状态数据文件，雨滴谱监测站每个雨量雷达探测周期内将输出雨滴谱数据文件，同时将雨滴谱数据和雨滴谱状态数据通过数据接收交换模块写入数据库，数据处理单元DPU、业务应用软件系统、运行监控管理平台均与数据库连接。
3.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每个方位的扫描仰角，并与预设的方位角比较，如有差别，则认定伺服故障；如果没有差别，则比较水平探测数据文件，若固定位置信号偏大且长时间保持不变，则判定伺服疑似故障；一旦认定伺服故障，则中心通过网络向雨量雷达发送伺服系统自检指令，雨量雷达接收指令后，做出相应响应并将自检结果反馈给中心站。
4.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取雨量雷达当前发射机功率，若功率下降大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若功率下降大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
5.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取当前噪声值，根据噪声值反推接收机放大倍数，看放大倍数是否下降：若噪声值大于设定第一门限，则给出告警提示，提示用户予以关注；若噪声值大于第二门限，则提示系统故障，提示用户进行维修。
6.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统实时查询雨量雷达运行状态数据文件，读取每部雷达的当前状态，如果某部雷达出现故障，则多部雷达拼图时，故障雷达数据不参与拼图，故障雷达覆盖区域给出告警指示。
7.根据权利要求1所述的一种雨量雷达数据质量控制方法，其特征在于，所述的雨量监测预警系统实时查询雨滴谱数据库，如果雨滴谱仪镜头脏，但仍可用，则给出告警提示，提示用户予以关注；如果雨滴谱仪镜头脏或激光器坏，影响激光发射接收，则提示用户数据不可用，必须立即进行维护。
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